摘要本文主要对锌基复合材料的制备方法、性能特点等方面做了详细的论述，得出目前存在的主要问题和今后的发展前景。

　　关键词锌基复合材料制备工艺摩擦磨损性能热膨胀性能

　　1 锌基复合材料的制备方法 机械搅拌法 机械搅拌法具有设备简单、成本低廉等优点，是目前颗粒/锌基复合材料准备的主要方法,但由于搅拌作用，在复合材料中易形成气孔和氧化夹杂，且存在细小粒子(<10μm)不易复合、聚集等缺陷，至今仍不能很好地应用于实际生产中。

　　1.2压力渗透法

　　压力浸渗法是制备纤维或晶须增强锌基复合材料的主要工艺，该方法简单易行, 成本低，设备简单，且能控制增强体的排列方向，适用于长纤维、短纤维和颗粒增强锌基复合材料。在国外已有广泛应用,国内也已经开始了研究[1]。

　　1.3挤压铸造法

　　挤压铸造法通常包括两个阶段;①增强体经加压成型或抽吸成型制成预制件;②将加热的预制件放入热态挤压模中，浇入液态锌合金后加压使熔融锌合金浸渗到预制件中，保压一定时间使之凝固，脱模后即得锌基复合材料。

　　1.4喷射沉积法

　　在该工艺中，首先使液态锌合金在高压惰性气体喷射下雾化，形成熔融锌合金喷射流，同时将颗粒喷入熔融的锌合金射流中，使液固两相颖粒混合并共同沉积到经预处理的衬底上，最终凝固得到颗粒增强的锌基复合材料。

　　1.5原位反应法

　　该法是在一定的条件下，通过元素之间或者元素与化合物之间的化学反应，在金属基体内原位生成一种或几种高硬度、高弹性模量的陶瓷增强相，从而达到强化金属基体的目的。

　　用此法生成的颗粒为内生颗粒，对基体能起细化作用，颗粒自身的尺寸较小一般小于2μm，而且与基体合金的润湿效果较好。

　　1.6高能超声法

　　超声波在金属熔体中传播时可产生声空化和声流等次级效应。声空化引发的瞬时局部高温、高压可改变液相的物理化学状态，使在通常情况下不能进行或难于进行的过程得以进行或加速;声流所引发的搅拌和分散等作用可产生宏观和微观均匀化效应。这种利用超声波制备金属基复合材料的方法称为高能超声法。

　　2 锌基复合材料的性能

　　2.1 锌基复合材料的力学性能

　　复合材料的性能与基体合金和增强剂种类、大小、含量以及复合材料的制备工艺都有很大关系。

　　(1)基体合金：锌基复合材料的研究以ZA8、ZA12 、ZA22、ZA27基为主。随A1含量的增加,不管是基体合金还是复合材料，其力学性能尤其是高温强度随之增大，这是因为基体合金的熔点随A1含量的增加而升高。

　　(2) 增强体：首先，增强体的种类不同，对材料的影响相差很大。其次，随着颗粒含量的增加，室温抗拉强度减少，而高温抗拉强度则相反。在增强体分布均匀的情况下，对增强体含量相同的复合材料，增强体的粒度或直径越小，其力学性能越好。

　　(3) 制备工艺：制备工艺主要决定了复合材料中缺陷的严重程度。用机械搅拌法制备的复合材料一般存在增强体聚集、气孔、氧化夹杂、污染杂质等。用压力浸渗法则容易出现纤维缠结、浸透不完全及不良的界面反应。用机械搅拌加压力成形法时，材料的气孔、缩松倾向小，且增强体分布均匀[3]。

　　2.2 锌基复合材料的摩擦磨损性能

　　制备复合材料的主要目的之一就是改善材料的摩擦学性能。通过几种元素含量不同的锌基复合材料的摩擦性能参数分析可知，在含Al量相同的情况下，随着含Al量的增加，合金的耐磨性能逐步提高。当高铝锌基合金中Cu的含量小于3%时，能显著提高合金的耐磨性，甚至可得到比传统的抗磨材料如ZQSn6-6-3铜合金更好的耐磨性能。

　　2.3 锌基复合材料的热膨胀性能

　　锌合金的一大弱点是热膨胀系数较大，这是锌合金应用收到限制的主要原因之一。体积分数一定时，增强体或基体不同，复合材料热膨胀系数也各不相同。但与基体相比，复合材料的热膨胀系数显著减小.这说明界面结合强度增加，减小材料的微观应变。

　　2.4 其它性能

　　在耐蚀性方面，锌铝合金与铝合金相当，在大气、许多水溶液和工业化学物质(如无水润滑剂、汽油、酒精、甘油、洗涤剂、三氯乙烯等)中都有良好的耐蚀性，但在酸性溶液中是不耐蚀的。

　　锌铝合金铸件有优良的切削性能，切削速度比灰铸铁高几倍，于易切黄铜相当。刀具磨损也小。另外，锌铝合金铸件不会因切削加工产生残余应力。

　　锌铝合金还可以进行多种表面处理，如电镀和阳极化。

　　3 目前存在的问题

　　由于我国锌的储量丰富，价格比较便宜，在工业生产中已经被越来越广泛的取代铜合金。但是它也存在着几方面的问题。

　　(1)耐磨性方面 虽然部分锌基复合材料的耐磨性能比传统的抗磨材料如ZQSn6-6-3铜合金好，但锌合金的耐磨性还是很低的，比铜合金的低约30%。

　　(2)热膨胀性方面 ZA27的热膨胀系数一般为28×10-6，普通铝合金的约为20×10-6，而铜合金的约为10×10-6。对锌基合金复合材料来说，尤其是高温是热膨胀系数较大。

　　4 发展前景

　　锌基复合材料是近几年才发展起来的一种新型金属基复合材料，其有作为运载车辆及机械设备的一些传动齿轮、转轮和特殊耐磨部件的应用潜力。针对以上情况，我们认为，今后的研究应集中在以下方面：

　　(1)在复合材料的制备过程中通过施加不同物理场(如脉冲磁场、超声波等)进一步改善材料的性能。

　　(2)完善己有低成本工艺，优化工艺参数，并开发新的更低成本但能生产高性能材料

　　的工艺。

　　(3) 由于陶瓷短纤维、颗粒价格便宜，ZA系列合金具有良好的综合机械性能，因此短

　　纤维、颗粒增强ZA基复合材料仍将是今后主要的研究方向之一

　　(4)通过选择不同的增强相来提高复合材料的耐磨性和降低热膨胀系数。

　　总之，锌铝合金因其性能优良、原材料成本低、熔化能耗低而倍受人们的重视。另外，我国铜资源短缺，锌、铝资源相当丰富，因此大力研究和推广锌铝合金的应用具有重要的经济意义。

　　参考文献

　　[1] 赵浩峰，王玲。铸造锌合金及其复合材料[M]。北京：中国标准出版社，2002。170-171