陶瓷增強鋁合金互滲相復合材料的半固態設計和成形

張安安，王志成*，張苗輝，劉琦，付遠

陶瓷增強鋁合金互滲相復合材料的半固態設計和成形

張安安a，王志成a*，張苗輝a，劉琦a，付遠b

（江西省科學院 a.能源研究所 b.應用物理研究所，南昌 330028）

開發一種針對金屬-陶瓷互滲相復合材料生產的高效方法，以提升該類材料在高溫高負荷環境中的使用壽命和工作可靠性。采用數值掃描技術研究了半固態成形過程，以鋁合金為金屬成分、氧化鋁開孔體為陶瓷成分，制備了復合材料。通過模擬2種腔體（開放式和封閉式）的金屬陶瓷壓鑄成形過程模擬不同的模腔設計，詳細分析了腔體內的壓力水平及其分布情況，探討了壓鑄溫度、金屬液相體積分數等參數對材料成形質量的影響。封閉模腔能夠在成形過程中產生更加均勻的壓力分布，有助于減少如氣孔、未滲透區域等材料缺陷，并提高金屬與陶瓷之間的互滲質量。與封閉模腔相比，開放模腔在控制材料均勻流動和確保滲透效果方面效果較差。采用封閉模腔的半固態成形工藝能顯著提升金屬-陶瓷互滲相復合材料的整體質量和性能，有效減少成形缺陷，為高性能金屬-陶瓷復合材料的制備提供了一種有效路徑。

陶瓷；互滲相；半固態成形；孔隙率；復合材料

根據基體材料的不同，復合材料通常被分為聚合物基復合材料、金屬基復合材料和陶瓷基復合材料。也可以根據增強材料的類型不同而對復合材料進行分類。具體來說，顆粒增強材料可以構成零維結構，纖維增強材料會形成一維或二維連續結構，同時相互滲透的復合材料則會構成具有典型三維網絡的結構[1]。

互滲相復合材料因其獨特的結構和性能需求而具有顯著特點。在這些復合材料中，每組互相滲相都可以構造出一個三維連續的幾何結構。這些特定的構造賦予了材料卓越的增強特性。例如，集成了金屬基體和陶瓷增強劑的互滲相復合材料，在高溫環境下具備出色的抗蠕變和耐磨特性，同時也維持了較高的斷裂韌性。除此之外，這類材料還具備低熱膨脹率、高導電性和良好的力學強度。因此，互滲相復合材料非常適合應用于制動系統元件、氣缸套和電氣開關等組件中。然而，要充分利用這些材料的潛能，必須確保它們滿足特定的微觀結構要求：1）沒有殘留孔隙；2）沒有分層現象；3）陶瓷成分必須完好無損。

金屬-陶瓷互滲相復合材料的制造通常依賴鑄造工藝，如壓力鑄造[2]、擠壓鑄造[3]，或滲透工藝如氣壓滲透、真空滲透以及無壓滲透[4]。在這些制造步驟中，液態金屬穿透到陶瓷的開放孔隙之中。為了防止復合材料內部出現殘留孔隙，在制造過程中必須施加高壓或高溫。不過，這種高壓和高溫環境可能會催化金屬和陶瓷接觸界面處發生負面的化學反應。由于金屬和陶瓷的熱膨脹系數不一致，這些界面反應在冷卻到室溫后可能引起界面裂紋[5]。這樣不僅可能造成復合材料內部分層，還可能以內部孔隙的形式表現出來。再者，滲透過程中的高機械壓力有可能對陶瓷增強體[2]造成損傷。這些因素綜合在一起，使傳統的制造流程難以完全激發金屬-陶瓷互滲相復合材料的性能。不同制造工藝所應用的溫度和壓力水平與結構缺陷之間的相互關系如圖1所示。

