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【环氧板】的介绍

                            【环氧板】的介绍

环氧板材料般由 金属基体和陶瓷增强相组成,除了金属基体和陶瓷增强体的种类及体积分数,金属基体/陶瓷增强相的界面结构对环氧板材料的性能影响很大。本章前述粉末冶金法、液态金属浸渗法、液态金属搅拌铸造法等传统工艺方法都是通过复合外加增强体与金属基体以制备环氧板材料的方法,工艺过程较为复杂。这些工艺方法中增强体与金属基体润湿性差,容易造成界面结合不良,或增强体与金属基体在制备或服役过程中发生化学反应,导致环氧板材料的性能下降。虽然可以通过增强体表面改性合金元素改性或真空压力辅助等方法缓解或解决这些问题,但组织控制较困难、工艺较复杂、成本较高。针对这些问题,发展了原位自生成法。


原位自生成法是指增强体在环氧板材料的制备过程中在金属基体中原位生成的方法。原位自生成法中增强体可以以共晶的方式从基体中定向凝固析出,称为定向复固法:也可以通过化学反应生成.称为反应自生成法。与传统外加增强体复合材料相比、原位自生复合材料中增强体与基体相容性好,界面清洁,结合力强,且增强体尺寸、体积分数可以通过调整工艺参数有效控制。


定向凝固法应用于共晶(偏晶)合金体系,通过控制共晶合金凝固过程中的凝固方向,在基体中定向凝固析出排列整齐的类似纤维的条状或片层状共晶增强体,制备得到环氧板材料。常见的定向凝固法的原理。定向凝固法一般采用感应线圈加热,当铸型型壳被预热到一定过热温度后,浇人过热的合金液,将铸型以一定的速度向下拉出,经过冷却圈时得到一定的温度梯度,形成定向凝固自生共晶复合材料,整个过程需要在真空或惰性气氛保护下进行。


定向凝固法的关键工艺参数主要有两个:①凝固过程中固/液界面前沿液相中的温度梯度;2固-液界面的推进速度.即凝固速度。通过控制不同的工艺参数.纤维状共品的尺寸可在1m至数百微米之间变化,以及体积分数可在百分之几至百分之二十间变化。为了维持稳定的困一液界面,保证共晶使够稳定的定向凝固,凝固速度通常需要非常慢(①~5 cm/h)。般而言,为了使增强体成共晶杆状而不是片层状,提高增强效果,需要有大的温度梯度相较低的凝固速度,定向凝固自生复合材料的典型组织如12 m 24图所示,图(a)为纵向组织,图(b)为横向组织,可见共晶增强体星纤维状均匀分布。


与传统环氧板材料相比,定向凝固共晶复合材料有以下优点:①由于第二相是在凝固过程中结晶析出的,界面结合良好,结合强度高,有利于载荷的传递,同时避免了传统环氧板材料的界面润湿、反应等问题;②由于两相是在高温接近平衡条件下缓慢生长而成的,两相界面能低,具有很好的热稳定性;③通过控制工艺参数,使得增强体分布均匀,且避免了传统复合材料制备过程对增强体的损害。


定向凝固共晶复合材料界面结合良好,在接近共晶熔点的高温下仍能保持高的强度、良好的抗疲劳和抗蠕变性能,但其生产周期长,生产成本很高,主要用于高温条件下对性能要求很高的高温结构部件,如航空发动机叶片等。常用的基体金属为镍基和钴基合金。该方法也存在很多不足:①为了确保控制微观组织,需要非常慢的凝固速度;②合金体系的选择限制很大,只有共晶或偏晶系的合金才有可能;③对增强材料的体积分数有很大限制,体积分数高时第二相呈片层状而不是纤维状,对复合材料性能不利等。

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