复合材料-2-金属基复合材料课件.pdf

复合材料-2-金 属基复合材料1、金属基复合材料的使用要求航天、航空领域的结构件高比强度和比模量以及尺寸稳定性是最重要的性能要求。密度小的轻金 属合金一镁合 金和铝合金作 为基体高强度、高模量的+石墨纤维、硼纤维 等组成石墨/镁、石 墨/铝、硼/铝1、金属基复合材料的使用要求2 0 8 6 4 2H 11硼树脂B-A1 B-Al 70V/O B口C/Mg*碳树脂C-Mg.60V/O C/Al60V/OC-Be Ti250750 1250 1750 2250比模量/Xl()6cm图5-1典型的金属基复合材料与基体合金性能1、金属基复合材料的使用要求航天飞机主货舱 支柱50 vol.%硼纤维/6061哈勃太空望远镜 天线波导桅杆P100碳纤维/6061铝合金1、金属基复合材料的使用要求航天、航空领域的发动机构件要求复合材料不仅有高比强度和比模量，还要具有优良的 耐高温性能，能在高温、氧化性气氛中正常工作。钛合金、合金以及金碳化硅、鸨丝属间化合物 1、金属基复合材料的使用要求银基变形高温合金广泛地用来制造航空喷气发动机、各种工业 燃气轮机的热端部件，如工作叶片，导向叶片、涡轮盘和燃烧室等。燃气轮机涡轮零件iWj温合金汽车增压器喷嘴环叶片1、金属基复合材料的使用要求汽车发动机、刹车片：要求其零件耐热、耐磨、导 热、一定的高温强度等，同 时又要求成本低廉，适合于 批量生产。铝合金+陶瓷颗粒、短纤维、如碳化硅大众汽车公司Lupo汽车 后制动鼓20 vol.%SiC/A359铝合金1、金属基复合材料的使用要求汽车结构件轻量化与油耗、性能的关系（逸动实际试验结果）：1.实际油耗：减重100kg,油耗降低约0.4L/100km；2.加速性能：减重100kg,0-100km/h加速性提升8-10%；3.制动性能：减重100kg,制动距离缩短27m。降低整车油耗的标准途径提高性能10%对整车油耗的影响发动机效率10%汽车重量5%滚动阻力2-3%动力传动效率1-2%一旦主6aM22002100200019001800170016001500140013001200110010009001970因对汽车安全性、功能性要求的增加，整车重量逐渐增加。但进 入21世纪后，越来越严格的环保和排放法规要求，目前整车重量 呈明显现下降的趋势。1、金属基复合材料的使用要求电子工业：集成电路基板和元件需要高导热、低膨胀、具有一定耐热性的金属基复合材料。基体：高导热率的银、铜、铝等金属为基体增强体：高导热性、低热膨胀的超高模量石墨纤维、金刚石纤维2、金属基复合材料的界面金属基复合材料中金属基体和增强体之间的界面对复合材 料的性能起着决定性的作用。主要考察：界面类型与界面结合界面稳定性界面浸润界面反应控制界面类型第I类界面基体与增强材料界面 既不相互反应，也不互溶。微观上界面是平整或光滑,而且只有分子层厚度。界 面两侧分别为基体和增强 材料，不含其它物质。如SiCw/Al的界面。A perspective montage of a SIC/A1 composite.b Distribution of SiCw in an aluminum matrix(TEM).c A higher magnification of the whisker/matrix interface(TEM).第II类界面增强材料和基体之间相互扩散一渗透,相互溶解而形成的 界面。这类界面往往在增强材料（如纤维）周围，形成环状，界面呈犬牙 交错的溶解扩散层。CJNi复合材料界面第III类界面基体与增强材料的界面发生界面反应，界面存在有微米和亚微米级的界面反应产物。1=):典型是B/Ti,C/A1复合材料。在高温下B/Ti在界面形成TiB?界面反应物层。BJTi-6A卜4V中TiB2反应层(850,100h)第III类界面(a)原始纤维形貌(b)损伤后纤维形貌碳纤维与铝基体发生严重反应后纤维的损伤G/A1复合材料中Cf与Al基体发生界面反应，生成AI4C3。CJA1的界面反应及反应产物Al4c3准I类界面出现准I类界面有两种情况：属I类界面中的增强材料与基体,从热力学分析会可能发生界面反应，但当采用固态法制备时，形成I类界 面；而当采用液态法制备时就可能形 成第ni类界面；增强材料的表面未处理，存在有 吸附的氧，在制备时也会与基体产生 界面反应。