在此工艺中，同时发生两个过程：（1）液 态金属在环境气氛的作用下向陶瓷预制件中的 渗透；（2）液态金属与周围气体的反应而生成 新的增强粒子，例如，将含有3%~10%Mg的Al 锭和Al2O3陶瓷预制件一起放入（N2+Ar）混合 气氛炉中，加热到900℃以上并保温一段时间 后，上述两个过程同时发生，冷却后即获得了 原位形成的AlN粒子与预制件中原有的Al2O3粒 子复合增强的Al基复合材料。
1. 固态法
固态法是指基体处于固态来制备金属基复合 材料的方法。在时为了复合得更好，希望有少量 液相存在，也即温度控制在基体合金的液相线和 固相线之间。由于整个过程处于较低温度，因此 金属基体与增强材料之间的界面反应不严重。
固态法包括粉末冶金法、热压法、热等静压 法、轧制法、挤压和拉拔法、爆炸焊接法等。
2. 金属基体与增强材料之间浸润性差。 增强材料与基体之间应具有很好的润湿性 （即接触角小于90°），基体才能均匀覆 盖于增强材料表面和渗入到增强材料的间 隙之间，因此，这是得到性能良好的复合 材料的前提。
绝大多数有前景的金属基复合材料体 系中，如碳-铝、碳-镁、碳化硅-铝、氧化 铝-镁等，基体与增强材料之间的浸润性都 很差，必须采取技术措施加以改善。
缺点是工艺复杂，生产效率低，成本高，在实际 生产中受到限制。
（3）原位生成法
原位复合的概念原于原位结晶。原位MMC及 其制备技术已成为材料科学工作者普遍关注的研 究课题。
根据参与合成增强体的两反应组分存在的状 态不同，可将该技术分为气—液、固—液、液— 液和固—固等各种相应模式。
气-液反应法
a . VLS法
优点：能制得增强相与基体润湿性好、结合 性好的复合材料，但需要比较复杂的设备， 生产效率低，比较适合生产长纤维增强的复 合材料，生产其它形式增强相的复合材料难 度较大。
（2）电镀、化学镀和复合镀
利用电化学、氧化还原等原理在增强相（主要 纤维）获得一层改善增强相与基体润湿性和结合 性的沉积层，从而制备复合材料的方法。
固-液反应法
a. 直接反应法
将固态碳粉或硼粉直接加入到高温合金熔体
中，使C或B同合金液中的个别组元反应，在基 体中形成了碳化物或硼化物的增强粒子， A.Chrysanthou等人在氩气保护下，将碳粉与熔 体中的Ti不断发生反应生成了TiC，使得熔体表 面的C粉逐渐减少，直到完全消失，搅拌浇注后 即获得了TiC/Cu复合材料。D.M.Kocherginsky等 人从理论上计算和分析了Al-Si-C三元系中原位生 成SiC颗粒的热力学条件，并在1200℃保温一段 时间后，使Al-30%Si与加入的碳粉完全反应， 生 成 了 原 位 SiC 颗 粒 增 强 的 铝 基 复 合 材 料 。 B.S.Terry等人用这种方法制备了原位TiC/Fe复合 材料。
金属基复合材料起步于60年代初期。当时 由于受到增强纤维品种少的限制，仅发展了硼 纤维增强铝、钛等少量品种。多沿用树脂基复 合材料的成型方法，如铺层工艺和缠绕工艺。 生产的复合材料，价格高昂（如硼-铅复合材料 的价格约为热轧钢的1860倍），仅限于用在航 空航天上。
80年代中期，长纤维增强、短纤维增强、 晶须增强、颗粒增强金属基复合材料开始多种 增强材料（硼、碳、碳化硅、碳化钛、硼化钛、 氧化铝等）、多种基体材料（钢、铝、钛、镁、 锌等）、多种复合方法较为全面的发展。
对制造技术的要求
为得到性能良好、成本低廉的金属基复合材料，制 造技术应满足以下要求：
1. 增强材料以设计的体积分数和排列均匀地分布于 基体中；
2. 尽量不使增强材料和金属基体原有性能下降， 特别是不能对高性能增强材料造成损伤，应使增强材料 和金属的优良性能得以叠加和互补；
3. 尽量避免增强材料和金属基体之间发生不利的化 学反应，应得到合适的界面结构和性能，充分发挥增强 材料的增强效果；
金属基复合材料的研 究现状与发展
材料学院 耿浩然
近代复合材料的发展从基体上来看，首先发 展的是软基体，然后逐渐发展较硬和硬的基体， 即从树脂到金属到陶瓷基体。现代复合材料形成 了树脂基复合材料、金属基复合材料和陶瓷基复 合材料三大类。
金属基复合材料（简称MMC）的性能既优于 金属材料，也优于树脂基复合材料。它既有金属 的性能，也有树脂基无法达到的使用温度高、剪 切强度高、阻燃、不老化、不吸潮、不放气、耐 磨损、导电、导热等金属属性，在一些工业领域 中有广泛的应用前景。
C（s）+Al-Ti(1) — Al（1）+TiC(s)
N2(g) +Al-Ti(1) — Al（1）+TiN(s)+AlN(s)
b. Lanxide法
美国Lanxide公司开发的Lanxide法利用了上述 气 液 反 应 的 原 理 ， 它 由 金 属 直 接 氧 化 法 （ DLMOXTM）和金属无压浸渗法（PRLMEXTM）两者 组成：
4. 工艺简单易行，适于批量生产，增强材料价格低， 尽可能直接制成接近最终形状和尺寸的零件。