半固態成形技術在制造金屬-陶瓷互滲相復合材料方面具有工藝優勢，如在制造顆粒[6]和纖維[7]增強復合材料方面。該技術采用比傳統制造工藝更低的滲透溫度和更適中的壓力水平，有望產生結構上更優良的復合材料特性[8]。

圖1 制造金屬陶瓷互滲相復合材料的傳統工藝的結構性缺陷

1 實驗

1.1 通用工具設計

半固態成形工藝的設計遵循壓鑄工具的DIN16760標準，此標準是沖壓、注射和壓鑄工具構造的行業基準。成形工具主體由2個主要部分組成：上半部和下半部，它們垂直對接。

上半部工具與壓力機的推動器相連，并通過導柱與固定在壓力機臺面上的下半部工具精準對齊。更具體地說，基礎模具結構包括模具底板、2塊腔體板以及若干澆口。成形動作由機器的主動組件即推動器和腔體執行。此外，為了在成形完畢后順利推出成形件，工具配備了一個活動的彈出系統。這一系統由多個彈出銷、一個彈出器固定板和一個彈出器底板構成，并且與壓力機的彈出設備相連。半固態成形工具的結構細節如圖2所示。

1.2 半固態成形的腔體

工具的活動部件負責提供生產件特定的幾何形狀。在此過程中，預先加熱到適當溫度的圓柱形原料被沖頭壓入模具內的腔體里。類似于鍛造工具，這些腔體可以設計成開放式或者封閉式2種形態。2種腔體設計的原理如圖3所示，圖3展示了成形過程的基本概念。

圖2 半固態成形工具的結構細節

圖3 開放腔體（a）和封閉腔體的概念示意圖（b）

2種腔體之間的主要區別在于材料流動的自由度不同。因此，通過使用開放腔體，半固態合金可以從兩側流動，而當使用封閉腔體時，其塑造過程限制了一個方向的自由度，會導致不同區域產生不同的壓力水平。

1.3 生產金屬陶瓷互滲相復合材料的不同腔體概念的理論比較

在早期的研究[9-23]中，學者們對生產金屬-陶瓷互滲相復合材料使用的不同腔體概念進行了數值研究討論?；诖?，本研究利用計算機輔助設計（CAD）軟件創建了開放腔體和封閉腔體的簡化模型，并將其應用到計算流體動力學（CFD）模擬軟件Flow-3D中進行分析。在模擬過程中，探究了在滲透多孔介質時2種腔體結構下半固態合金的流動行為和壓力分布情況。模擬結果顯示，當使用開放腔體時，在多個自由流動交匯的前沿區域可能形成湍流，這會導致復合材料產生不均勻性和殘余孔洞。反之，封閉腔體能夠促使半固態材料在陶瓷介質中從一側流過并實現均勻分布。

在滲透過程完成時，理論上，最終的壓力應控制在150～300 MPa，以防止產生夾雜物和表面缺陷[12]。主要的原因是當使用具有開放孔隙的設計時，如果滲透過程中的壓力過低，可能會導致材料內部形成未填充的空洞。而一旦采用開放腔體，在滲透結束時壓力過高，則有可能破壞陶瓷的微孔結構。模擬研究表明，在封閉腔體中，壓力會在整個滲透過程中均勻上升，并維持在一個理想的范圍內。

據此可見，所選擇的腔體設計顯著影響了模擬過程中材料的流動行為和壓力分布。與開放腔體設計相比，封閉腔體在滲透過程中能夠實現更均勻的流動和更理想的壓力分布，有助于優化產品的質量。而開放腔體則具有更廣闊的成形空間，有助于顯著降低成品中的分布不均勻性和孔隙度?？紤]到這些因素，本研究采取了2種不同的腔體設計，對金屬-陶瓷互滲相復合材料的半固態成形工藝進行了深入的實驗研究。

