第29卷
第4期 2010年4月特约专栏
中国材料进展 MATERIALSCHINA
Vol.29No. 4 Apr.2010
金属基复合材料的热力学与动力学研究进展
范同祥，张从发，张获
（上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室，上海200240）
摘要：首先介绍了材料热力学和动力学模型，然后介绍了采用材料热力学和动力学模型在复合材料增强相与基体界面反应控制、反应自生增强相种类选择、反应自生增强相尺寸调控、复合材料体系设计以及复合制备工艺优化等方面研究和应用，最后进行了总结和展望。
关键调：金属基复合材料；热力学；动力学；模型
中图分类号：TB331
文献标识码：A
文章编号：16743962(2010)04002305
TheProgressintheResearchofThermodynamics
andKineticsinMetalMatrixComposites
FAN Tongxiang，ZHANG Congfa，ZHANG Di
(Shanghai Jiao Tong University State Key Laboratory of Metal Matrix Composites, Shanghai 200240, China)
Abstract : In this paper the models of themodynamics and kinetics are introduced. Then, the applications of the mod-els of thermodynamics and kinetics to control interface between reinforcements and matrix, select the kinds of in-situ formed reinforcements, control the size of in-situ formed reinforcements, design composites systems and optimize the syn-thesizing process, ete are introduced,Finally, the summary and outlooks to the research of ihermodynamics and kinetics in metal matrix composites are carried out.
Key words : metal matrix composites; thermodynamics; kinetics; models
1前言
金属材料是实际应用最广泛和最重要的材料，金属材料通过可设计的复合化而构成金属基复合材料之后，不仅使其具有更高、更好的机械性能，而且具有更加优异的功能性能。正是由于金属基复合材料具有可设计性，因面而可以最大限度地发挥材料的综合性能优势： ①能够实现性能优势互补或独特组合；②可以使其性能在一定范围内连续变化；③可以复合出原材料本身所不具备的性能。由于金属基复合材料具有结构功能一体化和材料的可设计性突出优点：高比模量、比强度、抗蝠变、尺寸稳定性高和耐磨性好等一系列优异性能；且兼具阻尼、耐热性、导热优良和热膨胀系数低、高中子吸收等优异功能性：因此金属基复合材料成为高科技及环境、核能源、电子通讯、交通运输、国防建设及航天航空的重要材料，在国民经济和国防工业中具有不可替代
收稿日期：2009-1202
基金项目：国家自然科学基金项目（50671064）通信作者：范同样，男，[971年生，博士，教投
的应用价值(1-2)。
金属基复合材料根据引人颗粒的复合化方式不同可分为两类：一类是直接引入外加颗粒作为强化相增强金属基复合材料（Ex-SituMMCs），另一类是反应自生强化相增强金属基复合材料（In-SituMMCs），即强化相是在复合材料制备过程中通过两种或多种元素或化合物在基体中反应自生的。两种复合强化技术各有优缺点：外加复合强化技术具有高的可设计性，并且增强相形状和尺寸易控等优点，但是存在增强相润湿性差而难加入，以及增强相与基体发生界面反应等缺点。对于反应自生强化技术，由于增强相是从基体中反应自生成的，所以具有增强相热力学稳定性高、增强相与基体界面洁净以及增强相与基体界面结合好等优点，但是这种复合强化技术存在有效反应体系少、增强相尺寸和形状控制困难等缺点[3-4]。为了进一步扩大金属基复合材料的应用范围和领域，必须克服金属基复合材料制备科学中存在的这些间题。为此，人们针对金属基复合材料制备过程的科学问题开展了大量的研究，大多数研究主要是试验型的，以“试错法”（TrialandErrorMethod）为主，这是-种预见性不强的方法，不仅曲折迁回，而且费工费时。