金属基复合材料制造的难点及解决途径
与树脂基复合材料相比，由于金属固有的物理、 化学特性，使金属基复合材料在制造上存在一些技 术上的困难，需要采取特殊的措施解决：
1.为了保证金属基体有足够的流动性，使之充 分渗透到增强材料之间的间隙中并与之复合，需要 高的制造温度（高于或接近基体的熔点），在高温 下增强材料与基体容易发生界面反应，但也可能氧 化，产生有害的反应。例如，在远低于熔点的温度 下成伤铝，TiC与 容、碳 易Ti生 造5S成 成i3或过AlT4强CiS3的i、2。界与这面硼些结生反合成应。A造lB2成、增钛强与材碳料化的硅损生
是液态金属搅拌铸造法。该法是一种适合于工业规
模生产颗粒增强金属基复合材料的主要方法，工艺 过程简单，生产效率高，制造成本低廉，适于多种 基体和颗粒。基本原理是将颗粒直接加入到基体金 属熔体中，通过一定方式的搅拌使颗粒均匀地分散 在金属熔体中并与之复合，然后浇注成锭坯铸件。
该法制造颗粒增强金属基复合材料存在的主要 困难：（1） 为了提高增强效果要求加入尺寸细小 的颗粒，目前一般在10~30μm之间，陶瓷颗粒与金 属熔体的润湿性差，不易进入和均匀分散在金属熔 体中，易产生团聚；（2） 强烈地搅拌易造成金属 熔体的氧化和大量吸入空气。
金属基复合材料制造技术
金属基复合材料的性能、应用、成本等在 很大程度上取决于材料的制备技术，因此研究 和发展有效的制备技术是金属基复合材料研究 中最重要的问题之一。
冶金工业中现有的常规技术如粉末冶金、 铸造、塑性成型等被用来制造金属基复合材料， 但鉴于材料本身的特殊性质和对材料的要求， 不同类型的金属基复合材料在其制造技术上存 在着很大的差别，有各自的难点，需根据不同 情况采用不同措施加以解决。
还原反应法
利用了化学上的还原反应的原理，即将不稳 定的化合物加入到合金熔体中，使合金熔稳定的陶瓷增强颗粒。
日 本 的 小 桥 真 等 人 将 CuO, 、 ZnO, 、 SnO, 、 C探料r2讨的O3了可和制能Si备性O2原，等位结氧生果化长表物的明加A.入l2C到Ou3O1粒0-A0子l0的增℃反强左应A右l最基的为复Al强液合烈中材， ， 生反应成困的难Al2。O3颗粒细小且分布均匀，而Cr2O3-Al的
目前，利用Lanxide法主要用于制备Al基复 合材料或陶瓷基复合材料，其制品已在汽车、 燃气涡轮机和热交换机上得到一定的应用。
c. 反应喷射沉积法（RAD）
该工艺是在DLMOXTM法和喷射沉积工艺的 基础上发展起来的。它是利用一个特殊的液体 喷射分散装置，在氧化性气氛中，将铝液分散 成这撞冷增大些却使强带量 凝表的有细 固层Al基小A，All22复的从OO33合液而膜膜滴形材的破成，料液碎使具。滴分有其R在散A弥表沉D，散面工积同氧分艺过时布化将程内的生金中部成A属，Al2lA的O液相l23O熔迅互 粒3化膜 碰 子速、， 陶瓷增强颗粒的反应合成以及快速凝固等工艺 结合在一起，既使得基体金属的晶粒细小和增 强颗粒的分布均匀，也保证了增强颗粒与基体 的牢固结合，因此，所制得的复合材料可望有 较高的性能。
（a）DLMOXTM法
让高温金属液（如Al、Ti、Zr等）暴露于空气 中T表iO，层2、使扩Z其散rO表，2等面暴）首露，先空里氧气层化中生金后成属又一再被层通氧氧过化化氧，膜化如（层此如逐反A渐复l2O向，3、 最终形成金属氧化物增强的MMC或金属增韧的陶 瓷基复合材料（CMC）。
（b）PRLMEXTM法
优点和缺点：在基体合金中颗粒（晶须）可达到较 高的含量，尺寸也可以在较大范围内变化，产品的 组织均匀致密，无缩孔、气孔等缺陷，形状、尺寸 精确、性能均匀。但设备投资大、工艺周期长、材 料的成本较高，制造大尺寸的零件和坯料有一定困 难。
2. 液态法
液态法是指基体金属处于熔融状态下与固态的 增强材料复合在一起的方法。
这种方法由M.J.Koczak等人发明。其工艺是将 含有C或N的气体通入高温合金液中，使气体中的C 或N与合金液中的个别组分反应，在合金基体中形 成稳定的高硬度、高弹性模量的碳化物或氮化物， 冷却凝固后即获得这种陶瓷颗粒增强的金属基复合 材料。该工艺一般包括如下两个过程：
（a）气体的分解，如
CH 4（g）— C（s）+2H2(g) (b) 气体与合金的化学反应及增强颗粒的形成，如
因此必须采取有效的措施来改善金属熔体对颗 粒的润湿性，防止金属的氧化和吸气。
SiC颗粒增强镁基复合材料
SiC颗粒在铝基体中的分布
SiC晶须在铝基体中的分布
3 其它制造方法
（1）物理气相沉积法和化学气相沉积法
它们都以某种材料气相沉积到增强体表 面上，形成与基体润湿性、相容性和结合性 均好的沉积层，进而获得复合材料的方法。
3. 将增强材料按设计要求均匀分布于基 体中是金属基复合材料制造时的另一困难，增 强材料种类很多，应该针对各自的特点，使用 合适的方法将其均匀分布于基体中。主要途径：