金屬間化合物/陶瓷基復(fù)合材料的制備工藝與研究進(jìn)展

江 濤 呂巧飛 張維娜 李 帥

（西安石油大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，陜西西安710065）

0 前言

金屬間化合物具有高強(qiáng)度高韌性，抗氧化性能好，熔點(diǎn)高，硬度高，抗蠕變和抗疲勞性能好以及耐腐蝕等性能[1-5]，金屬間化合物的性能介于金屬和陶瓷之間[1-5]。陶瓷材料具有強(qiáng)度高，抗氧化性能好，硬度高，耐高溫，熱膨脹系數(shù)低和密度小等優(yōu)良性能。但是，陶瓷材料的脆性卻限制陶瓷材料的廣泛使用[1-5]。因此，改善陶瓷材料的韌性已成為其發(fā)展的主要問(wèn)題，這使得陶瓷材料的復(fù)合增韌成為當(dāng)今研究的熱點(diǎn)[1-5]。

金屬間化合物具有一定的韌性和塑性，陶瓷材料的脆性較大而塑性較小，可以將金屬間化合物和陶瓷進(jìn)行復(fù)合獲得金屬間化合物/陶瓷復(fù)合材料。金屬間化合物/陶瓷基復(fù)合材料具有優(yōu)良性能，使得復(fù)合材料既有金屬間化合物的塑性韌性，又具有陶瓷材料的強(qiáng)度硬度和耐高溫性能等性能[1-5]。金屬間化合物材料種類(lèi)較多，目前研究和開(kāi)發(fā)較多是Al系金屬間化合物材料，主要包括Fe-Al金屬間化合物，Ni-Al金屬間化合物以及Ti-Al金屬間化合物[1-5]。其中Fe-Al金屬間化合物包括Fe3Al合金和FeAl合金，Ni-Al金屬間化合物包括Ni3Al合金和NiAl合金，Ti-Al金屬間化合物包括Ti3Al合金和TiAl合金。將Fe-Al，Ni-Al，Ti-Al金屬間化合物與陶瓷相混合制備復(fù)合材料成為金屬間化合物/陶瓷基復(fù)合材料的研究和發(fā)展的主要方向。

金屬間化合物/陶瓷基復(fù)合材料的制備技術(shù)對(duì)性能有影響。本文首先介紹金屬間化合物/陶瓷基復(fù)合材料的制備技術(shù)，然后著重介紹Fe-Al系金屬間化合物/陶瓷基復(fù)合材料，Ti-Al系金屬間化合物/陶瓷基復(fù)合材料，Ni-Al系金屬間化合物/陶瓷基復(fù)合材料的制備工藝和研究發(fā)展現(xiàn)狀。并對(duì)目前研究中的金屬間化合物/陶瓷基復(fù)合材料的研究發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)述，同時(shí)對(duì)金屬間化合物/陶瓷基復(fù)合材料的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)。

1 金屬間化合物/陶瓷基復(fù)合材料的制備技術(shù)

金屬間化合物/陶瓷基復(fù)合材料的制備技術(shù)主要包括：粉末冶金法；熔滲法；自蔓延高溫合成法；原位合成技術(shù)[1-5]。下面簡(jiǎn)要的介紹以下幾種制備方法的原理與工藝過(guò)程。

1.1 粉末冶金法

粉末冶金工藝是制備金屬間化合物/陶瓷基復(fù)合材料比較常用的一種方法。在金屬間化合物/陶瓷基復(fù)合材料的制備中應(yīng)用較多的是機(jī)械合金化法。機(jī)械合金化工藝過(guò)程是利用高能球磨機(jī)把純金屬粉末放入球磨機(jī)中進(jìn)行機(jī)械球磨，粉體的制備由機(jī)械合金化過(guò)程完成，塊體的制備則由燒結(jié)過(guò)程實(shí)現(xiàn)。采用機(jī)械合金化工藝可以制備Fe-Al金屬間化合物粉末，Ti-Al金屬間化合物粉末，Ni-Al金屬間化合物粉末，并將制備的金屬間化合物粉末與陶瓷粉末相混合，并通過(guò)熱壓燒結(jié)工藝制備金屬間化合物/陶瓷基復(fù)合材料塊材。