如SiCJAL B/A1属于此类。为此把这类界面称之为准I类界面。I nlcr I：1 11“，八 cornpos；,界面的稳定性长时间在使用高温度下使用影响界面稳定性的因素主要有物理因素和化学因素，即:界面溶解与析出界面反应界面溶解与析出界面溶解与析出是影响MMC第II类界面稳定性的主要 物理因素。典型例子是CJNi和WJNi复合材料。界面产生互溶后，受温度和时间的影响，界面会出现 不稳定。例如：W/Ni中，采用扩散结合制备时，界面互溶并不严 重，但随着使用温度的提高和使用时间的增长，如在 1100下经过50h,Wf的直径仅为原来50%,这样就严重 影响了 WJNi复合材料的使用性能和可靠性。界面反应界面反应是影响具有第III类界面的复合材料界面稳 定性的化学因素。增强材料与基体发生界面反应时，当 形成大量脆性化合物，削弱界面的作用，界面在应力作 用下发生，引起增强材料的断裂，从而影响复合材料性 能的稳定性。界面反应的发生与增强材料和基体的性质 有关，与反应的温度、时间有关。金属复合材料界面反应分为：连续界面反应；交换式界面反应；暂稳态界面变化。连续界面反应MMC在制备过程中，或在热处理过程，也可在高温使 用过程，增强材料与基体的界面反应连续进行。连续界面 反应可以发生在基体或增强材料一侧，也可以在基体和增 强材料界面上同时进行。影响MMC连续界面反应的因素主要有温度、时间。反 应的量会随温度的变化和时间的长短发生变化。这类界面 反应的典型如C/Ni、B/Ti、C/A1以及SiC/Ti等。例1：B/Ti-6A1-4V连续界面反应B/Ti-6AL4V的连续界面反应，一般是发生在Bf一侧。Bf表面B原子通过界面层向Ti基体扩散（在Bf内部留下空 洞），并与Ti反应生成TiB?界面反应产物。在一定温度和 时间条件下，界面反应是连续进行的。Bf/Ti-6AI-4V,经850100h后界面反应例2：CJA1连续界面反应CJA1的连续界面反应，根据微观观察界面反应产物出 现的位置，以及Cf表面变化情况，说明界面反应是发生在 A1基体一侧。而且与温度有明显的关系。Oo o o O 5 4 3 2 Edd-x)ow0 TOO 200 300 400 SCO 600ai 度(P)o o o o o5 2 9 6 31 1100 200 3no 400 500 600温度(C)不同CJA1界面反应a）反应产物Al4c3量随热处理温度的变化 以及b）对复合材料强度的影响例3：SiC/Ti连续界面反应SiC/Ti连续界面反应发生在增 强材料与基体界面两侧。并且界 面反应产物也与Si、C和Ti的原子 扩散速度有关。SiC/Ti连续界面反应产物在界 面上靠Ti基体一侧为SIT化物，中间是TiSiC化合物，而靠SiCf一 侧是TiC。SiCf TiSiCf/Ti_6Al4 V的界面 不同位置俄歇电子能谱线扫描交换式界面反应当增强材料含有两种以上元素的金属基体之间发生化学反应，形 成反应产物后，反应产物还会与其他基体元素发生交换反应，产生界 面的不稳定。例如硼纤维增强含铝较高的钛合金(Ti8AllMo-lV),在 硼纤维和基体界面上会发生交换反应。Ti(Al)+Bf(Ti,A1)B2(Ti,A1)B2+Ti f TiB?+Ti(Al)即界面先反应生成(Ti,Al)B2界面反 应产物，该产物可能与Ti继续进行交 换反应生成TiB2和Ti(Al)。这样，界 面反应物中的铝又会重新聚集与基体 合金一侧。Bf/Ti6AI4V界面交换反应示意图暂稳态界面的变化一般由于增强材料表面局部氧化造成。比如硼纤维增强铝，由于硼 纤维上吸附有氧，并生成BO2。由于铝的活性强，可以还原BO2，生成 A12O3,这种界面结合称为氧化结合；在长期热效应作用下，BO2的氧 化膜会发生球化，这种局部球化也会影响材料性能。这种暂稳态界面属于准I类界面。在BQp/Mg、SiCf或SiC/Al 中 也同样会出现这种暂稳态界面的变 化，往往要注意这种界面不稳定性 对MMC性能的影响。