文 献 综 述
引言
现在科技的高速发展对材料的物理和化学性能的要求也越来越高，传统的单一材料特别是金属材料以及合金已经无法满足需求了。如在航空航天领域，不仅要求材料的强度高、化学性质稳定，还要求其质量轻、耐热性能好等。复合材料特别是金属基复合材 料正是为了满足多方面要求而发展的，与传统的金属材料相比，金属基复合材料具有更高的比强度、比模量和比刚度以及更好的高温性能，在航空航天，汽车发动机，电子封装，精密仪器等领域具有重要的应用前景。 复合材料是用经过选择、含有一定数量比的两种或两种以上的组元，通过人工复合，组成多相、三维结合且各项之间有明显的界面、具有特殊性能的材料。它不仅具有各组元的优点，还可通过组元间的复合效应产生单组元所不具有的特殊性能。它可具有金属特性，也可具有非金属特性。复合材料按基体可分为：聚合物基复合材料、和无机非金属基复合材料，增强体一般包括颗粒、晶须和纤维三类。 其中颗粒增强金属基复合材料是以金属为基体，以高强度、高模量的第二相颗粒作为增 强体而制得复合材料。颗粒增强金属基复合材料同时具有非金属和金属的综合性能，材料的强韧性、耐磨性、耐热性、导电导热性及耐候性能适应广泛的工程设计要求，而且比强度、比模量以及耐热性超过基体金属，对航空航天等尖端领域的发展具有重要意义。目前发展的材料有铝基、镁基、钛基、铜基、镍基复合材料等，其中以铝基发展最快，并成为当前金属基复合材料发展和研究的主流 【1】。本实验通过ARB的方法制备层状Al/Al-AlN复合材料而后对其微观组织进行表征，通过对微观组织变化的分析阐明叠轧次数对层状材料晶粒尺寸，晶界成分，断裂形式以及位错密度变化的影响。
颗粒增强铝基复合材料的制备工艺
目前用于生产颗粒增强铝基复合材料的工艺方法大体可分为三类：液态工艺(搅拌铸 造、液态金属浸渗、挤压铸造等)、固态法(粉末冶金、机械合金化等)、双相(固液)法(喷 射共沉积、半固态加工等)。下文主要介绍几种典型的制备工艺：
2.1搅拌铸造
搅拌铸造是指将增强陶瓷颗粒加入到高速搅拌的完全或者部分熔化的基体金属熔体 中，然后浇注成复合材料的一种工艺。该工艺及设备要求最为简单，但是在制备过程中 难以解决陶瓷颗粒的浸润问题，搅拌过程中陶瓷颗粒易聚集成团，而且重力的影响使颗 粒下沉而造成分布不均，金属基体中易出现第二相偏析。此外，还普遍存在界面反应， 加之高速机械搅拌时陶瓷颗粒的破碎，以及不可避免混入气体和夹杂物，使制得的复合 材料性能不是十分理想。采用该法中颗粒的加入量也受到一定限制，粒度不宜过小，一 般大于10um。这些均对制取性能更为优异的材料产生不利影响。
2.2液态金属浸渗
在这种方法中增强物需预先用适当的粘结剂粘结并冷压成一定形状和尺寸的预制 件，然后进行烘干。在进行浸渗之前，先把预制件加热至600～800℃，再将其放入预热 的金属压型内适当位置，浇入精炼后的熔融金属液，用加压或抽真空的方法，使熔融金 属渗入预制件中，保持一段时间，待其凝固后即得到所需的颗粒增强铝基复合材料制 件。 这种方法的优点是制备工艺及设备简单，制造成本相对较低，同时可以避免增强物 与基体不浸润的问题，制得的材料密度较为均匀，制备过程周期短，熔融金属冷却快， 减轻了颗粒界面反应，材料性能较高；但是制造有一定孔隙的颗粒预制件相当困难，制 造过程中还存在颗粒与基体的结合问题，浸渗工艺参数也不易控制，压力过高时可能破 坏预制件，制造形状复杂的工件较为困难，因此该工艺的应用受到一定限制。【2】
2.3原位复合 原位复合工艺是由加入到基体金属熔体中的粉末或其它材料与基体反应生成一定的增强相而制得复合材料的一种工艺。主要包括自蔓延合成工艺【3】、XD工艺和气液反应工 艺。这些工艺的主要优点为：陶瓷颗粒表面无污染，与基体界面相容性好，增强颗粒细 小，因而材料增强效果好，是研究和开发复合材料很有效的方法。
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