1.2 熔滲法

熔滲法是熔體在無(wú)外力作用下，借助浸潤(rùn)導(dǎo)致的毛細(xì)管壓力自發(fā)進(jìn)入顆粒多孔預(yù)制件的一種工藝。用傳統(tǒng)成型工藝使陶瓷粉末可以預(yù)制成所需要的形狀和尺寸，金屬熔體自發(fā)滲入并充滿(mǎn)預(yù)制件中的孔隙，冷卻凝固后獲得顆粒在連續(xù)基體中均勻分布的復(fù)合材料。利用熔滲法可制備金屬間化合物/陶瓷基復(fù)合材料。

1.3 自蔓延高溫合成法

自蔓延高溫合成法是指利用反應(yīng)物之間高化學(xué)反應(yīng)熱的自加熱和自傳導(dǎo)作用來(lái)合成材料的一種工藝，當(dāng)反應(yīng)物一旦被點(diǎn)燃，便會(huì)自動(dòng)向未反應(yīng)區(qū)傳播，直至反應(yīng)完全。利用自蔓延高溫合成法可制備復(fù)合材料。

1.4 原位合成技術(shù)

原位合成技術(shù)即通過(guò)化學(xué)反應(yīng)在基體內(nèi)原位生成一種或幾種增強(qiáng)相，使原位自生的增強(qiáng)相與基體相復(fù)合形成復(fù)合材料，從而達(dá)到強(qiáng)化的目的。這種方法是一種很有前途的顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料的制造工藝。

2 金屬間化合物/陶瓷基復(fù)合材料的研究發(fā)展現(xiàn)狀

氧化鋁陶瓷材料具有許多優(yōu)秀的性能，將Fe-Al金屬間化合物，Ni-Al金屬間化合物，Ti-Al金屬間化合物材料分別與Al2O3陶瓷相復(fù)合制備Fe-Al/Al2O3復(fù)合材料，Ni-Al/Al2O3復(fù)合材料和Ti-Al/Al2O3復(fù)合材料成為金屬間化合物/陶瓷基復(fù)合材料的制備和研究發(fā)展的主要方向。所以本文主要介紹Fe-Al/Al2O3復(fù)合材料，Ni-Al/Al2O3復(fù)合材料和Ti-Al/Al2O3復(fù)合材料的制備工藝和研究發(fā)展現(xiàn)狀。

2.1 Fe-Al金屬間化合物/Al2O3陶瓷復(fù)合材料

鐵鋁金屬間化合物(FeAl，F(xiàn)e3Al)其以耐熱，耐磨損，高強(qiáng)度高韌性，抗高溫氧化，高溫強(qiáng)硬性好以及低密度和成本低等優(yōu)點(diǎn)，具有成為新型結(jié)構(gòu)材料的良好發(fā)展前景[4-7]。Fe-Al金屬間化合物主要包括Fe3Al合金和FeAl合金[4,5]。Fe-Al金屬間化合物可以用來(lái)增強(qiáng)和增韌陶瓷材料。目前，研究和開(kāi)發(fā)的Fe-Al金屬間化合物/陶瓷基復(fù)合材料主要是Fe-Al/Al2O3復(fù)合材料[4]。Fe-Al/Al2O3復(fù)合材料是研究和開(kāi)發(fā)較多的一種復(fù)合材料。尹衍生等[4,5]利用機(jī)械合金化和熱壓燒結(jié)工藝制備Fe3Al/Al2O3復(fù)合材料，其Fe3Al/Al2O3復(fù)合材料具有較高的抗彎強(qiáng)度和較高的斷裂韌性并具有較高的硬度。張玉軍[4,5]等以FeAl和Al2O3為原料經(jīng)球磨混合并通過(guò)熱壓燒結(jié)工藝制得FeAl/Al2O3復(fù)合材料。FeAl/Al2O3復(fù)合材料的抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性隨著FeAl含量的增加而增大，當(dāng)FeAl含量達(dá)到40%(體積分?jǐn)?shù))時(shí)，F(xiàn)eAl/Al2O3復(fù)合材料具有較高的抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性。研究認(rèn)為復(fù)合材料中存在長(zhǎng)顆粒的拔出效應(yīng)以及FeAl和Al2O3顆粒生長(zhǎng)的相互制約形成的細(xì)晶結(jié)構(gòu)是復(fù)合材料斷裂韌性和抗彎強(qiáng)度提高的主要原因。Schicker S等研究了Fe-Al/Al2O3復(fù)合材料[6,7]，采用鐵粉，鋁粉和氧化鋁粉進(jìn)行球磨制得混合粉末，通過(guò)壓力成型并采用冷等靜壓獲得致密坯體。然后進(jìn)行無(wú)壓燒結(jié)工藝制備出含有Fe/Al2O3和FeAl/Al2O3相的復(fù)合材料，F(xiàn)e-Al/Al2O3復(fù)合材料具有較高的力學(xué)性能[6,7]。

