近年來超細(xì)粉體特別是納米級(jí)超細(xì)粉體以其奇特的小尺寸效應(yīng)、表面與界面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)日益受到人們的重視，同時(shí)人們通過試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)將2種或2種以上的粉體顆粒經(jīng)表面包覆或復(fù)合處理后可以得到高性能復(fù)合材料，往往除了具有單一粉體所具有的性能外，還具有復(fù)合協(xié)同多功能，改變單一粒子表面性質(zhì)，增大2種或多種組分的接觸面積等作用。

其中金屬-陶瓷復(fù)合粉體是指通過在陶瓷顆粒表面包覆一層金屬形成的復(fù)合陶瓷粉體，它兼有金屬包覆層和陶瓷芯核的性能，可以達(dá)到單個(gè)顆粒間的均勻混合。其制成的燒結(jié)體或復(fù)合材料具備以下特性：（1）提高粉體陶瓷與金屬的界面結(jié)合力，提高燒結(jié)體中陶瓷與金屬分布的均勻性；（2）可實(shí)現(xiàn)多層次多機(jī)制復(fù)合強(qiáng)化（細(xì)晶粒強(qiáng)化，相變強(qiáng)化，纖維補(bǔ)強(qiáng)等），制備高強(qiáng)韌化水平的金屬復(fù)合陶瓷；（3）可制備低密度的功能粉體材料（如低密度導(dǎo)電粉體、磁性粉體等）。

常用的金屬-陶瓷復(fù)合粉體由氧化物（如Al₂O₃、ZrO₂、SiO₂)、碳化物（如WC、TiC、SiC)、等與金屬組成，由于其優(yōu)異的復(fù)合特性，可滿足許多領(lǐng)域的特殊要求，近年來已成為復(fù)合材料研究的一項(xiàng)熱點(diǎn)。

金屬-復(fù)合陶瓷粉體的制備

工業(yè)上一般采用金屬包覆技術(shù)制備金屬-陶瓷復(fù)合粉體，制備方法通常有以下幾種：機(jī)械混合、高能球磨、自蔓延高溫合成、原位反應(yīng)、溶膠-凝膠、化學(xué)鍍等。

（1）機(jī)械混合法

機(jī)械混合法是最早應(yīng)用于復(fù)合粉體制備的方法，該技術(shù)操作簡(jiǎn)便、工藝簡(jiǎn)單，已經(jīng)有成套的設(shè)備用于工業(yè)化生產(chǎn)，產(chǎn)量較大、成本低廉，所以某些復(fù)合粉體的制備依然采用機(jī)械混合法。但是，由于粉體的粒徑和表面特性各異，摻雜組元易于偏聚，容易導(dǎo)致成分和組織不均勻，得到的粉體顆粒尺寸較大，很難獲得增強(qiáng)體顆粒的均勻分布，不適用于對(duì)功能性要求較高的復(fù)合粉體制備。

機(jī)械混合法在國(guó)內(nèi)廣泛應(yīng)用于制備ZnO壓敏復(fù)合瓷粉。

（2）高能球磨法

高能球磨法是機(jī)械合金技術(shù)研究中的新進(jìn)展，它將兩種以上的金屬或非金屬粉體的混合物，通過高能球磨，最終形成具有微細(xì)組織結(jié)構(gòu)的合金或復(fù)合陶瓷粉體。與傳統(tǒng)機(jī)械混合法相比，它具有明顯降低反應(yīng)活化能、改善顆粒分布均勻性及增強(qiáng)體與基體之間界面結(jié)合等優(yōu)點(diǎn)。但高能球磨制備復(fù)合陶瓷粉體是一個(gè)復(fù)雜的材料反應(yīng)和結(jié)構(gòu)控制過程，影響因素眾多，工藝要求比較嚴(yán)格。

（3）自蔓延高溫合成

自蔓延高溫合成技術(shù)(SHS）是在一定的氣氛中點(diǎn)燃粉體壓坯,產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)放出的生成熱使得溫度驟然升高而引發(fā)鄰近物料新的化學(xué)反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)以燃燒波的形式蔓延通過整個(gè)反應(yīng)物，燃燒波推行前移時(shí)反應(yīng)物轉(zhuǎn)變?yōu)樯晌铩?/span>自蔓延高溫合成技術(shù)具有許多優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)過程簡(jiǎn)單，投資少，能量利用充分，反應(yīng)迅速(0.1~15 cm/s)。合成反應(yīng)溫度一般都很高，可以使大多數(shù)雜質(zhì)揮發(fā)而得到高純產(chǎn)品。

SHS法存在的主要缺點(diǎn)是不能嚴(yán)格控制其反應(yīng)過程和產(chǎn)品性能，不易獲得高密度產(chǎn)品。此外SHS法所用原料往往是可燃、易爆或有毒物質(zhì)，需要采取特殊的安全措施。

（4）溶膠-凝膠法

溶膠-凝膠技術(shù)(Sol-Gel)技術(shù)是60年代發(fā)展起來的一種制備玻璃、陶瓷等無機(jī)材料的新工藝。近年來許多人用此法來制備納米材料，它的基本原理是利用金屬醇鹽或無機(jī)鹽水解形成溶膠，再使它成為凝膠，經(jīng)干燥、灼燒制得納米微粒。

這種方法工藝較為復(fù)雜，原料價(jià)格比較昂貴，有些原料為有機(jī)物，對(duì)健康有害；其次通常整個(gè)溶膠-凝膠過程所需時(shí)間較長(zhǎng)，且凝膠中存在大量微孔，在干燥過程中又將會(huì)逸出許多氣體及有機(jī)物，并產(chǎn)生收縮，損耗大，制備成本較高。