MgAfcO,MatrixSiCSiC/Ak B,Cp/Mg的暂稳态界面界面浸润与界面反应控制随着人们对MMC界面显著影响复合材料性能认识的提 高，改善增强材料和基体的润湿性以及控制界面反应的速 率与反应产物的数量，防止严重危害复合材料性能的界面 或者界面层的产生，已成为MMC界面研究的重要内容。目前主要有两种方法：:增强材料的表面处理，如表面涂覆基体合金化（或基体改性）根据润湿方程，底、a KgKi cos6=-J-%要提高增强材料与基体熔体的润湿性，主要是提高左,或降低为 O通过增强材料的表面处理可以增加增强材料的表面能，是 可行的。*金属基体与增强物之间润湿性差，甚至不润湿(如何保证增强体在基体中的均匀分布是又一难点)(a)液态铸造法(b)固态粉末冶金法润湿性差造成颗粒在晶粒边界上的聚集增强材料的表面处理，是针对不同基体应用合适的 材料来进行表面涂覆，表面涂层可以在增强材料与基体 间起到以下作用：改善湿润性和粘着性；防止相互扩散、渗透和反应（阻挡层）；提高增强材料的抗氧化性减轻增强材料与基体之间的热应力集中防止增强材料的表面损伤。例：采用CVD法在碳纤维涂覆Ti-B,用于C/A1基复合材料C/A1是一种适宜空间技 术的结构和功能复合材料。但是碳纤维和石墨纤维的表 面能很低，一般在正常制备 温度下无法被A1液所润湿，只有在1000C高温下才能改 善其与A1的润湿性。右图为 不同温度下A1液与C（石墨）接触角与温度的关系曲线。铝液与碳接触角与温度的关系为提高碳和铝的润湿性并控 制界面反应，一般采用CVD法在 碳纤维上涂覆TiB涂层或镀Na 层，取得了满意的效果。二元铝合金与涂Ti-B后石墨 的接触角和时间的关系，可以看 出不同铝基体上与石墨有良好的 润湿性。松嫉卖球0 10 20 30 40时间.分。一AI-1.62Cuj I!-*Al9.82CuO-AI-10.38Cu Al-2.58Si二元铝合金与涂Ti-B后 与石墨的接触角和时间的关系例：在Bf表面涂覆SiC、B4C,主要用于B/Ti复合材料表面涂覆后，能显著降低Bf与基体Ti的界面反应产物,起到了控制B/D复合材料的作用。同时Bf表面涂层还提 高了复合材料的高温抗氧化性。Bf表面处理后对硼纤维/钛的界面反应 层厚度的影响VMnx疝表面处理后对在空气中加热后Bf强度的影响轩雉森交，中加热后的平均直0加拉三及金属基体改性（基体合金化）在某些金属基复合材料体系中，采用基体合金中添 加某些合金元素以改善增强材料和基体材料之间的浸润 条件或有效控制界面反应的方法为金属基改性。一般基体改性合金化元素应考虑为与增强材料组成 元素化学位相近的元素，这样亲和力大，容易发生润湿,此外化学位是推动反应的位能，差别小，发生反应的可 能性小。基体改性控制界面反应硼纤维增强钛基复合材 料硼纤维和钛的界面反应强 烈，界面反应产物TiB2是脆 性物质，在达到一定厚度后，在远低于硼纤维断裂应变条 件下，硼化物界面层断裂，引起硼纤维的断裂。化朝硼纤维/钛界面层开裂示意图硼化物厚度为13微米的Ti-B复合材 料的典型应力-应变曲线硼化物厚度为250人的Ti-B交合材 料的典型应力应变曲饯界面反应产物的厚度对B/D应力一应变曲线的影响基体改性方法就是在Ti合金中添加某些合金元素，以 减少界面反应的量，从而防止TiB2层过厚。在钛中添加 的合金元素有：Si、Sn Cu G e、Al、Mo、V和Zr等。在760时，Ti合金与 Bf的界面反应生成的TiB2 层厚(X)与时间(t)的关系如 右图所示。符合：工二无的IOO 200 300 400 DOO COOSQUARE ROOT OF CORECTED,TIME硼纤维与不同成分钛基体在760C 界面反应对TiB2层厚度影响计算这些合金与B的反应速度常数K,得下表。这些合金元素按界面反应速度常数K作用的大小分为三类:(1)没有影响。如硅和锡，仍旧保 留钛的单一活性；(2)使反应速度稍有下降，下降量 和添加量正比，有稀释作用，如铜 和错，实际上在界面起一定的阻挡 作用；(3)反应速度降低明显，如铝、钥、帆和错。其中A1与Mo基本不与B反 应，而V,Zr可能先与B反应，从而 阻挡了 Ti与B的反应。