铝基复合材料

第22卷　第2期航　空　材　料　学　报

Vol.22,No.2

铝基复合材料增强体碳、碳化硅和氧化铝表面涂层研究进展

于志强,陈剑锋,武高辉,孙东立

(哈尔滨工业大学材料科学与工程学院,黑龙江哈尔滨150001)

摘要:基体与增强体间的界面对金属基复合材料的性质起着重要的作用。通过增强体表面处理和表面涂层可以使界面的性质得以改善。增强体涂层可分为金属涂层、陶瓷涂层;单层和多层涂层。涂层的常用制备方法有:化学镀法、化学气相沉积法及溶胶2凝胶法等。本文针对铝基复合材料三种重要的增强体:碳、碳化硅和氧化铝表面涂层以及它们对铝基复合材料的界面和性能的影响进行综述。关键词:铝基复合材料;涂层;增强体;界面;性能

中图分类号:TB331　　　文献标识码:A　　　文章编号:100525053(2002)0220054208

　　金属基复合材料具有高比强度、比刚度、耐热和尺寸稳定等特性,是新一代军事材料,主要用于航空航天器关键结构零件。其中铝基复合材料作低、基体合金选择范围广、艺灵活多样等优点

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涂层,同时研究了不同界面对材料性能的影响。

、,着重讨论。

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　增强体涂层

　　为了防止界面反应的发生,提高增强体的润湿性,增强体涂层是增强体表面改性的比较成功

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的技术手段之一。同时涂层对增强体也起着一定的保护作用,可以避免增强体在材料制备过程中发生损伤。增强体涂层有不同的类型,如金属涂层、陶瓷涂层、单层和多层涂层。而多层涂层又包括金属Π金属、金属Π陶瓷涂层等,它们都具有特殊的用途。各种涂层技术的使用目的在于在不降低增强体本身性能的前提下,能获得一个比较好的、均一的、薄的涂层。重要的涂层技术有:化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、热喷涂、溶胶2凝胶工艺、电解法和电渗法等。其他方法,如溶液涂层法、等离子喷涂法、离子溅射等方法也已用于不同目的的增强体表面涂层改性。另外,随着颗粒增强铝基复合材料的深入研究,颗粒表面改性已成为研究热点。针对粉体的特点,人们又开发出了适合于粉体的表面改性技术,主要有

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沉淀法、醇盐水解法、非均匀凝固法等。由于增强体的种类不同,涂层的目的和涂层的工艺也不同。下面仅对常用于铝基复合材料中的三种最重要的增强体,即:碳、碳化硅和氧化铝加以讨论。1.1　碳　　碳是制备铝基复合材料比较重要的增强体。

上的应用外,,商业前景有:碳Π石墨、碳化硅和氧化铝等。它们存在的方式包括:纤维、晶须和颗粒。增强体的形态和种类影响复合材料的性能和制造成本。界面作为基体和增强体间非常重要的区域,它对材料的设计、制备以及宏观性能均会产生显著的影响。涉及到界面的一些问题主要有:界面有无化学反应,增强体性能是否下降,增强体与基体润湿性优劣等,这些问题都是系统所特有的。为了获得所需的界面,得到性能优异的材料,通常采用下述手段:一是增强体处理,即增强体预热或增强体涂层;二是基体预处理,即合金液精炼和粉末热处理或合金元素和化合物颗粒的添加;三是材料制备工艺及参数的控制,包括温度、压力、气氛等。对不同的复合材料体系及不同的复合材料制备方法,所采用的控制界面的途径不尽相同,其中增强体涂层是较为有效的一种途径。尽管涂层增加了材料的制造成本,但长期以来,人们还是不断地探索更实用的

收稿日期:2001212219;修订日期:2002203205

作者简介:于志强(19722),男,博士,研究方向为金属基复合材料界面。