碳化硅颗粒增强铝基复合材料是由碳化硅和颗粒状的铝复合而成，其中碳化硅是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生产绿色碳化硅时需要加食盐)等原料在电阻炉内经高温冶炼而成，再和增强颗粒铝复合而成。
1、压力铸造法
压力铸造法制备主要包括颗粒预制块的制备和液态铝合金在一定压力下渗入预制块中两部分。SiC 颗粒在复合材料中分布的均匀性由预制块中颗粒分布的均匀程度决定, 并取决于预制块的制备工艺。复合材料的孔隙率和SiCp / Al 界面结合状态则与压铸工艺参数密切 相关。SiCp / Al 基复合材料中SiC 颗粒具有不规则外形并且在基体中均匀分布, 复合材料中基本没有 孔隙并且界面结合状态良好 。经透射电镜观察, 发现在SiCp / Al 基复合材料的基体合金中存在较高密度的位错。在SiCp / Al 基复合材料中SiC 颗粒的热膨胀系数仅是铝合金的1/ 6 左右, 所以复合材料从高温到室温的冷却过程中, SiCp / A1 界面处将产生较大的热应力。当热应力高于基体合金屈服强度时, 基体合金将发生塑性变形, 使基体合金中产生较高的位错密度, 基体合金中高密度位错使基体合金得到强化, 从而进一步提升复合材料的强度。
2、喷射共沉淀法
喷射共沉积法具有增强颗粒分布均匀、没有严重的界面反应、基体组织有快速凝固特征、呈细小等轴晶形态等优点, 且产率高, 易于制备大件。因而, 该方法与铸造法和粉末冶金法相比有更大的性能价格比。
3、液态法
液态法主要指铸造法, 该法成本较低, 便于一次形成复杂工件, 所需设备相对简单, 能适应批量生 产, 是近年来研究较多、发展较快的复合材料制备方法。常用的铸造法有浸渗法( 包括压力浸渗法和自 浸渗法) 、离心铸造法、机械搅拌铸造法和挤压铸造法。其中, 以搅拌铸造法制备颗粒增强金属基复合 材料希望实现大规模生产。搅拌铸造法制备颗粒增强金属基复合材料是近年来国内外研究十分热门的复合工艺技术。
4、半固态搅熔复合法
半固态搅熔复合法是在金属合金处于半固态的, 通过搅拌使增强相颗粒和金属合金液相互碰撞, 并进入到金属熔体中, 起到颗粒增强的作用。实验发现, 只要选择合适的工艺参数就可以使增强 相颗粒均匀分散在铝合金中。颗粒预处理对分布均匀性有显著影响, 经过高温预氧化处理的SiC 颗粒与合金基体润湿性很好, 在半固态搅熔复合制备中能有效改颗粒与基体的界面结合和颗粒分布均匀性。在其他工艺因素一定时, 增强相颗粒粒径越大, 分布则越均匀; 搅拌速度越低, 颗粒分布越不均匀。当增强相的颗粒较小时, 搅拌叶轮的旋向对分布均匀性有重要影响。与全液态铸造法和半固态铸造法相比, 采用半固态搅熔铸造制备的SiCp / Al 基复合材料, 其增强相SiC 颗粒分布均匀, 气孔率较少, 表明半固态搅熔复合法是一种较理想的金属基复合材料。
