随着近年来我国航天事业不断取得突破性繁荣，反复载人航天工程完满发射的告捷离不开稠密新原料的增援。其中，被用于天和太阳能帆板的就是碳化硅加强铝基复关质料，对于这种新原料大家明白多少呢？

　　铝碳化硅AlSiC（SICP/Al或Al/SiC、SiC/Al）是一种颗粒巩固金属基复合资料，鸠合了铝合金基体的比强度高、塑性加工性好、密度低等特性，和SiC颗粒硬度高、热膨胀系数低等优点，是综合职能良好的金属基复合原料。采取Al闭金作基体，按策画吁请，以肯定步地、比例和散布情形，用SiC颗粒作加强体，构成有光鲜界面的多组相复关资料，兼具单一金属不完备的综合突出本能。 因其具有轻量化和高本能的特色，在航空航天，汽车等多个畛域都有广泛的运用前景。

　　坚守不同的增强体，铝基复合资料分为纤维加强和颗粒(直径在0.5——100μm之间的等轴晶粒)增强、晶须加强铝基复合原料。常用的增强颗粒要紧包蕴SiC、Si3N4、Al2O3、TiC、TiB2、A1N、B4C以及石墨颗粒或许金属颗粒等。

　　常见的几种铝基复闭质料的制备工艺有粉末冶金法、压力重渗工艺、反响自天生法、高能高快凝固工艺、半固态搅拌复关筑筑、喷射重积法、搅拌摩擦加工法及球磨法制备纳米碳管增强铝基复合原料等。TiB2/A1复闭资料的制备步骤较多，厉重有喷射浸积法、LSM、XDTM、挤压铸造、作战呼应法、自伸展高温合成法和相应机器合金化及粉末冶金法等。常见的举措有原位天分法、粉末冶金法、刻板搅拌法、挤压铸造法、喷射浸积法、重渗法等，下面重要对这六种措施进行介绍。

　　原位天赋法由Koczak 等人于 1989 年初度提出，其事理为坚守质料预先打算的须要采取合适的相应剂，然后在特定的境况下将温度升到能使质料内特定元素爆发物理化学呼应的温度，在这样的条件下原料内部能够反应先天一种或几种平均传播在基体内中的且热力学僻静的增强体材料，以到达深化的收获。

　　原位内生法的优点在于原位天禀的增强体颗粒在基体内流传平均，二者之间的界面干净无污染、工艺简明等，故而该设施具备开阔的使用前景，经近几十年的先进，已细化完善出了良多分歧的制备工艺，比喻：自蔓延高温关成法、弥散放热法、熔盐接济法和直接响应法等。只是该方法也有必然的裂缝，对付制备复合资料的原材料有必然央求，供应满足一些相应条件同时反映的副产物的天分难以掌管，别的还生活界面问题等。

　　粉末冶金工艺是最常采选的且最早用于制备纳米颗粒增强铝基复关材料的工艺之一。其制备过程是：先将陶瓷颗粒加强体与铝关金基体粉末在球磨罐中均匀混杂，混合经过既可能干混也能够在液体情况下举行。混杂后的粉体过程冷压成坯、真空排气、热压烧结及后续处理(如挤压、轧制、热处置等)制得所需的复合原料。其过程示诡计如下。

　　粉末冶金工艺制备历程通常在真空或保卫气氛仔细下进行且烧结温度低于铝关金的熔点，从而大大的下降了产生界面呼应的或许性。粉末冶金法制备铝基复合资料不妨大范围调控陶瓷颗粒的尺寸和含量，并且可能保证纳米颗粒增强体在基体中较平均的分布，减少团圆与偏析的觉察，从而使复合原料博得增强。

　　该办法的缺点则在于资料任性发明气孔，精细度不高。因此，必要经过挤压、轧制或热处理等工艺进行二次处理以改正其细致度及板滞职能。此外，粉末冶金制备工艺对比繁琐，日常需要密封、真空可能保护氛围的事件条款，并且烧结温度选取欠妥会导致偏析。

　　机器搅拌法是在搅拌的进程中将巩固体颗粒参预到基体金属液中，利用高速回旋的搅拌安置使巩固体均匀混合入基体金属液之中，然后浇入模具中赢得想要的铸件。其临盆修理见图2所示。机器搅拌法左右进程较为轻省，成本低廉，不到其我加工工艺的一半，是或许通常运用的步骤，如今工业上制备复合原料大大都都是抉择该设施。

