[科普中国]-1分钟了解强大的碳化硅颗粒增强铝基复合材料

现代科学技术在不断发展，人们对工程材料的要求也越来越高，更看重其低密度、高比强度、高比刚度、耐高温、抗疲劳、抗腐蚀等一系列优异的物理力学性能。颗粒增强铝基复合材料便是为了满足上述要求而产生的。

碳化硅颗粒增强铝基复合材料（Si Cp/Al）具有质量轻、高比强度、高比模量、低热膨胀系数、良好的抗磨损能力等突出的优点，各项性能优异，很符合大规模的工业应用要求。凭借其显著的优点，它取代了很多领域的传统材料，是当今制造领域研究的热点之一，并应用在航天、航空、汽车、光学精密装置、以及电子工业等众多领域。

硅颗粒增强铝基复合材料的增强体颗粒价格低廉，可用常规方法加工制造。

目前，粉末冶金、挤压铸造法、喷射共沉积和搅拌铸造等是颗粒增强铝基复合材料的主要制备工艺方法。研究表明，搅拌铸造是制备大量具有优良性能的铝基复合材料最为理想的途径。但采用搅拌铸造法制备的铝基复合材料具有晶粒组织粗大、成分偏析严重、陶瓷颗粒与基体之间容易发生有害的界面反应而削弱界面结合强度以及在搅拌制备的过程中会卷入大量气体形成较高的气孔率等问题。

用铸造法制备的颗粒增强铝基复合材料成本最低，摩擦性能也十分优异，而热处理是一种强化颗粒增强铝基复合材料摩擦性能的有效方法。

碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制备工艺多种多样，但是不同工艺有优劣之分，生产能力也不大相同。在制备出性能优异的碳化硅颗粒增强复合材料过程中还存在碳化硅颗粒在铝合金熔体中不稳定，与合金熔体发生化学反应，于界面处生成不稳定化合物等问题。今后碳化硅颗粒增强铝基复合材料的研究重点便是如何避免在制备过程中发生的各种不利的界面反应以及基体金属的氧化反应。

制备成本过高便是阻碍颗粒增强铝基复合材料发展的另一个主要原因，这使碳化硅颗粒增强铝基复合材料更多被应用于航天航空领域，在民用领域的应用十分有限。

本文由石家庄市藁城区第九中学高级教师韩素娟进行科学性把关。

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