1.4 封閉腔體設計的工具概念

封閉腔體必須考慮整體工具概念的設計、部件的幾何形狀、封閉腔的設計以及頂出器系統的運動學[13]。對于空腔幾何形狀的設計，綜合考慮了試件的力學性能和幾何形狀?？涨坏某跏汲叽缗c陶瓷體的尺寸相同，長度為200 mm，高度為20 mm，寬度為10 mm。腔體流道的幾何形狀由3個這樣的流通管道組成，它們通過主流道相互連接。內流道的幾何形狀和主流道的位置如圖4所示。

圖4 腔體流道的形狀以及主流道的尺寸和位置

為了便于在開始成形前裝入陶瓷體，并在成形結束后從封閉腔體[24]中取出成形樣品，必須將封閉型模具設計為2個可分離的部分，如圖5所示。這個設計允許在成形開始前封閉本來開放的模腔，這可以通過將撞板與模腔配合來實現。在撞板設計中，設置圓形開口以便插入預熱的圓柱形原材料。腔體集成于下方的模具板中，撞板則沿著導柱滑向腔體，并在封閉時通過螺絲鎖定。隨后，沖頭對準并移進這個圓形開口，把半固態的材料壓入腔體，材料從圓形開口流入并填滿封閉的模腔內部，實現了對之前放入的陶瓷結構的滲透成形[25]。

圖5 兩部分封閉腔體在打開位置（a）和上部位置（b）的剖視圖

由于本文使用的壓力機只配備了單一作用的頂出裝置，所以無法直接通過壓力機實現撞板的開啟與封閉動作。為解決這個問題，特別設計了具有復雜運動學特征的工具系統，該系統配備了一套雙頂出機構。其中，主頂出系統負責推出最終的成形零件，而次級頂出系統則專責于操作撞板的移動。

在具體實踐中，通過次級頂出系統[26]的精確控制，撞板可以平穩地滑動和定位，確保在成形前模腔可以被封閉，而在完成成形和冷卻后，撞板可以重新打開以便取出產品。雙頂出系統的布局和工作原理如圖6所示?？梢钥吹饺绾瓮ㄟ^輔助機械結構完成撞板的準確移動，從而使整個成形過程的實施更為順暢和有效。這種設計通過巧妙運用機械運動學，實現了在受限硬件條件下高效率、高可靠性的操作流程，確保了整個成形過程中材料的正確流向和合理分布，從而提升了成形產品的質量。

圖6 頂出系統的運動學模型

頂出系統的運動機制由頂出管控制，這根管道直接與單作用壓力機的頂出裝置連接。在操作過程中，頂出管從較低的初始位置（如零位置）開始移動。隨著它的上升，連接至撞板的次級頂出系統被激活，使撞板開始向上移動。此時，主頂出系統則通過支撐柱保持在初始低位，直到撞板打開至116 mm的預設位置。當頂出管繼續上移并超過這個位置時，次級頂出系統會與主頂出系統接觸，并開始把它一并向上推動。在額外上移40 mm后，整個頂出裝置達到上端位置，這時成形元件便可以通過頂出銷推出模具。接下來，關閉壓力機的步驟按照相反的順序進行，以準備下一次成形循環。這一順暢和精確的協作機制確保了產品的順利頂出，同時也提高了生產效率。

2 結果與分析

2.1 金屬陶瓷互滲相復合材料的不同腔體概念的實驗比較

本文使用的金屬-陶瓷互滲相復合材料是通過半固態成形技術制備的，其中鋁合金為金屬相，氧化鋁（Al2O3）為陶瓷相。陶瓷組分為開孔率73%的氧化鋁多孔體，按照制造商的規格，這些多孔體還含有8%～15%（質量分數）的二氧化硅（SiO2）。由于陶瓷胚體是通過復合技術制造的，這些陶瓷多孔體的空心支柱呈閉孔特性，同時在其結構壁上形成了微孔[14]。

