一　第22巻第6期　　　　　　　　　　　　　粉末冶金技木　　　　　　　　　　　　　vol.22, ヽ0.6

2004年12月　　　　　　　　　　　　　　Powder Metdl叩Technology D∝･2004

一PパⅥ制各siq/N麦合材料的研究現状‡

エ丈明1)=　番え生1)尊貴2)曾赤見3)

1 1)(重庚大学材料科学与工程学院,重庚　400044)

J2)(日本千叶大学工程嘉,千叶)

3)(西南名曲(集団)有限公司,重庚　401326)

揖童:介籍丁瀞未申壷御者SiC,/Al夏合材科的工乞時点,Sic,/ju夏合材料和琴件的佐麓油菜冶金屑

各Siq,/41真吾材料歯侍統和現行工芸淀窄,以及相美点薪透展｡

澗:巻末冶金;宙基夏合材科;濃化連覇粒;エ乞淀覆;逆展

Research on stattIS qttO Of fabrication of SiCp/AlComposites -

by- powder -metalltLrgy process

w山喝W血mi喝1) I pJu FtLSbe喝1) 'LtL YtLB2) , zeng s-inn -

1 ) (G血ees of旭tedals Science and Engineering, Chong由g Univezsity, Chongqing 400044 , ChizLa)

2) (F?Culty of Engineering, Chiba_University, Chiba, Japan)

3) (SotlthwestAluminum lndtJStry(GzpuP) Company, Ltd. Chongqing 401326 , Chizn)

AEstraCt･･ Processing f飽tureS･ prOPerdes･ tndido血and mrrent pr∝es 凸ow as wen as recent progrtS in SiCp/Ai

cQmPCSites fabriqtion by powder metallurgy are described.

Ke･y words: pwder metaLurgy; -Aibased composites; Sic, pardcuLate; prccess now; development