不同基体与Bf反应速度常数基体反应速度常数K 10 cm/s1*兔Ti5.2Ti-0.5Si5.2Ti-2Si5.3Ti-2Ge5.1Ti-lOCu4.7Ti-8Al-lMo-lV3.6Ti-6A1-4V3.4Ti-lOAl3.8Ti-30Mol.STi-17V2.0Ti-30V0.6Ti-30.5(Ak Mo.V、Zr)0.2从Ti基体合金化与Bf界面反应控制，可以得出，要控 制或减少液态基体与固态增强材料界面反应，应加入具 有以下特性的合金元素：不与固态材料表面反应，但对液态金属基体合金 起到稀释作用；能降低液态金属基体与增强材料的界面反应速度 常数K,或者说与增强材料表面进行界面反应的反应活化 能（E）低的合金元素，以优先与固态材料表面发生界面 反应从而抑止基体金属与增强材料的界面反应。基体改性改善界面浸润性通过基体改性来改善增强材料与基体界面润湿性的典型例 子是 AI2O3/AI。根据湿润方程,除提高固相的表面能夕及/g也可以降低液相表面能，。即如加入合金元素降低AI液的表面能为 就可以改善AI与AI2O3界面湿润性。一般，加入的合金元素应以为。例：Mg对AI2O3/AI界面湿润性影响基体中的Mg可以与AI2O3纤维或颗粒反应，在界面上形 成类似尖晶石结构的nMgO.mAkOs。反应如下：Mg+Al2O3-MgO+AlnMgO+mAl2O3 nMgO mAl2O3而nMgOmAOs可与Al和AI2O3纤维或颗粒类增强材料 都形成结合性较强的界面。经过试验，当Al-Mg-Si（一种A1合金系）与AI2O3纤维或颗 粒复合，如添加35%Mg到A1中，使液态铝合金的表面能 下降，如从0.95 N-m-1,降至0.76 N-m-1 o因此，在铝中加入 一定量的镁可以起到增加浸润性和提高界面结合的效果。例：Li对AI2O3/AI界面湿润性影响在A1基体加入Li可以提高A1液与FP(A12O3)纤维在真空下湿润性，从而使FP纤维束在A1液中真空下浸渍获得FP/AI2O3复合丝工艺成为可 能。A1液中的Li与AI2O3形成LiAK)2。同样这类化合物可与Al及AI2O3类 增强材料形成结合性较强的界面。当A1中添加23%的Li,在与AI2O3纤维或颗粒复合时，Li优先与 AI2O3纤维或颗粒的表面发生界面反应：6Li+A12O3 _ 2Li2O+2AlLi2O+A12O3 _ 2LiAlO22UAIO2与Al及AI2O3均有较好的结合。但Al中的Li量不应超过3%,否则易造成AI2O3纤维的退化，影响复合材料的性能。由以上AI2O3/AI的用Mg、Li进行基体改性改善界面湿 润性的事例，可以看出，在A1合金中进行合金化，所添加 的合金元素至少需要满足两个条件：添加的合金元素的表面能应低于A1液的表面能，即：Ym Yai添加的合金元素与氧反应生成自由能应小于Al与氧的反 应生成自由能，即：八5/、。丫 AG/q3、金属基复合材料的制备制备过程中需要考虑到的问题:增强物分布要均匀防止基体和增强物的性能降低？避免发生各种不利的反应？成本问题（批量生产、加工余料）动辄可以耐1000多度高温的各种纤维，为什么突 然这么脆弱？3、金属基复合材料的制备渗碳体的熔点为1227度 两种高熔点的材料混 合，会出现低熔点的 液相。就算不出现液相，渗 碳体中的C元素也可能 扩散到基体中，对基 体和自身都是致命性 的打击。对基体而言，低碳钢 成了“中碳钢”对渗碳体而言，不再 是渗碳体。解决办法：增强物的表面处理基体中加入合金元素阻碍扩散、阻碍界面反应改善浸润性优化界面结构3、金属基复合材料的制备根据制备方法的特点，可以把金属基复合材料制备工 艺的主要方法分为四大类：固态法（温度较低）液态法自生成法态法Copyright 200X Sterling Sintered Technologies.All Righto Reserved.优点：,基体金属（合金）的成份 可以自由选择。难溶体系 强化颗粒的种类、尺寸可 以较自由地选择 强化颗粒添加量的范围广 较容易实现强化颗粒的均 匀分散。粉末冶金态法Copyright 200X Sterling Sintered Technologies.All Righto Reserved.