為了確保形態設計，這種陶瓷多孔體的孔密度被設定為10×10?6g/mm3。對于鋁合金組分，選擇了具有球狀、細晶粒結構的AlSi7Mg0.3合金。這種合金具有優異的流變性能，在半固態成形過程中以及金屬-陶瓷互滲相復合材料的生產方面具有廣泛應用。在凝固過程中，隨著硅含量的增加，凝固收縮率顯著降低[15]，而鎂含量的增加則會提高表面張力，進而增強合金對陶瓷體的潤濕性[16]。在填充多孔體分支通道時，高的有效剪切速率導致合金具有較低的黏度，這有利于生產金屬-陶瓷互滲相復合材料時滲透過程的發生。

本文通過改變鋁合金的液態比例以及陶瓷體的起始溫度來探索熱影響參數。本文通過感應加熱系統預熱坯料到特定溫度，考察了當液態比例為50%、65%、80%時鋁合金的性能。同時，設定了300 ℃和400 ℃ 2個不同的初始溫度來評估陶瓷體的響應。所有實驗均在一臺液壓高速壓力機上進行。為了比較2種不同的腔體設計概念，使所有實驗中的壓力機工藝參數保持一致，其中沖壓速度為100 mm/s，壓力保持時間為10 s。由氧化鋁和鋁合金組成的金屬-陶瓷互滲相復合材料的顯微橫截面如圖7所示，可以直觀地看到材料的微觀結構。

圖7 由半固態鋁合金滲透開孔體制造的金屬陶瓷互滲相復合材料的顯微結構

2.2 宏觀模具填充

相關研究表明，在制造金屬-陶瓷互滲相復合材料時，要達到理想的微觀結構，需要特別注意材料的加工條件。當使用400 ℃的陶瓷體進行制備時，所有鋁合金樣品都出現了較為嚴重的缺陷。當使用300 ℃的陶瓷體進行制備時，在鋁合金液態比例為50%或65%條件下，出現了相對較高的殘余孔隙率。當鋁合金液態比例為80%且陶瓷體的溫度維持在300 ℃時，才能獲得滿意的模具填充效果。不過，在封閉腔體的條件下，液態比例80%的所有樣品均能夠實現完整的模具填充。值得注意的是，當液態比例為65%且陶瓷初始溫度設定為300 ℃時，也能實現完整模具填充，而將陶瓷體的初始溫度提高到400 ℃會導致在樣品表面產生明顯的殘余孔隙。對于液態比例為50%的條件，不管其他參數如何，所有樣品表面都會出現一定程度的殘余孔隙。

2.3 殘余孔隙率

為了確定所生產樣品的殘余孔隙率，通過灰度調整對互滲相復合材料的顯微切片進行了分析，如圖8所示，其中氣孔用灰色點狀勾勒出，為可讀取部分。

圖8 通過灰度調整得到的互滲相復合材料顯微切片

為了測定樣品中的殘余孔隙率，對金屬-陶瓷互滲復合材料的顯微切片圖像進行了灰度調整分析，如圖9所示，其中空洞以點狀輪廓標出，并且清晰地顯示了可用于讀取數據的區域。

圖9 2種腔體的殘余孔隙率與鋁合金的液體分數和陶瓷體壓鑄溫度的關系

總體來看，與開放腔體生產的樣品相比，通過封閉腔體制造的樣品的殘余孔隙率更低。無論是在封閉腔體還是開放腔體中，樣品的殘余孔隙率都會隨著鋁合金液態比例的增大（從50%增到80%），以及陶瓷體初始溫度的降低（從400 ℃降低到300 ℃）而減小。當陶瓷體初始溫度高于400 ℃時，殘余孔隙率顯著增大，此時對產出的陶瓷體強度產生了極大影響。當陶瓷體初始溫度低于300 ℃時，胚體流動性下降明顯，壓鑄成形難度增大。