前ア

壷鹿新盤増丑的宕基麦合材料兵有比強度-

高､比樹皮高､熱膨艦系数億-,早熟性能好等伏昇性

能,井可采用侍究加工没各逆行三次加工,制各加工

度本を偲,是麦合材科中研究轟多､潜在虚用前景最

｢的材料之-;己有三十余年由友展房史【1-7】｡目

前煮牝珪新盤増義的債基麦呑材料主要御各工乞有'肴末冶金､接辞特選､噴射抗釈､圧力浸参等4和工

乞｡各辞制各工芝節制得的夏合材料,某夜他種顛i _　蔓漕蛋件的分布均勾佐和界面告合状況有厨差凱

言幻的努力目録均是使増強体顛粒均句分布千鶴基

体井与信基体形成良好的界面籍含.各秤潮各工芸

各有界艮与不足【卜15]-o

名基夏合材料最初是采用瀞末冶金法宙走的0-

粉末冶金法的伐点是増強体的知人量可以任意濁

育,成分比例准魂,体裁分数鐙嶺方便o敏点是原材

料和後者成本高,制造出胞麦合有料的内部盟祭出

現不均句現象,孔酸度戟大,困此必賓対麦合材料逆

行二次塑性加工,以基高其幕合力学位能;エ芝比安

夏寿,庚制等件的告拘和尺寸埠受取鮮16】.蕗着券

末冶金工芝的不断完善,可以説,巻末冶金土言祝巳

威力制各蕨他種顧裁増強的烏基菱食材料的一項成

ー富家:86r項目(項目頚号…2002AA332520) ;重庚市廃土基金項目(項目鏡号:2002 - 6285)･

=三文明,28歩,在湊博士生･主要仇事金属基麦合材料的研究工作Q E一m払davidwenmingwang@y81m. m

攻寄日期:2003110108

第22巷第6敷　　　　　　　　　王文明等: p伽制各SiC,JN真倉有井的研究現状　　　　　　　　　365

熟茂木｡本文欲介錯粉末冶金法制各SiC,/Al麦合

枚科的工乞特点,Sic,/Al夏合材_#和琴件的性能,

粉末冶金法制各SiC,/Al夏合材料的停洗和現行工

芝先番,以及頻美最薪遭展｡

2　瀞哀冶金制音siq/Al麦合材料工苦特点

粉末冶金法(PJM)是一軒囲碁状姦下旬各金属メ-こざ

基麦合材科的方法も送辞方法主要用来生戸以短資

堆､晶額､顛澄力増蛋相的金属基夏合材斜(M如_-_Cs) q準基俸金属瀞末与短許堆､晶粛或薪を混合均

句,然盾圧制､鹿告,可荻得接近理鎗密度的MMCs｡

E　一宮方法相比,P伽法制取MMCs具有独特的虎

点【17】 :(1)与式辞蒔造法相ttl,P加法厨使用的温

度校偲,及両液餐7基体与増蛋体之向的界面反虚,

凍少丁界面硬度偲合物的生成,厨制希的MMCs具

有安好胎力学性能; (2)増重箱飴体衰分数不受取

臥(3)能事常客其官方法厨不能嶺食餌MMGs｡但

P加法宙造MMCi也存在二些何題,如.･(1)金属粉

末成木高瀬蛋相与瀞末混合吋易戸生蕪辞; (2)没

音量於昂貴;(3)嶺品受到尺寸的限軌(4)用P加

法旬各MMG, ⊥葡蔀存在内部患洪不均勾任等o

近年来,卦討取MMCs,采用丁桑等辞昆(HIP)､机

横合金地(MA)等薪工芸｡表1列乱丁対碇地建薪

を増轟的名草真倉材料宙各方法翰帝於｡

表1対破化在葡粒増強的宅基夏合材科封書方法的辞於

t　_　_　　特性浸#塔年　　　　産力停壷 卓労況我　　　　天産暮透

夜親告掬多祥佐　　　　　　　一1

増蛋休含量(体現分丑)′%　　　　　く70

増蛋体尺寸　--　　　　朗米重蔵米

増蛋件均句世　　　　　　辞骨均匂

界面貨合状況　　　　　　　良好

孔叔度　　　　　　　　　裾小

力学性能　　　-　　　　　　1

億成本滞カ　　　　　　　　　4

半机横化生戸能力　　　　　　　　3

2

366 -　　　　　　　　　　　　　　　　粉末冶金並木　ー　　　　　　　　　　　　　2004年12月

均句性｡

通達薪圧加工可以便SiC顧粒分布均句,在薪

圧方向上取向二有序排列,可消除毛甚中的晶徴鹿後

