原位合成Al-Ti-B-Cu、Ti-B-Cu系铜基复合材料研究(4)
位形变复合法的原理是借助很大的塑性变形在基体内生成纤文状分布的增强相。其中原位反
应复合法应用最为广泛，是制备铜基复合材料最主要的方法，而有关原位生长复合法和原位形变复合法的研究目前还比较少[16-17]。
较常用的原位反应技术主要有以下几种：自蔓延高温合成法、气液反应合成法、放热弥散法、反应喷射沉积法等[18]。
1.3.1 自蔓延高温合成法
自蔓延高温合成法有效地利用了燃烧时放出的很高的化学反应热， 给整个体系提供热量，
来文持反应过程不中断。将增强相元素粉末与基体粉末混合均匀后，局部引燃，燃烧会蔓延
至整个体系，使反应完全[19-20]
。自蔓延反应要求初始成分之间燃烧放出足够高的热量，而且
反应放出的热量要大于反应过程中损失的热量，才能保证燃烧过程持续进行[21]
。自蔓延高温
合成能最大限度地利用反应自身的化学能，故能耗较低、设备简单，耗时短、生产效率较高，且产物纯度较高[22-23]。
1.3.2 气液反应合成法
气液反应合成法的原理是向温度很高的熔融液态金属中通入气体，气体与液态金属中的
元素发生一系列化学反应，快速地在基体中生成稳定的增强相，获得所需的复合材料。通常
采用的气体中大多含有碳或氮等，所以得到的增强相大多为碳化物或者氮化物。气液反应合成法要求熔融金属的温度较高，且气液接触面积要尽量大[24]
。
1.3.3 放热弥散法
放热弥散法是将增强相元素粉末与基体金属粉末混合均匀，压制成型之后再进行加热烧
结，烧结过程中各组分发生放热化学反应从而在基体中生成弥散分布的增强相颗粒[25-26]
。放
热弥散法适用范围广，而且便于控制，但制备产物存在较多孔隙，致密度较低。
1.3.4 反应喷射沉积法
反应喷射沉积法是在喷射过程中将熔融液态金属流雾化成非常细小的液滴，这些小液滴
在飞行至基体表面的过程中或到达基体表面后与部分外加粒子发生反应，生成细小弥散的增
强相颗粒[27]。反应喷射沉积法工艺简单，生产效率高，且颗粒弥散分布于基体中[28]。
1.4 原位合成颗粒增强铜基复合材料的研究现状
颗粒增强铜基复合材料由于颗粒自身的优良特性，可使机械性能得到大幅提升，可制备
具有各向同性，组织均匀，综合性能优异的复合材料。此外，采用原位反应合成法制备，增
强相与基体相之间能很好地相容，界面纯净、稳定。制备过程可控性强，成本低，可用于制
造难以加工的复杂大型件。且得到的增强体颗粒更细，分布更均匀，增强效果更好[29]
。常见的增强颗粒有 A12O3、TiB2、SiC等。
A12O3性质稳定且原料丰富，价格便宜，具有高的导热性、耐热性和优良的耐磨损性。
TiB2 是比较稳定的一种增强相，具有高熔点、高硬度、较高的高温强度和优良的化学稳定性，
且与大多数陶瓷颗粒相比，电导率更高。同时，TiB2还能与铜良好润湿，不易形成复杂化合
物污染晶内界面[30-32]
。SiC 颗粒弹性模量高、强度高、抗氧化性能好，用作增强体能明显改
善基体的强度和高温性能，并能保持高的导电导热性能[33]。
1.5 本课题研究的主要内容和意义
本课题采用 Al-Ti-B-Cu、Ti-B-Cu体系作为反应原料，研究了两种体系在原位自生过程中
发生的各步化学反应，讨论增强相TiB2、CuAl2颗粒的生成原理。
主要研究内容有：
(1)分析了 Al-Ti-B-Cu、Ti-B-Cu 两种体系在原位合成工艺过程中发生的各步化学反应，