2.4 開放腔體和封閉腔體陶瓷體的形貌分布特點

為了比較開放腔體和封閉腔體陶瓷樣本的形態分布特性，選擇了各自工藝下的46個樣本并對比了它們的輪廓。陶瓷樣本形態及特性如圖10所示。利用9個主標志點和46個次標志點，將每個瓶形樣本細分為多個區域，包括邊緣、頸部、身體和底部（如圖10和圖11所示）。這些標記點沿樣本的輪廓線填充，并始于包含樣本最寬點的一側。各個部位的劃分與輪廓線的走向一致，而主標志點放置于圖11中特定的位置，通過次標志點來進行區分。

圖11 沖壓樣品外形

提取標志點和等距半標志點并將其轉換為瓷器掃描局部坐標系中的、和坐標數據。這些數據與全局坐標系對齊，并通過廣義Procrustes疊加，建立了形態點云數據庫?？梢圆捎肞rocrustes方法對平移、縮放和旋轉變換后的局部坐標數據進行疊加，以便進行對象間的比較。使用了部分Procrustes疊加，將對齊后的樣本數據投影到對齊后的切線空間中，從而實現了線性空間的多元形態比較。通過廣義Procrustes分析，計算了多個樣本聚合的平均一致性和Procrustes殘差。瓶狀樣本各區域之間形態差異的原始數據如圖12所示。廣義Procrustes疊加法作為一種探索性研究方法，有助于分析樣本形狀的差異。

圖12 2種沖壓樣品線性空間多元形態分布特點

使用2B-PLS分析測定多個樣品成形輪廓（邊緣、頸部、主體和底座）之間的形態一體化差異。同時，利用偏最小二乘法（Partial Least Squares，PLS）進行統計，這是一種統計分析方法，用于解決多元線性回歸中自變量之間存在多重共線性的問題。PLS的目標是通過線性組合來建立自變量與因變量之間的關系，并最小化預測誤差。偏最小二乘法的線性度（PLS）是用來衡量自變量與因變量之間關系的強度，其取值范圍為0～1。PLS越接近1，表示自變量與因變量之間的線性關系越強。偏最小二乘法的線性度的計算如式（1）所示。

PLS=∑(x×y)/[∑(x2)×∑(y2)]0.5(1)

式中：x為自變量的觀測值；y為因變量的觀測值。通過對所有的觀測值進行求和操作，可以得到最終的PLS值。PLS的計算過程考慮了自變量和因變量之間的協方差以及它們各自的方差，從而比較全面地描述了它們之間的線性度量。

統計結果顯示，在封閉腔體壓鑄樣品中，邊緣和頸部（1 000個樣本隨機排列，即隨機樣本數RPP= 1 000，PLS=0.974，單個樣本占樣本空間的比值=0.001）、邊緣和主體（RPP=1 000，PLS=0.966，=0.001）、邊緣和底座之間存在顯著形態一體化。而在開放腔體壓鑄樣品中，邊緣和頸部（RPP= 1 000，PLS=0.839，=0.001）、頸部和主體（RPP= 1 000，PLS=0.965，=0.001）、頸部和底部（RPP= 1 000，PLS=0.934，=0.001）以及樣品的主體和底座（RPP= 1 000，PLS=0.933，=0.001）之間也存在顯著形態一體化。

測試結果表明，在封閉腔體瓶制造過程中，頸部的形態差異較小，而瓶身和底座的形態差異較大。這表明在擠壓過程中，底部具有比頂部更高的流動性自由度。另外，由于開放腔體具有空腔結構，所以成形的瓶組件輪廓的離散性比封閉腔體的更大。對比2種腔體可以發現，在流動控制方面，封閉腔體成形技術在形態整合方面表現出色，這可能是由于封閉腔體中的材料流動受限，進而導致更強的流動約束和流線流動。這有助于實現材料的均勻分布，并減少缺陷、減小異質性，可以通過減少氣泡的形成、避免流動不均勻和漏洞而實現。在壓力分布方面，封閉腔體樣品的形態整合性可能與內部壓力分布有關。在封閉腔體中，較高的壓力會在材料內部均勻分布，可以通過壓實材料顆粒、減小孔隙率和形成緊密結合的材料結構來提高力學性質和整體強度。在腔體內的界面反應方面，封閉腔體樣品中形態整合性的提高可能與材料之間的界面反應有關。在封閉環境下，材料相互之間的界面可能更容易發生骨架形成、結晶或化學交互作用等過程，這些過程可以增強材料的結合強度和固體化特性，從而提高整體性能?？傮w來說，封閉腔體樣品顯示出較高的形態整合性，這可能是流動控制、壓力分布和界面反應等因素的共同作用。這種形態整合性提高了材料的力學性質和功能性以及材料的整體性能。

