反應噴射沉積

反應合成法又稱原位生成複合法,是Koczak 等於1989 年首先提出的,但實際上最早出現於1967 年前蘇聯Merehanov 用SHS 法合成TiB /Cu 功能梯度材料的研究中,隨後對於此類材料製備技術的研究和開發套用非常活躍。金屬基複合材料的反應合成法是指在一定條件下,在基體金屬內原位反應形核過程中,|藉助合金設計,生成一種或幾種熱力學穩定增強相的方法。

這種增強相一般為具有高硬度、高彈性模量和耐高溫強度的陶瓷顆粒,即氧化物、碳化物、氮化物、硼化物甚至矽化物(如SiC、TaC、TiN、TiBz、SiN 等) 顆粒。它們往往與傳統的金屬材料(如Al、Mg、Ti、Fe、CU等金屬基及合金),或NiTi、AITi 等金屬間化合物複合,從而得到具有優良性能的結構材料或功能材料。

與傳統外加增強相的金屬基複合材料相比,反應合成具有以下優點::1.增強相由反應生成,細小(0.1~5μm)且彌散均勻分布;2.一般來說,增強相表面無污染,與基體結合良好;3.增強相熱力學穩定,可大幅提高複合材料的高溫性能;4.具有工藝簡便、成本低等特點,可製得形狀複雜、尺寸大的構件,被認為是最有前途實現產業化的工藝技術之一。
反應噴射沉積是將噴射沉積技術與反應合成製備陶瓷粒子技術結合起來,形成共沉積的一種新型製備顆粒增強金屬基複合材料的技術。
在噴射沉積過程中,金屬液體被充分霧化成細小的液滴,從而具有很大的體表面積,在一定的過熱條件下,可以為噴射沉積過程中熔滴與外加反應劑接觸並發生化學反應提供驅動力。綜合而言,反應噴射沉積技術有如下幾方面的特點。
  1. 反應噴射沉積技術結合了熔化、快速凝固的特點,能得到比較細小的晶粒組織,而且在保證細晶基體和增強顆粒分布均勻的同時,也保證了氧化物顆粒與基體間良好的化學和冶金結合,反應生成的陶瓷相顆粒非常細小,從而製得優良性能的複合材料。
  2. 在反應過程中充分利用金屬液體的過熱,在高壓霧化氣體作用下(N?)破碎成為細小的顆粒,促進反應的進行,達到了節約熱能的目的。
  3. 與其他原位反應製備複合材料相比,反應噴射沉積技術可以選擇價廉的反應物(如CUO、Fez0y)與基體金屬反應,混合、反應、沉積可同時完成,因而工藝簡單、成本低。
  4. 可以通過控制反應劑的加人量、粒度特徵及噴射沉積工藝參數來控制生成陶瓷相的多少、分布情況和粒徑的大小等,而且在噴射沉積過程中不會產生類似於反應鑄造中陶瓷相顆粒上浮的現象。沉積坯基體組織細小,氧化物彌散均勻分布有利於生成細小面分布均勻的彌散增強相顆粒,從而避免了增強相粒子在其他方法中的偏聚現象。
總之,反應噴射沉積技術能簡單快速地製得具有較高的室溫和高溫強度,以及高耐磨、耐熱性能的顆粒增強金屬基複合材料,因此具有廣闊的發展與套用前景。

相關詞條

熱門詞條

聯絡我們