（5）化學(xué)鍍法

化學(xué)鍍是制備金屬-陶瓷復(fù)合粉體的先進(jìn)方法，這種方法在玻璃、陶瓷、塑料或金屬表面等各類粉體材料表面均能獲得均勻的金屬鍍層，其反應(yīng)機(jī)理是基于在溶液中可控的自催化氧化還原反應(yīng)，無須提供電流，對(duì)基體沒有形狀限制。因此，它作為制備金屬復(fù)合粉體的新方法吸引了人們的廣泛重視。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)化學(xué)鍍制備的金屬-陶瓷復(fù)合材料的韌性更高，且分散性較好，表面包覆更均勻。

金屬-復(fù)合陶瓷粉體的應(yīng)用

目前國(guó)內(nèi)已有一些企業(yè)可量產(chǎn)制備金屬-復(fù)合陶瓷粉體，產(chǎn)品主要為金屬Ni、Co、Cu、Ag 等包覆的Al₂O3、TiC、SnO₂、SiO₂、CeO₂等金屬陶瓷復(fù)合粉體，包覆金屬含量從5～90%不等。產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域包括陶瓷刀具、電觸頭、導(dǎo)電漿料、橡膠填料以及汽車零部件制造用材料。

國(guó)外同類產(chǎn)品的企業(yè)主要生產(chǎn)Ag包覆SiO₂粉體用于隱身、靜電屏蔽涂料，Cu、Fe等包覆SiC、石墨等用于顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料，Au、Ni包覆高分子及陶瓷粉體用于導(dǎo)電漿料等，大多廠家用的都是化學(xué)鍍技術(shù)。

金屬-復(fù)合陶瓷粉體極具潛力，其應(yīng)用遠(yuǎn)不止市場(chǎng)上現(xiàn)有的產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于軍事、航空、航天、化工、醫(yī)藥等領(lǐng)域。

（1）金屬增韌陶瓷材料

金屬-陶瓷復(fù)合粉體經(jīng)燒結(jié)（包括無壓燒結(jié)、熱壓燒結(jié)、熱等靜壓燒結(jié)等）制備高性能金屬陶瓷，相比單一陶瓷粉體燒結(jié)，具有如下特性：燒結(jié)溫度大大降低，熔融或半熔化狀態(tài)的金屬相均勻分布于陶瓷顆粒之間，抑制陶瓷晶粒長(zhǎng)大，阻止氣相或玻璃相生成。燒結(jié)體中金屬相呈連續(xù)分布，陶瓷顆粒交錯(cuò)其中，改善陶瓷相界面結(jié)合狀態(tài)，提高其界面結(jié)合強(qiáng)度，并可很好地發(fā)揮金屬的塑性和韌性，改善燒結(jié)體受載荷時(shí)應(yīng)力狀態(tài)，從而有效提高了金屬陶瓷燒結(jié)體的強(qiáng)度與斷裂韌性。

（2）陶瓷顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料

將高硬度的耐磨陶瓷顆粒與金屬材料復(fù)合，把陶瓷顆粒的高硬度、高耐磨性同金屬基體材料的韌性相結(jié)合，在耐磨件的工作表面形成一定厚度的陶瓷金屬復(fù)合層，以復(fù)合層承受磨損，金屬基體起承載作用。這種局部復(fù)合的方式既能提高耐磨件的耐磨性，又能保證其整體韌性。      

 常見用于制備顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的顆粒有WC、TiC、Al₂O₃、ZTA（氧化鋯增韌氧化鋁）陶瓷顆粒。其中ZTA陶瓷顆粒硬度、韌性、成本都有著極大的優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用在陶瓷金屬復(fù)合方錘、板錘、甩錘、磨輥等產(chǎn)品上。

（3）熱噴涂粉體

熱噴涂材料主要用于高溫部件的腐蝕、氧化和磨損防護(hù)，但是單一陶瓷涂層具有較多孔隙、斷裂韌性較差，且與金屬基體材料的熱膨脹系數(shù)相差較大，其應(yīng)用受到很大限制。因此，近年來，采用金屬-陶瓷復(fù)合粉體作為熱噴涂技術(shù)用噴涂材料的研究得到廣泛關(guān)注。

（4）特殊功能材料

對(duì)SiC和空心玻璃微珠表面化學(xué)鍍鎳改性，可實(shí)現(xiàn)材料的微觀層復(fù)合，改善SiC本身的吸波能力，并使空心玻璃微珠具有良好的吸波性能。在亞微米級(jí)、納米級(jí)的無機(jī)顆粒上鍍覆貴金屬，由于基體表面吸附貴金屬顆粒的納米尺寸結(jié)構(gòu)，使得整個(gè)復(fù)合粉體具備了特殊的光學(xué)、電學(xué)等性能。

目前應(yīng)用得最廣泛的還是用于制備金屬陶瓷，如在航空航天領(lǐng)域中，飛行器的許多部位需要采用耐高溫、抗磨損、強(qiáng)度高的材料，已逐漸替換成金屬陶瓷，金屬陶瓷制成的切削刀具在加工制造領(lǐng)域也極受歡迎，再比如相對(duì)于普通耐火材料，金屬陶瓷的熱震性更高，可用于高溫設(shè)備元件等等。

資料來源：

金屬-陶瓷復(fù)合粉體制備與機(jī)理及其應(yīng)用研究，朱流（浙江大學(xué)）；

粉體圈 小吉