攻脇,大幅度提高麦合材料的強度和塑性【22]o貫永

査読体釈分数カ15%SiC,/Al夏合材料釆用粉末冶

金法皇迂机械混紛､冷年制甚和高温放資等工序制

各丁麦合材料毛堪｡取一半毛堪逆行丁高温珠圧加

工(坊圧温度540℃,済圧比カ3.5,才圧改各カ

yEIOO型液圧試亜机,薪圧速度3× 10~5m/S)｡分

別取未全紡圧､粂薪圧的麦合材料毛甚倣力学性能

斌盤,告果如表2所示｡可見,餐折圧加工后, ∂0.2

明塵増加,8和Sb増加更大｡済圧加工対弾性模量影

鳴甚微｡

衰2　室温力学性能

薪圧前　　　　　　　節丘后

40.2/MPa　　　　　　107.3　　　　　　　194.5

ーqb乃止Pa　-　　　　　132.9　　　　　　ー　301.5

∂/%　　　　　　　　　　1.2　　　　　　　　　　　8.4

I JGPa　　　　　　　　　80_1　　　　　　　　　82,5 -

範両君等【23]研賓丁_ SiC｡乃024額合金夏合材

科的瀞末混合一半国憲薪圧成形工乞及節制各材料

がj里款待征和界面琴征｡殻末混合一半固志済圧法

可以成形性能良好的夏合材料型材｡半国益済圧的

或形力安低_,位相当千固志薪圧力約1/5-1-/3,罪

阜晶界兜的液相城壁7作用干SiC顧粒上的圧威力

号労庄カ,BL而最大限度地遭免T SiC顧粒的破砕.'革混A-半囲碁薪圧法制各的SiCp乃024~宿合金

言合樹下r;基体盤洪敦密, si_C薪粒在基体中分有均

句,革帯与SiC薪粒界面干浄､平宜且元界面反庄

屋｡半囲碁薪圧胎薪圧力随SiC顧粒年釈分数的増

加面増加｡夏合有料的強度和弾性模量也薩SiC薪

を体釈分数的増加而増加,但塑性下降0号基倦倉

皇相比,夏合材村的力学性能得到丁稚大改善,虚服

毒慶長高66-131MPa,競技温度最高43-87MPi,

声佐貴重轟高18.3-36GPa｡一由子在半囲碁才崖道一

重中,SiC寮裁破砕程度非常小,夏合身科的伸長幸

電対空高,勿堆持在3.8%～8.4%左右｡

肖並茄等【24]采用普通空気加熱炉焼結葡忠液

曇薯俣野鹿砦両群方法潮音丁不同体釈分数的粉末

謹皇SiC,/Al畢合材科,井在400℃対英逆行二次熟

三重形｡研究丁不同鹿告方法及二次熱圧対siC,/

Al夏合材料盤款的影鳴o劣果表明‥二次熟圧変形

能改善SiC,/Al夏合材料的貌乳使基体晶を類比,

一敦密度長高,siC薪粒分布均句;鏡液浸参俣野鹿告

法可宜接御者包祭埠句､性能安好的夏合材料C

契連中啓25コ研究7瀞末冶金潮音的siC｡/ju

麦合材料中,基体与増強体之同存有給多辞界面美

塾｡_除了少数的干浄界面､台除界面外,具有幼米厚

度的界面教区在材料中占大多数o造一歩研究会

魂,{界面教区是宕多晶体,而且教区中存在瑳元素富

隻,井分布著点状的MgAl204気化物｡

4- :一粉末串金潮音siC,/Al夏合材科工苦

く1)停究瀞末冶金工乞流蓉【26】 -

_　ー~停蟹殻末冶金工乞先程カ:SiC寮を粂分散､薪

分､清洗后与Al合金粉末充分混合,在模異内圧制

成彪o然后特務潮境加熱到固液南柏区温度,逆行

共産.熟圧形成的堪料再送行済圧､熟乳等工芸胡成

庚需的等件或部件.1部分工乞中熟圧之后元需圧力

加工印可得朝原喬的零件東部件｡

†(2)発行巻末冶金工乞先程【27-Sol

現行的瀞末冶金工芝先程普遍采用7吟等静

革､真空除雪､真空焼結等新二乞o田1労発行者宗一冶金工芝詫程圏Io

/′一≡牢､匡琶荒囲丁一厘垂司

圏1　PJM制喜siG′Al夏合材科ま重奏意屠:-

5　粉末冶金潮音siC,/Al夏合材科工芝的

研究迂展　_

対干潮各siqlAl麦合材料,己牙友串丁許多

薪的粉束冶金方法｡

(1)机枕合金化法-

机競合金化法面各的夏合材料中増蛋俸寮を分

