1.3 铜基复合材料的原位合成方法

原位合成铜基复合材料亦称自生铜基复合材料，是指在铜基体中，通过元素之间或元素与化合物之间发生放热反应生成颗粒细小、热力学稳定的增强颗粒的铜基复合材料的制备技术。苏联Merxhanov等人在1976年用 SHS法合成TiB2 /Cu功能梯度材料时首次提出了原位复合的概念。根据反应物状态的不同可分为液/气、液/液、液/固和固/固等4种反应模式[16]。

颗粒增强铜基复合材料本次实验采用固/固反应法中的包高温自蔓延合成法[17]。

该工艺是将预期构成增强材料(通常为金属的化合物)的两种组分(元素)的粉末与基体粉末均匀混合，然后利用外部能量。诱发局部化学反应(点燃)，形成化学反应前沿(燃烧波)，此后化学反应在自身放出热量的支持下继续进行，燃烧蔓延至整个体系。

它是前苏联科学家Shkiro、Merzhanov和Borovinskaya等根据自蔓延燃烧现象而发明的材料制备方法。基本原理是将增强相的组分原料A与金属粉末B充分混合,挤压成形,在真空或惰性气氛中预热或室温下点火引燃,使A、B之间发生放热化学反应,放出的热量进一步引起邻近部分相继反应生成AB直至全部完成。反应生成的增强相弥散分布于基体中。自蔓延燃烧反应需要一定的条件：①组分之间的化学反应必须有足够高的热效应；②反应过程中的热损失应小于反应系统的放热量,以保证反应不中断；③在反应过程中应能生成液态或气态反应物,便于生成物的扩散传质,使反应迅速进行。SHS的主要影响因素：预热温度、预热速率、引燃方式、反应物的粒度、致密度等。表征SHS工艺的主要参数有：燃烧波的形态,燃烧波的速度、绝热燃烧温度等。该方法的难点是, 激烈的反应过程难以控制,反应产物中易出现缺陷和非平衡过渡相,往往致密度不高。为了提高反应产物的致密度可采用挤压,轧制等静压致密化技术如SHS+HIP、SHS+HP、SHS+HE、SHS +Casting 等，使致密度达到理论密度的90%以上[18]。来~自^751论+文.网www.751com.cn/

1.4 原位反应合成技术的特点

原位合成法得到的增强体尺寸细小、与基体界面清晰无污染，有很强的界面结合强度，具有成分可设计性，省去了增强体单独合成、处理和加入等工序，工艺简单，成本较低；特别是从液态金属基体中原位形成增强体的工艺，可用铸造的方法制备形状复杂、尺寸较大的构件。但到目前为止原位合成技术仍没有得到工业上的广泛应用，合成工艺难于控制[12]。

1.5 铜基复合材料的研究现状

2 实验

本次实验结合反应热力学，利用XRD衍射结果、SEM扫描结果以及EDS分析结果对不同体积分数的Al-TiO2-C-Cu系、Al-TiO2-B4C-Cu系的反应过程及其反应机理进行分析，建立反应模型，并对热爆反应结果进行显微织观察和分析。