孫康寧等在Fe3Al/Al2O3復(fù)合材料中發(fā)現(xiàn)了內(nèi)晶型納米顆粒，納米顆粒是由機(jī)械合金化過(guò)程和燒結(jié)過(guò)程中引入[8]。李傳校等[9]研究TiC與TiC-WC的添加對(duì)Fe-Al/Al2O3復(fù)合材料力學(xué)性能的影響，在Fe-Al/Al2O3復(fù)合材料基體中分別添加TiC與TiC-WC固溶體可顯著提高其Fe-Al/Al2O3復(fù)合材料的抗彎強(qiáng)度[9]。李?lèi)?ài)民等[10]研究Cr對(duì)Fe-Al/Al2O3復(fù)合材料的斷裂韌性的影響。研究表明，含有適量Cr的Fe-Al/Al2O3復(fù)合材料的斷裂韌性大幅度提高。夏國(guó)棟等研究Fe-Al/Al2O3復(fù)合材料的抗熱震性能[11]。陳君平等[12]利用機(jī)械球磨-放電等離子燒結(jié)的方法將鐵粉，鋁粉和氧化鋁粉的混合粉末通過(guò)高能球磨進(jìn)行機(jī)械活化，并利用放電等離子快速燒結(jié)工藝得到Fe-Al/Al2O3復(fù)合材料。結(jié)果表明，利用此機(jī)械球磨-放電等離子燒結(jié)工藝方法可以制備出致密且晶粒細(xì)小的Fe-Al/Al2O3納米復(fù)合材料。王志偉等采用放電等離子燒結(jié)法制備出Fe-Al/Al2O3復(fù)合材料[13]。還有研究者采用機(jī)械合金化工藝球磨制備出納米級(jí)Fe-Al金屬間化合物粉末并且與Al2O3粉末相混合，并通過(guò)熱壓燒結(jié)工藝制備Fe-Al/Al2O3復(fù)合材料，這種Fe-Al/Al2O3復(fù)合材料具有較高的力學(xué)性能。

2.2 T i-Al金屬間化合物/Al2O3陶瓷復(fù)合材料

Ti-Al系金屬間化合物主要有：Ti3Al和TiAl。Ti-Al系金屬間化合物具有較高的比強(qiáng)度和比模量，良好的抗蠕變和抗氧化能力。Ti-Al金屬間化合物可以用來(lái)增強(qiáng)和增韌陶瓷材料，主要包括Ti3Al合金和TiAl合金。研究和開(kāi)發(fā)的Ti-Al金屬間化合物/陶瓷基復(fù)合材料主要是Ti-Al/Al2O3復(fù)合材料。