使用多個樣本聚合的均值計算平均一致性輪廓和Procrustes殘差。通過對縮放、平移和旋轉的標志點進行平均化，可知鋁和氧化鋁2個相組成分分別占瓶子形狀變化的59%和20.3%。鋁和氧化鋁總共占復合陶瓷樣本中形狀變化的79.4%，而每個單獨的相組成分對應的變化不到11%。結果表明，與鋁相關的形狀變化最容易與邊緣、頸部和主體形狀相關。而與氧化鋁相關的形狀變化也主要由邊緣、頸部和主體形狀的差異所決定。

使用Procrustes方差分析來測定開放腔體制造的瓶子形狀尺寸的差異，結果為RPP=1 000、相對標準偏差sq=0.211 29，=0.001。而封閉腔體制造的瓶子形狀差異的結果為RPP=1 000、相對標準偏差sq=0.199 71、=0.001。形態差異測試結果表明，在所有個體中，開放腔體制造的陶瓷瓶子的頸部形狀變化范圍比封閉腔體制造的瓶子的更大，但在邊緣和底部上兩者之間的差異較小。在整體形狀方面，開放腔體瓶子在聚合樣本中包含更大范圍的形態變異特性。

3 結語

探究了封閉腔體和開放腔體半固態成形技術制造的金屬陶瓷互滲相復合材料的結構特性。結果表明，封閉腔體成形的材料展現出更卓越的結構性能。數值研究結果表明，封閉腔體技術促進了更佳的模具填充和更低的殘余孔隙率。在高壓和低液態比例（50%）工藝條件下，使用開放腔體產生了陶瓷的破裂和移位，而封閉腔體則沒有出現這些問題。此外，對46個樣品的形貌進行了掃描和分析，綜合運用Procrustes疊加、廣義Procrustes分析和2B-PLS分析，深入研究了開放腔體和封閉腔體制品的形貌分布特征。測試結果表明，封閉腔體樣品在邊緣、頸部、主體和底座的形態之間具有顯著的整合性，而開放腔體樣品的整合性則相對較弱。陶瓷成分分析結果表明，影響腔體形狀變化的主要信息集中在前2個主要成分（鋁和氧化鋁）中。Procrustes方差分析進一步驗證了開放腔體和封閉腔體樣品在頸部、邊緣和底部形狀上存在顯著差異?？傮w來說，封閉腔體技術不僅提供了更佳的結構特性，還提供了更高的形態整合性。

封閉腔體成形技術是現代制造業中生產高精度和高性能零部件的重要方法。這種技術能夠精確控制成品的形狀和尺寸，由于在一個相對封閉的環境中進行，它能有效地減少氣泡和夾雜物，從而提高成品質量。首先，必須認識到高質量的制品通常具有均一的微觀結構，這意味著更少的應力集中區和潛在的疲勞斷裂點。在航空航天和汽車工業領域，這可以顯著提高安全性能，這是特別重要的，因為這些領域的部件常常遭受極端的溫度和壓力條件。同樣，在需要精密配合和高性能的工程領域，如醫療設備制造領域，封閉腔體成形技術生產的高精度、高兼容性的組件對患者的健康和安全有著直接影響。