　　综合国内外对搅拌铸造的冲突开掘，搅拌铸造法可能以搅拌时的熔体温度为遵照，将其分为液态搅拌和液半固态搅拌两种措施。液态搅拌法告急是使搅拌温度连结在液相线以上，一面搅拌一壁投入巩固体颗粒，搅拌之后也许直接进行浇铸。半固态搅拌是指将搅拌温度调制固液相线之间，使熔体之中有必定的固相体积分数。如此在搅拌的时辰熔体中会有更大的剪切力自便使增强体颗粒撒布匀称。

　　这两种措施各有优罅隙，液态法方便，不过卷气很严重，颗粒召集的亏空匀称。不过半固态搅拌铸造法目前仍存在一些问题，如在搅拌历程中陶瓷颗粒轻易发生偏聚、界面处易爆发反映等。其次，在空气情况下实行搅拌时，搅拌的历程中稀少是高速搅拌时很任意吸入气体，使得末了浇铸出的复关资料产品内里创造有害的气孔漏洞。再次，颗粒增强相扩张的体积分数有肯定限度是棍骗搅拌铸造法制备金属基复关资料的另一个标题。

　　这种方法起初是要听命零件的容貌将巩固体资料制备成预制块，而后放入铸型。在浸力下浇注液态金属或合金，随后对金属液施加压力，使基体熔液渗透到预制块中形成锭。其制备示打算如下图。

　　挤压铸造后得到的资料匀称性格外出色，质料里面没有明晰的缝隙。这是来由碳化硅颗粒与铝关金基体的群集界面出格好，鸠合的出格稹密，使得二者之间的界面可能起到传递载荷的感染，告竣强迫铝基体的膨胀的境况。

　　挤压铸造法再有诸多利益：制备出的产品尺寸切实宁静，省去了后期二次加工的麻烦；金属液重渗的时光很短，因此能够赢得很速的冷却快度，云云可以大大镌汰不良界面呼应的爆发；插手增强相的量也许自由的调整其畛域。不过该办法工艺庞杂，倒霉于用来成型状貌芜乱的产品，并且要是使用重渗的压力比拟大，可能会对产品容貌和模具的完善性产生很大的感导。

　　喷射重积法是一种新型的加工工艺，重要是将消融的基体金属液在高速流动的惰性气体中雾化向外喷出，同时将增强体颗粒增多到雾化喷出的金属液体中，使两者在浸降的历程中混杂，末了共同在过程预措置的基体上重积制得想要的复合质料。制备经过如下图所示。

　　这种办法的优点是不妨任性调度加强体相的体积分数，而且增强体原料的粒度大小在制备时也不受限定。得益于加强体颗粒与基体熔液之间作战的时刻很一时，因此二者之间反当令间异常有限，这样可能显明的改正二者之间的界面的纠集景遇。因此雾化沉积技能也许使得基体联贯快疾凝集的特质，赢得的晶粒希罕轻细。

　　重渗法平常有两种浸要大局，蕴涵无压浸渗和压力重渗。无压浸渗相对简单，就是将基体Al合金在可控空气炉中加热，使其凌驾液相线温度；尔后在不加压力的条款下，使合金溶液自行重渗到SiC预制体中去的制备举措。压力浸渗的分歧就是加上压力条款，其方法亲近于挤压排泄铸造。

　　重渗法是一种本钱较低且工艺简便的制备手艺。所以常用于高体积分数SiCp/Al基复关材料的制备，制得的原料SiC颗宣传相对均匀。成熟的无压重渗法制备的SiC/Al复关资料资料乃至依然可以行使于电子封装。但这种方法对预制体引入的高孔隙率难以担任。

　　近年来，一种具有高强度、超强耐磨、抗腐蚀性能好，可以普遍用于航空航天制造和汽车呆板业的新型资料——颗粒加强SiCp铝基复合原料，在中铝山东分公司研发凯旋。这种新型铝基复关资料其密度仅为钢的1/3，但比强度比纯铝和中碳钢都高，具有极强的耐磨性，能够在300——350℃的高温下安谧事件，所以被美国、日本和德国等兴旺国家一般操纵于汽车开导机活塞、齿轮箱、飞机起落架、高疾列车以及精巧仪器的筑设等，并造成市场化的临蓐范畴。目前，国际墟市价钱为3万美元/t。由于哄骗该材料分娩收尾产品的铸造工艺及其深加工合键工艺弗成熟，此刻国内尚无企业举行界线化分娩。该材料的研发成功，不只填补了大家国铝基复关质料范畴化临盆的空白，况且有望突破全班人国永恒倚赖进口的大局。