Ti-Al系金屬間化合物/Al2O3陶瓷基復(fù)合材料是一種新型的復(fù)合材料。此外，鈦鋁金屬間化合物的高溫力學(xué)性能使得Ti-Al系金屬間化合物/Al2O3陶瓷基復(fù)合材料可能獲得優(yōu)異的高溫力學(xué)性能，Ti-Al/Al2O3復(fù)合材料的低密度使其可能應(yīng)用于航空領(lǐng)域。Ti-Al/Al2O3復(fù)合材料具有較高的力學(xué)性能和良好的耐磨損性能。

李志強(qiáng)等利用Al-Ti-TiO2體系采用自蔓延高溫合成技術(shù)(SHS)制備Ti-Al/Al2O3復(fù)合材料[14]。呂臣敬等[15]采用原位反應(yīng)合成工藝?yán)肨i-Al-O體系原位合成了Al2O3/Ti-Al復(fù)合材料。王志偉等采用機(jī)械活化和放電等離子燒結(jié)工藝制備TiAl-Al2O3復(fù)合材料[16]。李文虎等采用熱壓燒結(jié)工藝制備Al2O3/TiAl復(fù)合材料并研究其力學(xué)性能[17]。有些研究者將Ti和Al粉混合濕球磨后再與Al2O3粉末球磨制備Ti-Al/Al2O3復(fù)合粉末，通過(guò)熱壓燒結(jié)工藝制備出Ti3Al/Al2O3復(fù)合材料。還有些研究者通過(guò)機(jī)械合金化工藝制備Ti-Al金屬間化合物粉末并且與Al2O3粉末相混合，并通過(guò)熱壓燒結(jié)工藝制備出Ti-Al/Al2O3復(fù)合材料。采用熱壓燒結(jié)工藝可以制備出致密度較高的Ti-Al/Al2O3復(fù)合材料。有些研究者采用原位反應(yīng)熱壓燒結(jié)工藝制備Ti-Al/Al2O3復(fù)合材料，其工藝首先將Al粉末和TiO2粉末相混合通過(guò)機(jī)械球磨工藝形成混合粉末，并通過(guò)熱壓燒結(jié)工藝使Al和TiO2原位反應(yīng)生成Ti-Al合金和Al2O3基體，通過(guò)熱壓燒結(jié)工藝制備出Ti-Al/Al2O3復(fù)合材料塊材。

2.3 Ni-Al金屬間化合物/Al2O3陶瓷復(fù)合材料

Ni-Al 金屬間化合物材料具有很多優(yōu)秀的性能，利用Ni-Al金屬間化合物材料也可以用來(lái)增強(qiáng)和增韌陶瓷材料。Ni-Al金屬間化合物主要包括Ni3Al合金和NiAl合金。目前正在研究和開(kāi)發(fā)的Ni-Al系金屬間化合物/陶瓷基復(fù)合材料主要包括Ni-Al/Al2O3復(fù)合材料等。這種Ni-Al/Al2O3復(fù)合材料具有較高的力學(xué)性能和良好的耐磨損性能，Ni-Al/Al2O3復(fù)合材料具有很好的發(fā)展和應(yīng)用前景。