缺点：(1)工艺较复杂，成本高;(2)固化方法主要采用烧 结、热压、挤压等方 法，制品的尺寸与形 状受限制(太大了压 不动)粉末冶金态法纤维的排布复合材料的叠合与真空封装热压扩散结合e:o:o:e:o 0:010:0:0:冷却、取出 清网专件热压固结法热压扩散结合工艺的最关键步骤:热压时，基体金属箔或薄板在压 力作用下，发生塑性形变，经一 定时间和温度的作用扩散而焊合 在一起。形成金属基复合材料，热压应有压力下限，如压力不足,金属的塑性变形无法达到与纤维 的界面，会形成“鱼眼”形空洞。因压力不足而造成扩散结合不完全所形成的缺陷扩散结合工艺优缺点优点：在连续纤维增强MMC中，是唯一能按复合材料铺层要 求排布的方法；增强纤维与基体的润湿问题容易解决；可以通过控制热压工艺参数的方法来控制界面反应。还可以采用热轧和热挤压、拉拔的二次工艺进行再加 工，还可以采用超塑性加工方式进行成型加工。缺点：工艺复杂，手工操作多；工艺参数控制要求严格；成本高。固态法高压容器热压等静压法热等静压：将制品放置 到密闭的容器中，向制 品施加各向同等的压力,同时施以高温，在高温 高压的作用下，制品得 以烧结和致密化。Bodycote IMT Inc.公司的一台大型QUINTUS热等静压机,炉体热区直径1.68米态法有一定的变形量，很容易开裂。轧制法固态法1)由于挤压时金属流 动不均匀，容易造成挤 压管材沿长度方向内外 层壁厚不均匀。2)当内外层坯料的变 形抗力相差较大时，容 易产生外形波浪、界面 呈竹节状甚至较硬层产图3.28双金属管复合坯料挤压法示意图(a)长度方向璧愿丕蚪(b)竹节或断层缺陷图3.29复合坯料挤压双金属管的常见缺陷生破断的现象，因而金属的组合受到很大限制上真2监液态法真空压力浸渍在真空和高压惰性气体共同作用 下，将液态金属压入增强材料中 制成预制件，再制备金属基复合 材料制品。主要工艺参数包括：旗杆J4痘上仍腔发热体下手腔升液管下炉应发热化13 8.13奥型底部注入於真空任力 浸液炉结杓水冷冲套预热温度，熔体温度，浸渗压力（驱动力），冷却速度.金属熔体温度越高，流动性越好，越容易填充到预制件中；预制件温度越高，金属熔体冷却凝固慢,浸渍越充分.但是，二者温度越高，界面反应越严重，因此需要严格控制二者温度。真空压力浸渗技术的特点：1）适用面广，可用于多种金属基体和连续纤维、短纤维、晶 须和 颗粒等增强材料的复合，增强材料的形状、尺寸、含量基 本上不受限制。也可用来制造混杂复合材料。2）可直接制成复合零件，特别是形状复杂的零件，基本上无 需进行后继加工。3）浸渍在真空中进行、压力下凝固，无气孔、疏松、缩孔等 铸造缺陷，组织致密，材料性能好。4）工艺简单、参数易于控制，可根据增强材料和基体金属的 物理化学特性，严格控制温度、压力等参数，避免严重界面反应。5）真空压力浸渗法的设备比较复杂，工艺周期长、投资大，制造大尺寸的零件要求大型设备。液态法共喷沉积法将基体金属在土甘烟中熔化后，在压力作用下通过喷咀送入雾 化器，在高速惰性气体射流的 作用下，液态金属被分散为细 小的液滴，形成所谓“雾化 锥”；通过一个或多个喷嘴向“雾化 锥”喷射入增强颗粒，使之与 金属雾化液滴一齐在基板（收 集器）上沉积，并快速凝固形 成颗粒增强金属基复合材料。液态法共喷沉积法冷速可达103-106 K/s,金属晶粒及组织细化，消除了宏观偏析增强材料与金属液滴接触时间短，很少或没有界面 反应已采用喷射成形工艺成功制备：(1)铝合金、铜合金、合金钢、不锈钢、高温合金和复合材料;(2)圆锭、管材、板材、带材、环形件等；(3)大尺寸、高性能的产品Tundtsb喷射成形技术制备圆锭T()1414 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100o o o o o o o o o 63 1 9 7 6 fl 1Atom concentration.%ALSi合金二元相图过共晶AlSi合金喷射成形AI20Si5Fe(I4tf)100Mfn普通铸造：先析出大片的Si液态法挤压铸造法压力作用下，将液态或者半液态金属基复合材料或金属以一定速度充填压铸模型腔或者增强材料预制体的孔隙中O金属融体倒入f迅速加压(70100MPa)f 凝固T顶出。