碳化硅网眼陶瓷增强铝基复合材料研究(9)
同时也可采用改变熔体金属的合金元素以及改善环境因素等方法。这些方法也能使产生的
界面结构对提高复合材料的力学性能有很大的好处。
1.3.4 网眼陶瓷/金属基复合材料的制备工艺
目前三文连续网络陶瓷/金属复合材料的制备方法主要可以分为：原位反应浸渗法和
预制体浸渗法。前者仅适用于少数材料，后者应用广泛。
1） 原位反应浸渗法
原位反应浸渗法是指将反应生成增强相的粉末混合均匀，压实后烧结，复合材料组成
相的一部分或全部在浸渗过程中由液态金属与增强相发生原位反应或增强相自身粉末间
的原位反应生成。原位反应生成预制体孔隙分布均匀，通过控制预制体的相对密度，可以
控制增强相陶瓷的体积分数及复合材料的性能，反应生成相与复合材料其他相的相容性碳化硅网眼陶瓷增强铝基复合材料研究10
好，界面结合稳定，制备工艺简单，是一种成本较低的近净成形工艺，目前大多用于镁、
铝等合金。
原位反应浸渗法主要有以下三类：
①直接金属氧化法（DIMOX）：美国Lanxide公司[10]
发明的一种全新的制备复合材
料的工艺，也称Lanxide技术，其原理是利用金属熔体与气相氧化剂在特定条件下发生氧
化反应，原位生成固体产物（氧化物、氮化物等）骨架为基体，并含有三文连通金属相的
复合材料。该工艺简单，不需要昂贵的设备，成本低，与固态法和液态法相比具有潜在的
经济性，且材料的性能可控，制品具有良好的体积稳定性，并可以设计最终形成的复合材
料的性能及界面结构。采用选择性激光烧结和金属直接氧化法相结合的原位合成技术，制
备出复杂形状的SiC-Al2O3-Al复合材料零件，其陶瓷相和金属相都呈三文网络状分布。
②化合反应法： 预制体中增强相元素粉末间的原位反应放出的大量反应热直接合成陶
瓷增强相。Sercombe等[22]
采用原位反应浸渗工艺制备了网络互穿的TiC/Mg基复合材料：
首先将Ti和C粉进行充分机械混合，并压制成块，在高温下Ti粉和C粉原位反应生成TiC陶
瓷，在原位反应的同时熔融镁在毛细管力作用下渗入(Tip+Cp)预制体内部，生成具有网
络互穿的TiC/Mg基复合材料。
③置换反应法：预制体与金属液在浸渗过程发生原位置换反应，生成陶瓷/金属网络
互穿复合材料。置换反应法广泛用于制备Al/Al2O3网络互穿复合材料。MANFREDID等[24]
利用液相置换反应制备金属间化合物/陶瓷网络互穿复合材料。首先将预制体纯硅棒插入
1200℃的铝液中，保温3h，硅棒与铝液发生反应：4Al＋3SiO2→2Al2O3＋3Si。由于反应
产物Al2O3的体积小于反应物SiO2的体积，反应结果使硅棒中形成许多孔隙，铝液不断渗
入到孔隙中，使反应持续到整个硅棒，最后得到Al(Si)/Al2O3材料。第二步反应是在氩气
保护下的石墨模具中进行，Ni粉与Al(Si)/Al2O3复合材料块紧密接触，反应温度为1500～
1800℃，反应时间为10～120min。浸渗时间不同，可得到不同比例AlxNiy/Al2O3复合材料。
2） 预制体浸渗法
三文连续网络陶瓷/金属复合材料的制备多采用预制体浸渗法。浸渗法要求陶瓷预制
体与金属基体之间有一定的润湿性，但大多数的陶瓷与金属的润湿性较差甚至不润湿，这
对制备复合材料有一定影响。添加改善润湿性的元素，增强体表面包覆金属，陶瓷预制体
预热处理，提高浸渗液态金属的温度等都有利于提高润湿性。根据浸渗动力，熔体浸渗技