沈建興等[18]通過(guò)熱壓燒結(jié)工藝制得Al2O3-10vol%Ni3Al復(fù)合材料。研究表明，Al2O3機(jī)械性能有明顯改善，Al2O3-10vol%Ni3Al復(fù)合材料的斷裂韌性比純Al2O3陶瓷要大[18]。申玉芳等[19]通過(guò)熱壓燒結(jié)工藝制備出NiAl/Al2O3復(fù)合材料。研究表明，隨著NiAl含量的增加，NiAl/Al2O3復(fù)合材料的斷裂韌性得到大幅度提高，而NiAl/Al2O3復(fù)合材料的抗彎強(qiáng)度和彈性模量略有下降[19]。張炳榮等[20]采用熱壓燒結(jié)工藝制備出Ni3Al/Al2O3復(fù)合材料。研究表明，Ni3Al金屬間化合物對(duì)Al2O3陶瓷有明顯的增韌作用。所得Ni3Al/Al2O3復(fù)合材料的抗彎強(qiáng)度與斷裂韌性值保持較高[20]。張延峰等采用熱壓燒結(jié)工藝制備納米Ni3Al/Al2O3復(fù)合陶瓷并研究其顯微結(jié)構(gòu)和性能[21]。崔洪芝等[22]采用熱壓燒結(jié)工藝制備(TiB2+Al2O3)/NiAl復(fù)合材料，并研究(TiB2+Al2O3)/NiAl復(fù)合材料的物相組成和組織結(jié)構(gòu)，并研究了(TiB2+Al2O3)/NiAl復(fù)合材料的力學(xué)性能等[22]。還有些研究者通過(guò)機(jī)械合金化工藝制備N(xiāo)i-Al金屬間化合物粉末并且與Al2O3粉末相混合，并通過(guò)熱壓燒結(jié)工藝制備出Ni-Al/Al2O3復(fù)合材料。采用熱壓燒結(jié)工藝可以制備出致密度較高的Ni-Al/Al2O3復(fù)合材料并且具有均勻致密的顯微結(jié)構(gòu)并具有較高的力學(xué)性能。此外，Ni-Al/Al2O3復(fù)合材料還具有良好的耐磨損性能。

3 其他類(lèi)型的金屬間化合物/陶瓷基復(fù)合材料

其他類(lèi)型的金屬陶瓷復(fù)合材料主要是基體為ZrO2，TiC等，增強(qiáng)相為Fe-Al合金，Ni-Al合金，Ti-Al合金。向這些陶瓷基體中加入Fe-Al合金，Ni-Al合金，Ti-Al合金形成金屬間化合物/陶瓷基復(fù)合材料。本文介紹Fe-Al/ZrO2復(fù)合材料，F(xiàn)e-Al/TiC復(fù)合材料，Ni-Al/TiC復(fù)合材料和Ti-Al/TiC復(fù)合材料等。

3.1 F e-Al金屬間化合物/陶瓷基復(fù)合材料

（1）Fe-Al/ZrO2復(fù)合材料

氧化鋯陶瓷材料具有優(yōu)秀的性能被廣泛的應(yīng)用在工程領(lǐng)域中。由于氧化鋯陶瓷的強(qiáng)度較高，韌性較低，所以向氧化鋯材料中加入Fe-Al金屬間化合物材料形成Fe-Al/ZrO2復(fù)合材料。Fe-Al金屬間化合物可以與ZrO2材料相復(fù)合制備Fe-Al/ZrO2復(fù)合材料。通過(guò)熱壓燒結(jié)工藝制備的Fe-Al/ZrO2復(fù)合材料具有較高的抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性。李嘉等采用熱壓燒結(jié)工藝制備ZrO2(3Y)/Fe3Al復(fù)合材料，并研究ZrO2(3Y)/Fe3Al復(fù)合材料的顯微結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能[23]。研究表明，采用熱壓燒結(jié)制備Fe-Al/ZrO2復(fù)合材料具有良好的抗熱震性能[23]。

