[科普中國]-1分鐘了解強大的碳化硅顆粒增強鋁基復(fù)合材料

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)在不斷發(fā)展，人們對工程材料的要求也越來越高，更看重其低密度、高比強度、高比剛度、耐高溫、抗疲勞、抗腐蝕等一系列優(yōu)異的物理力學(xué)性能。顆粒增強鋁基復(fù)合材料便是為了滿足上述要求而產(chǎn)生的。

碳化硅顆粒增強鋁基復(fù)合材料（Si Cp/Al）具有質(zhì)量輕、高比強度、高比模量、低熱膨脹系數(shù)、良好的抗磨損能力等突出的優(yōu)點，各項性能優(yōu)異，很符合大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用要求。憑借其顯著的優(yōu)點，它取代了很多領(lǐng)域的傳統(tǒng)材料，是當(dāng)今制造領(lǐng)域研究的熱點之一，并應(yīng)用在航天、航空、汽車、光學(xué)精密裝置、以及電子工業(yè)等眾多領(lǐng)域。

硅顆粒增強鋁基復(fù)合材料的增強體顆粒價格低廉，可用常規(guī)方法加工制造。

目前，粉末冶金、擠壓鑄造法、噴射共沉積和攪拌鑄造等是顆粒增強鋁基復(fù)合材料的主要制備工藝方法。研究表明，攪拌鑄造是制備大量具有優(yōu)良性能的鋁基復(fù)合材料最為理想的途徑。但采用攪拌鑄造法制備的鋁基復(fù)合材料具有晶粒組織粗大、成分偏析嚴(yán)重、陶瓷顆粒與基體之間容易發(fā)生有害的界面反應(yīng)而削弱界面結(jié)合強度以及在攪拌制備的過程中會卷入大量氣體形成較高的氣孔率等問題。

用鑄造法制備的顆粒增強鋁基復(fù)合材料成本最低，摩擦性能也十分優(yōu)異，而熱處理是一種強化顆粒增強鋁基復(fù)合材料摩擦性能的有效方法。

碳化硅顆粒增強鋁基復(fù)合材料的制備工藝多種多樣，但是不同工藝有優(yōu)劣之分，生產(chǎn)能力也不大相同。在制備出性能優(yōu)異的碳化硅顆粒增強復(fù)合材料過程中還存在碳化硅顆粒在鋁合金熔體中不穩(wěn)定，與合金熔體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，于界面處生成不穩(wěn)定化合物等問題。今后碳化硅顆粒增強鋁基復(fù)合材料的研究重點便是如何避免在制備過程中發(fā)生的各種不利的界面反應(yīng)以及基體金屬的氧化反應(yīng)。

制備成本過高便是阻礙顆粒增強鋁基復(fù)合材料發(fā)展的另一個主要原因，這使碳化硅顆粒增強鋁基復(fù)合材料更多被應(yīng)用于航天航空領(lǐng)域，在民用領(lǐng)域的應(yīng)用十分有限。

本文由石家莊市藁城區(qū)第九中學(xué)高級教師韓素娟進(jìn)行科學(xué)性把關(guān)。

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