布均句､界面告合良好,増蛋体琴を軽度可在幼米至

微米蒐国内詞苛,増強体的体釈分数可高速70%o

同吋,濠方法嶺各的夏合材料的力学性能最好,嶺各

第22着第6期 王文明等… p州南各SiC,/ju安倉材料的研究塊状

エ芝資力成蒸,但工芝成本故高｡据美国DWA公

司1988年的叔道,他m用机械合金他一粉末冶金法～

生戸的siC′Al新粒増強夏合材料,-戸晶併猪方毎春

(454克)50-100美元,比基体合金釣高10倍左右｡

机械合金化(MA)是-葬制各合金粉末的非平

衡高薪茂木｡官長蒋不国的粉末在有能嘩慶机中球

磨,瀞末藍磨球的虚撞､折圧,一重麦地笈生変形こ断

裂､犀合,原子向相互軒散或逆行囲碁反虚而形成合

金粉末o粉末被摩擦､政軽,慮薪撃的未反塵的表面

不断地暴露出来;再加上線未知k,大大増加子友庄一

接触面萩,翁短丁が散鮭寓-,故大地凍少_了軒敬遠を

対一旬功力的蔽制,仇面長高子囲碁反虚帝落率言_

此牙,MA属強制反虚,胤外界加入高能童密度的敵

城蛋制作用吋,瀞末麻殻引入7_大量的壷変､攻略Iu

及幼米飯的微貨杓,優待合金逆巻約熱力学和功力

学不同干普通的固志反鼠可以合成音魔法澄_uit合一

成的薪型合金,坪多国窓下溶解度敦水甚至在液窓

下凡乎不互溶由体系,通達M杜均可形成国葬軌_

(2)快速寮固工乞

薪を増強金属基夏合材科的快速凝固鼓禾是最

薪炭展起乗的一軒薪鼓未,某日的是清夏合材料和

侠速達固的伐労相貨合8､目前其工三和材料研究在

喜蘇上尚赴干初期於度,奉我国巳引起人釘鶴注意,

這方面的研究也牙頗起歩o目前国摩上巳出現的薪

を増蛋金属基麦合材科的快速在国制各方法主要有

三挙一快速在国熔蒔､瀞末冶金和噴射抗歌,而新港~譜由東基夏合材科的制各日前列主要乗用后両帝長

未｡

目前制各新港増茸名基麦合材科長｢芝采用的

是侠速達固工芸,核工芸己被東国先遣真倉材料公

司(ACMC=Gr∝r,sc) ､芝美名公司(Al一cm:pitts_

burg･ PA) ､G-con咲合公司(saqanezlt.) ､DWA真

倉材料寺並咲合公司( chatswo,th, CA)以及海軍水

面云蕃中心Ⅵlite Oak安登室(silver Spring,MD)

等或功麹局干薪粒増強宅基麦合材科的音盤他生士;茨二三可以友揮快速凝固的伏勢,但園舎成形

=吏真峯迂置尚需迂一歩改選和完善o役務庚遺孝

吉蔓草今金幼不同,瀞末冶金宕基麦合材科大体可

子方幸美湧一美是以吋敦丑化合金如2X X X一､

5t =一報7xxx一名列力基的麦合着科,同基

狂喜主弓三･此莞麦合材科在併有温度条件下剛度

考量≡竜三書文書二目前研究御井友的男-美称末

367

冶金宅基夏合材科長以粉末烏合金力基的高温(ele_

V尋ted temperature)夏合材凱迂莫夏合材科存在的

同者是加工合成困確,初任故差o但是,随着合金化

学成分細工芝参数的境地授乳瀞末弟金銭基高温~麦合材科巳友展成二不引入注目的研究額軌

石　貨束常

務末冶金工芝作力一群具有悠久Bf史釣材料制

造工芸,エ三本身巳相当成熟o塵界先遣的粉末卦--金工三乗制造siq,/Al夏合材科,siC新港的体裁分ー数不受取軌在宅基体中分布夏着均句,不存在高温

潤各吋有害的界面反虚,材料的蛋合性能更易満足~雇用要求o頼信不久的将来肴末冶金制各siCp/Al

麦合材科会得到｢芝虚用,井能英現工此化生戸o

参考文載● 1革肘櫛章･夢東乳帝野鼠等･siq,/AJ夏合材科的商連及薪功

l　向.尊重.2080.19(1);17-20

2農初美･siq/ju真倉材料鮒制各方法及群発方南.乾田亀力高'

等号科学夜学乱2002.4(3) : 53-55

3　揚国英･族藩学･任智森･薪裁捜島忠茎宣告材料釣研究遠慮.