（2）Fe-Al/TiC復(fù)合材料

碳化鈦陶瓷材料具有優(yōu)秀的性能并已被廣泛的應(yīng)用在工程領(lǐng)域中。Fe-Al金屬間化合物可以與TiC材料相復(fù)合制備Fe-Al/TiC復(fù)合材料。Fe-Al/TiC復(fù)合材料具有較高的力學(xué)性能和良好的耐磨損性能[24-30]。有些研究者采用熔滲法制備Fe-Al/TiC復(fù)合材料[24-27]。還有研究者利用無(wú)壓熔融滲透法制備Fe40Al/TiC復(fù)合材料[24-27]；有些研究者采用粉末冶金方法制備Fe-Al/TiC復(fù)合材料[28-30]；就是首先通過(guò)機(jī)械合金化工藝制備出Fe-Al金屬間化合物粉末，將Fe-Al金屬間化合物粉末與TiC粉末相混合，并通過(guò)熱壓燒結(jié)工藝制備出Fe-Al/TiC復(fù)合材料[28-30]。熱壓燒結(jié)工藝制備出的Fe-Al/TiC復(fù)合材料具有均勻致密的顯微結(jié)構(gòu)，并且熱壓燒結(jié)工藝制備出的Fe-Al/TiC復(fù)合材料具有較高的力學(xué)性能和良好的耐磨損性能。楊開(kāi)明[28]等采用元素混合粉末反應(yīng)熱壓燒結(jié)工藝制備FeAl/TiC復(fù)合材料，研究TiC含量，粘結(jié)相成分以及反應(yīng)熱壓燒結(jié)工藝對(duì)復(fù)合材料致密化過(guò)程和力學(xué)性能的影響。劉峰曉等[29]還研究了加Ni的FeAl/TiC復(fù)合材料的制備工藝與性能，采用元素粉末反應(yīng)熱壓燒結(jié)工藝制備FeAl/TiC復(fù)合材料，研究Ni合金化對(duì)材料致密化和力學(xué)性能的影響。還有研究者采用熱壓燒結(jié)工藝制備Fe3Al/TiC復(fù)合材料，并研究Fe3Al/TiC復(fù)合材料的耐高溫沖蝕性能[30]。

（3）Fe-Al/WC復(fù)合材料

碳化鎢材料具有優(yōu)秀的性能并已被廣泛的應(yīng)用在工程領(lǐng)域中?？梢圆捎肍e-Al金屬間化合物來(lái)增強(qiáng)增韌WC材料來(lái)制備Fe-Al/WC復(fù)合材料。有些研究者采用無(wú)壓熔滲法制備致密的Fe-Al/WC復(fù)合材料[31,32]。用無(wú)壓熔滲法制備的Fe-Al/WC復(fù)合材料具有較高的抗彎強(qiáng)度、斷裂韌性、硬度并且具有良好的耐磨損性能、抗腐蝕性能和抗高溫氧化性能[31,32]。

3.2 Ni-Al金屬間化合物/陶瓷基復(fù)合材料

（1）Ni-Al/TiC復(fù)合材料

碳化鈦陶瓷材料具有優(yōu)秀的性能并已被廣泛的應(yīng)用在工程領(lǐng)域中?？梢韵蛱蓟伝w中加入一定量的Ni-Al金屬間化合物材料形成Ni-Al/TiC復(fù)合材料，Ni-Al金屬間化合物可以與TiC材料相復(fù)合制備N(xiāo)i-Al/TiC復(fù)合材料[33,34]。有些研究者采用自發(fā)熔融滲透法制備N(xiāo)i-Al/TiC復(fù)合材料[33]，并且研究和分析Ni-Al/TiC復(fù)合材料的物相組成和微觀結(jié)構(gòu)等[33]。付彥龍等采用無(wú)壓熔滲法制備N(xiāo)i3Al/TiC陶瓷基復(fù)合材料[34]，對(duì)復(fù)合材料的組織進(jìn)行分析，研究預(yù)制件成型工藝和無(wú)壓熔滲工藝對(duì)Ni3Al/TiC復(fù)合材料性能的影響[34]。郭建亭等采用機(jī)械合金化反應(yīng)合成NiAl-TiC復(fù)合粉末，并通過(guò)熱壓燒結(jié)制備N(xiāo)iAl-TiC復(fù)合材料，研究了合金化過(guò)程，反應(yīng)機(jī)理，球磨時(shí)間對(duì)粉末顆粒度和晶粒度的影響，并測(cè)試熱壓燒結(jié)的NiAl-TiC復(fù)合材料的力學(xué)性能[35]。