　　纵观国内外，对铝基复合材料的运用斟酌方面，告急会萃在SiC颗粒加强铝基复关材料料，况且取得很大的功劳。少数国家(如美国、日本和加拿大等)已投入操纵阶段，赢得了彰彰的经济成就。他们国在该边界的商议起步较晚，大多数仍处于试验室阶段，况且相持的深度和广度也很有限，产业上的争辩才适才起首。铝基复合质料以其优良的功能，问世从此在汽车家产、航空航天、电子、军工和体育等很多界限赢得普遍的运用。制约其先进的枢纽要素(如工艺复杂、本钱高)等题目正逐步获得排挤，很多国家已配置了财富界线生产铝基复合质料的工厂，确信在不久的未来，铝基复关材料的树立工艺会更轻易，资本会更低，操纵界线会更广。

　　铝基复合原料由于自己的一些奇异优点，在航空、航天和军事局限备受青睐，运用奇特泛泛。譬喻，A1基复合材料还用于配置光学和电子零件，美国亚利桑那大学研制了一种超轻空间望远镜，拣选SiC/A1复闭材料建立行架、支架和副镜等，使质料大大减轻。美国DWA公司和英国AMC公司将SiC/Al批量用于EC-120和EC-135直升机旋翼系统，大幅发展构件刚度和寿命。这些要讲构造件的胜利操纵阐述美国和英国对这种材料的使用斟酌已相等成熟。

　　SiC颗粒加强的铝基复合原料薄板异日将利用于先辈战役机的蒙皮以及机尾的加强筋，美国航天航空局采选石墨/铝复关质料作为航天飞机中部长20m的货舱架。

　　铝基复闭原料在汽车产业的商量起步较早。20世纪80年头，日本丰田公司就已经用硅酸铝纤维加强铝基复合原料，告成地筑筑了汽车策动机活塞抗磨环和汽车连杆等汽车零部件。美国的

　　Duralean公司研制出用SiC颗粒增强铝基复合原料设置汽车制动盘，使其质地减轻了40%——60%，并且前进了耐磨功能，噪说明显减小，摩擦散热疾；同时该公司还用SiC颗粒加强铝基复合资料创办了汽车引导机活塞和齿轮箱等汽车零部件。这种汽车活塞比铝合金活塞具有较高的耐磨性、优良的耐高温职能和抗咬合机能，同时热膨胀系数更小，导热性更好。用SiCp/Al复合资料制成的汽车齿轮箱，在强度和耐磨性方面均比铝合金齿轮箱有鲜明的前进。铝闭金复合材料也也许用来创设刹车转子、刹车活塞、刹车垫板和卡钳等刹车体系元件，还可用来创办汽车驱动轴和摇臂等汽车零件。上海交通大学及军火科学争持院等单位，也针对铝基碳化硅在汽车上的使用方面进行了大批的施行事情。

　　SiC加强铝基复闭质料，由于具有热膨胀系数小、密度低及导热职能好等利益，顺应于树立电子工具的衬装资料及散热片等电子器件。SiC颗粒增强铝基复合质料的热膨胀系数整个或许与电子器件材料的热膨鼓相立室，况且导电、导热机能也更加好。

　　在缜密仪器和光学仪器的应用辩说方面，铝基复合原料用于建立望远镜的支架和副镜等部件。另外，铝基复关资料还能够筑树惯性导航系统的周详零件、旋绕扫描镜、红外面测镜、激光镜、激光陀螺仪、反射镜、镜子底座和光学仪器托架等许多精巧仪器和光学仪器。

　　SiCp/Al基复合资料举动一种轻质高强的多功能复合质料，继Al合金和Ti关金之后，进取成为新一代的构造资料，也因此成为今朝金属基复关资料进步与商酌的主流。但题目如故生计，比如分娩资本过高，大规模化生产可贵，产品临盆的恬静性不易竣事等。所以周旋SiC/Al基复合资料产品研发制备照旧再有很长的路要走。