軽合金加工玉木,1998,26(5) :39

4　莞重患･桑書取石力牙･薪を増蛋宅暮夏合材科的研詞､雇用与

畳屋一材料寺最, 2001,15(10)≡ 55-57

5　通薄･藩虹産着,等･金属基夏合材科虫白農浸参讃各二三.材

#Sh, 2002,16(1): 21-24

6-倍隼士･肖立札起迎祥･瀞末節有集重盛者舞讃各siC?/Al麦-

含有科助研究_薪並木薪工芝,2伽0(ll) …31-32

7　孟r江･章支持,三度乱筆.SiC煮長考蛋包茎夏合材希封各及

机加世故研究.夏合材科学乱2000,17(2): 38-41

8 Ri主- H･Mic-中E血｡on of the血zezia.x Regi･on in 6061 -

AuSJ'C a-癖Reinbreedwith as - 7m-ted and Oxidized Sic

PartideS･ MaB町由d TRnSaCtions A, 1990 ,21A(9) :2489 -2496

9　A血かbrtE-,hGchael XDCnk I.1態StanJS ｡f Metal - hht,ix

G癖te ad D即e払pm血t in Japm.JOM,1993(3) :10- 17

10　Cd Y-･Geng Lh･Yao Zhmgkai･A 7- - in the devek)p-

n即of highperfo-Ce Sic,/Alconpn･te.I Mater Sci. 1997

(13) :227

ll TARNOPOUSKII YU M,KULAZ(OV V LAppHed PET)blens of

-WechaniB Of GTnPOSite SmcTurES･J of COMmlTE, 1997, 31

(12):1249

12　-Tt'i血hsJ･ G-I N J･ Recent trends azki血eiopnen【 with rapidly

5DiidiSed zzLaterhZs･ Metallurgy Tralmi. 1992, 23A( 4 ) : 1085-1088

13　Winis T C･ Spray Depsiticn Prtx:- I,or ･油etal bhtnx CDm阿te

池mtlfa-re･ ･wetah & Ma【enals, 1998.4;JS5～492

14　鮎y S･ ReⅥew Syn-htStS Of Cast Metal池m PaJllCuiaTe Compos-

～▲J'･-ll---　-　　1一一才-手書rr''◆†

368_　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　瀞末冶金在米　　　　　　　　　　　　　　　　　　2004∴年12月

ites. Joumalof Materials Science. 1993 ,28 :5397-5413

15 JohzI W∝山. Sprzly FbrⅡ血喝Poised to Enter Mainstrem. Powder

MEtauu王宮y, 1997, 40;23

16　雀初美･SiC,/Al夏合材斜的制各方法及研究功向.沈滞亀力

高等専科学校学振,2002,4(3) ‥53-55

17　対韓IS.金属基夏合材料制造方法.軒冶,1994,3(3):71-76

18　三治海,郭慧青.薪粒増蛋与況淀強化烏合金畳屋真倉倉科等一

任研究.机横工寒材料,1995,19(4) :42-45

19　持伯私学敬,起明久,等.sic,尺寸対銘基夏合材熟達辞任龍

和斬奈机旬的彰鳴1.金属学鼓,2002,38(9) :1006-1008

20　夢兵好,希振海.siC増蛋寮費含量対6066億合金盤奴及力学

性能婚影鳴.餐合金加工並木,2001,29(8)‥43-46

21莫連中,境忠軌,事宏,等･粉末冶金SiC,/ju夏合材科名各工

乞対SiC,分布均勾任的影鳴.材料工窄,1997(5)=39-42 -

22　貫麻生･薪圧加工材siC,/Al麦合材科盟負和佐能地歩専一塑

性丁零学推,2000(4) ;5-7

i::::コ

23　岨面君,夢守帝･SiC,J7024烏合皇真倉材料粉末混合一半厨志

薪一区法名各.中国有色金属学並,2∝机10(増刊):179-183

24　肖変乱侍故士･不同藍話方臣真二扶桑圧対SiC/Al真倉材

料盈崇的彰鳴.金属桑生理,2001(6):7-9

25　莫建中,簸忠乱.社章文一Pノ祁常合葬Si･3,/Al夏合宿科的界面

蕃袴.中国有色金属学孜,1998,8(1):20-23

26　曹青,農催培.等曹長蓋未在粉末冶金冴科生戸中的雇用.材

#%&,1995(5) :20-24

27　月重責,黄伯云,具思案.等.粉末薪圧成型飴遼展.有料等故,

1997,ll(6) :13二15

28 -朱心亀,林教案.族訣力,守.机競合金色斡研究及遷展.粉末~　冶金茂木,1999,17(4);291-296

29-杢共存,侠速達国表禾常春寮長漕蛋宅基夏含有科的研究遷

展･_有料寺乱1996(5) =60-64

30　年主翼,曲立坪;安倍云.国外希呆冶金虎魚薪董展.巻末冶金

長木,1997,15(1) ;66-70

:================1-===1-=1-=======================1-==================================;

象呼迫一象オ　錦町畳ま泉一北京違え後身rカ悠農供埠秤後身

1.教未冶金用鉄瀞:-

ffTYIOO･27｡塙密度制晶用100目撃軌枚装密度カ3.0-3.L2g/cm3,12.億軽装密度鉄粉及顧粒紛:

80日,_舷装密度カ2･Og/cm3; -40十200日,枚裳密度カ1.-40Tl.50g/皿3

-160+200日,扮装密度カ1.50-1.60g/cn3｡

3.金剛石工具用荘原鉄粉:200日､250日､300日等.

高幾度研磨起幼鉄粉:ヽ■■■

4-00日､500日､600日､松装密度カ2.8-3.1g/m3,盆薮不容衝く0.25束

5･~亀解鉄粉: ∴

300-400臥温鉄>99%,義損

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↓

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