（2）Ni-Al/WC復(fù)合材料

碳化鎢材料具有優(yōu)秀的性能并已被廣泛的應(yīng)用在工程領(lǐng)域中?？梢韵蛱蓟u基體中加入一定量的Ni-Al金屬間化合物材料形成Ni-Al/WC復(fù)合材料。所以可以采用Ni-Al金屬間化合物來(lái)增強(qiáng)增韌WC材料來(lái)制備N(xiāo)i-Al/WC復(fù)合材料[36]。采用無(wú)壓熔滲法制備的Ni-Al/WC復(fù)合材料具有較高的抗彎強(qiáng)度和較高的斷裂韌性，具有較高的硬度并且具有良好的耐磨損性能、抗腐蝕性能和抗高溫氧化性能[36]。

3.3 Ti-Al金屬間化合物/陶瓷基復(fù)合材料

碳化鈦陶瓷材料具有優(yōu)秀的性能被廣泛的應(yīng)用在工程領(lǐng)域中?？梢韵蛱蓟伝w中加入一定量的Ti-Al金屬間化合物材料形成Ti-Al/TiC復(fù)合材料。由于Ti-Al金屬間化合物與TiC陶瓷材料具有良好的相容性，所以形成的Ti-Al/TiC復(fù)合材料具有較高的力學(xué)性能和良好的耐磨損性能。孫康寧等[37-41]利用反應(yīng)球磨結(jié)合熱壓燒結(jié)工藝制備出Ti3Al/TiC和Ti3Al/TiC+Al2O3以及Ti3Al/TiC+ZrO2陶瓷基復(fù)合材料，并對(duì)復(fù)合材料的熱壓燒結(jié)過(guò)程進(jìn)行研究，分析不同的燒結(jié)制度以及熱處理工藝對(duì)材料性能的影響。任帥等[37,38]采用機(jī)械合金化和熱壓燒結(jié)工藝制備Ti3Al/TiC+ZrO2陶瓷復(fù)合材料。任帥等[38]采用機(jī)械合金化和熱壓燒結(jié)制備TiC/(Ti3Al+ZrO2)復(fù)合材料，并研究Ti3Al含量對(duì)TiC/(Ti3Al+ZrO2)陶瓷復(fù)合材料晶粒生長(zhǎng)及性能的影響。王素梅等[39]采用機(jī)械合金化工藝和熱壓燒結(jié)工藝制備Ti-Al/TiC陶瓷基復(fù)合材料。趙萍等[40]采用熱壓燒結(jié)工藝制備Ti3Al/TiC+Al2O3陶瓷復(fù)合材料。李江田等[41]采用反應(yīng)合成工藝制備Ti3Al/TiC+Al2O3復(fù)合材料，將高能球磨后的Ti-Al粉末和TiC以及Al2O3粉末混合進(jìn)行熱壓燒結(jié)制備Ti3Al/TiC+Al2O3復(fù)合材料。岳云龍等[42]采用熱壓燒結(jié)工藝制備TiC/TiAl復(fù)合材料，并研究其復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)及強(qiáng)韌化機(jī)理。所以通過(guò)機(jī)械合金化工藝可以制備出Ti-Al金屬間化合物粉末并與TiC粉末相混合，并通過(guò)熱壓燒結(jié)工藝制備出Ti-Al/TiC復(fù)合材料。熱壓燒結(jié)工藝制備的Ti-Al/TiC復(fù)合材料具有較高的力學(xué)性能和良好的耐磨損性能。

3.4 其他類(lèi)型的復(fù)合材料

目前，文獻(xiàn)報(bào)道的金屬間化合物/陶瓷基復(fù)合材料還有Fe-Al/TiC+Al2O3復(fù)合材料，Ni-Al/AlN復(fù)合材料，Ni-Al/TiB2復(fù)合材料，Ni-Al/TiC+Al2O3復(fù)合材料，Ti-Al/TiC+Al2O3復(fù)合材料，Ti-Al/ZrO2復(fù)合材料等。還有Fe-Al合金和Ni-Al合金增強(qiáng)的WC復(fù)合材料，如Fe-Al/WC復(fù)合材料和Ni-Al/WC復(fù)合材料等。正在研究和開(kāi)發(fā)的金屬間化合物/陶瓷基復(fù)合材料還有很多種，主要是根據(jù)增強(qiáng)相金屬間化合物材料與基體相陶瓷材料具有良好的相容性，就可以利用熱壓燒結(jié)工藝制備出金屬間化合物/陶瓷基復(fù)合材料塊材。