與其他制造工藝一樣，封閉腔體成形技術也需要不斷調整和改進。隨著材料科學的發展以及新合金和復合材料的引入，成形技術也需要通過不斷更新來適應這些新材料的理化特性。此外，深化理解成形的物理和化學機制可以優化工藝參數，進而提升產品性能并降低制造成本。未來的研究可以專注于工藝條件如溫度、壓力和冷卻速率對材料性能的影響，以便制定出更為精確的成形參數。如果將更多的自動化和智能制造技術應用到封閉腔體成形中，可以顯著提高生產效率和可重復性。后續的工作例如機器學習和人工智能的引入，可以幫助預測和防止可能的制造缺陷，同時實時監控成形過程，以便進行實時調整。隨著全球對可持續性成形工藝關注度的增加，研究更加環保的封閉腔體成形工藝也成為未來研究的重要方向，包括減少能源消耗、優化資源利用和降低操作過程中的廢物產生等。

總之，雖然封閉腔體成形技術在多個領域已經表現出顯著優勢，但為了滿足日益增長的性能要求和可持續性目標，仍需對這一技術進行持續的改進和研究。希望通過深入理解成形過程、引入自動化和智能制造以及不斷創新來促進該技術的發展并拓寬其應用領域。

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Semi Solid Design and Forming of Aluminum Alloy Based Ceramic Interpenetrating Phase Composite Materials

ZHANG An'ana, WANG Zhichenga*, ZHANG Miaohuia, LIU Qia, FU Yuanb

(a. Institute of Energy Research, b. Institute of Applied Physics, Jiangxi Academy of Science, Nanchang 330028, China)

The work aims to develop an efficient method for the production of metal-ceramic interpenetrating phase composite materials to enhance life and reliability in high-temperature, high-load environments. The semi-solid forming process was investigated using numerical scanning technologies. Composite materials with aluminum alloy as the metal component and alumina open-cell foam as the ceramic component were prepared. Simulation of the metal ceramic pressure casting molding process in both open and closed cavities was carried out, providing a detailed analysis of the pressure levels and their distribution within the cavities, and examining the impact of parameters such as casting temperature and metal liquid phase volume fraction on material molding quality. The result showed that the closed cavity was able to produce a more uniform pressure distribution during the molding process, which helped to reduce material defects such as porosity and unpenetrated areas, and enhanced the interpenetration quality between the metal and ceramic components. By contrast, the open cavity faced greater challenges in controlling uniform material flow and ensuring effective penetration, falling short of the closed cavity in these regards. In conclusion, the use of a closed cavity in the semi-solid forming process can significantly improve the overall quality and performance of the metal-ceramic interpenetrating phase composites, effectively reducing molding defects, and providing an effective approach for the preparation of high-performance metal-ceramic composite materials.

ceramic; interpenetrating phase; semi-solid forming; porosity; composite materials

10.3969/j.issn.1674-6457.2024.02.003

TG335.9

A

1674-6457(2024)02-0020-08

2023-08-21

2023-08-21

國家自然科學基金青年基金（52001148）；江西省科學院包干制項目基金（2023YSBG21010）；江西省科學院省級科研院基礎研究項目（2023YJC2011）

National Natural Science Foundation of China Youth Fund (52001148); Jiangxi Academy of Sciences Contract Project Fund (2023YSBG21010); Jiangxi Academy of Sciences Provincial Research Institute Basic Research Project (2023YJC2011)

張安安, 王志成, 張苗輝, 等. 陶瓷增強鋁合金互滲相復合材料的半固態設計和成形[J]. 精密成形工程, 2024, 16(2): 20-27.

ZHANG An'an, WANG Zhicheng, ZHANG Miaohui, et al. Semi Solid Design and Forming of Aluminum Alloy Based Ceramic Interpenetrating Phase Composite Materials[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2024, 16(2): 20-27.

（Corresponding author）