模铸(die casting)与典型工艺的差别在于:在预热模具中有预先制备好 的增强材料(长、短纤维，颗粒或者晶须)预制件。将 熔融金属注入模具并在压力 下使之渗入预制件的间隙，在高压下迅速凝固。液态复合材料带增强材料预制体的压铸法“挤压铸造”也称“液态模锻”，是一种介于铸造与锻造之 间的优质、高效、节能的工艺方法。它既能达到同种合金锻 件的内部组织和力学性能，又能实现高效率的大批量生产。与普通压铸件相比，可较大程度地提高力学及使用性能；与 普通锻件相比，又可节约能源液态法搅拌铸造法工艺简单，制造成本低 廉。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，然后浇铸成锭 坯、铸件等。加热熔化镁合金 镁合金熔体(Melting)加颗粒搅拌 静置除气 浇注成型液态法搅拌铸造法关键技术：为了提高增强效果要求加入尺寸 细小的颗粒，不易进入和均匀分 散在金属熔体中，易产生团聚 强烈的搅拌容易造成金属熔体的 氧化和大量吸入空气。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 金属氧化和吸气等。四宽叶螺旋桨式搅拌器液态法搅拌铸造法加入增强颗粒 1 基体金属溶液!，搅拌炉”L1Duralcan 法T真空,Ar气气氛，保温1浇铸热电偶热电偶W-於搅拌器-加热炉一 塞,-固定模涡旋搅拌液态法复合铸造法颗粒加入半固态金属中，通过这种熔体中固相的金属粒子将 颗粒带入熔体中。通过对加热温度的控制将金属熔体中的固 相粒子的含量控制在40%60%（质量分数），加入的颗粒 在半固态金属中与固相金属粒子相互碰撞、摩擦，促进与液 态金属的润湿复合，在强烈的搅拌下逐步均匀地分散在半固 态熔体中，形成均匀分布的复合材料。复合后，再加热升温 到浇铸温度，浇铸成零件或坯料。自生成法前面介绍的MMC制备方法中往往或多或少都存在有基体与 增强材料相容性问题，即润湿性问题；界面反应问题。如果增强材料可以直接从金属基体中反应直接生成（原 位生成），则可以解决这些问题。原位复合法（In situ）特点：在基体中可以直接生成（原位）的增强相；和基体界面接触良好，不存在润湿性；生成相的热力学稳定性好，不存在界面反应。自生成法原位复合或者原位增强方法目前主要有三种:共晶合金定向凝固法 直接金属氧化法 反应生成法定向凝固共晶合金该法由单晶的定向凝固制备方法衍生而来，要求合金成分 为共晶或接近共晶成分，开始 二元合金，后扩展为三元单变 度共晶，以及有包晶或偏晶反 应的两相结合。二元合金定向凝固时，参 与共晶反应的（X和6两相同时从 液相中平稳生成,其中一相以 棒状（纤维状）或者层片状规 则排列生成，如右图所示：（a）二元共晶相图定向凝固共晶合金两相平稳生长示意图s定向凝的条件:定向凝固共晶复合材料的原位生长必须满足三个条件:有一定的温度梯度 满足平面稳定凝固条件 两相的成核与生长要协调进行反应生成法如Ti、Al、B的粉末，以一定的比例 混合，加热，有如下放热反应：Ti+Al+B=TiB2P+TiAl或在Al-Ti合金熔体中导入含碳的 气体，有如下反应：Ti+C+Al=TiCP+Al由于增强相是在高温下生成，因 此在随后的进一步加工或使用过程 中能保持其稳定性。The clear soluticm of limp water has carbon dioxide bubbled through it反应生成法 Concept of designer-alloy containing small hard panicles for strength,rcsiliant phases for toughness,and whiskers for creep resistance.(b)Example of such a structure produced using XDprocess The aluminide matrix contains boride particles,nitride whiskers,and a third proprietary phase.171