4 金屬間化合物/陶瓷基復(fù)合材料的新型制備工藝與技術(shù)

金屬間化合物/陶瓷基復(fù)合材料的制備工藝方法有很多種，主要有粉末冶金工藝和液態(tài)金屬熔滲工藝等。采用粉末冶金工藝首先需要采用機(jī)械合金化工藝制備出金屬間化合物粉末，然后將金屬間化合物粉末與陶瓷粉末相混合，并通過(guò)熱壓燒結(jié)工藝制備出金屬間化合物/陶瓷基復(fù)合材料。也有研究者采用放電等離子燒結(jié)工藝制備出金屬間化合物/陶瓷基復(fù)合材料；還有研究者采用液相燒結(jié)法制備金屬間化合物/陶瓷基復(fù)合材料。此外，還有研究者采用原位自生法制備金屬間化合物/陶瓷基復(fù)合材料。對(duì)于采用粉末冶金工藝制備金屬間化合物/陶瓷基復(fù)合材料來(lái)說(shuō)，采用熱壓燒結(jié)工藝是一種較為成熟而且廣泛采用的制備工藝。此外，還有采用放電等離子燒結(jié)工藝制備金屬間化合物/陶瓷基復(fù)合材料。采用放電等離子燒結(jié)工藝制備的金屬間化合物/陶瓷基復(fù)合材料具有均勻致密的顯微結(jié)構(gòu)并且還具有較高的力學(xué)性能。還有采用常壓燒結(jié)工藝制備金屬間化合物/陶瓷基復(fù)合材料。這種常壓燒結(jié)制備工藝簡(jiǎn)單實(shí)用可以制備形狀復(fù)雜的零部件和試樣，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。此外，還可以采用液態(tài)金屬熔滲工藝制備金屬間化合物/陶瓷基復(fù)合材料。金屬間化合物/陶瓷基復(fù)合材料由于具有許多優(yōu)秀的性能所以具有廣闊的應(yīng)用前景和良好的發(fā)展前途。

5 結(jié)論

金屬間化合物/陶瓷基復(fù)合材料具有優(yōu)秀的力學(xué)性能和良好的耐磨損性能等將在工程領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用，而且其制備成本相對(duì)較低，制備工藝簡(jiǎn)單，具有優(yōu)異的力學(xué)性能以及廣闊應(yīng)用前景，成為復(fù)合材料研究的熱點(diǎn)。近年來(lái)，金屬間化合物/陶瓷基復(fù)合材料的制備和研究也取得了較大的進(jìn)展。但是金屬間化合物/陶瓷基復(fù)合材料還有待于進(jìn)一步完善和材料優(yōu)化。需要著重提高金屬間化合物/陶瓷基復(fù)合材料的韌性，彈性模量以及硬度等性能，改進(jìn)制備工藝技術(shù)，促進(jìn)大規(guī)模生產(chǎn)和拓展應(yīng)用領(lǐng)域，將成為這種金屬間化合物/陶瓷基復(fù)合材料的發(fā)展趨勢(shì)。開(kāi)發(fā)新型的金屬間化合物/陶瓷基復(fù)合材料是未來(lái)的主要發(fā)展趨勢(shì)，需要探索新的制備工藝，研究和開(kāi)發(fā)新型的金屬間化合物/陶瓷基復(fù)合材料，并且擴(kuò)大金屬間化合物/陶瓷基復(fù)合材料在工程領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，并推廣和促進(jìn)金屬間化合物/陶瓷基復(fù)合材料在工程領(lǐng)域的實(shí)際使用。金屬間化合物/陶瓷基復(fù)合材料由于具有優(yōu)異的性能將在工程領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

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