一、奈米sic增強鋁基複合材料的製備工藝
1.高能球磨法
採用高能球磨法，適當控制球磨條件可以製備出奈米復合粉末，如再採用熱等靜壓、冷等靜壓和熱擠壓可以製備出各種塊體奈米材料。賀春林[1]採用此法將奈米碳化矽粉增強鋁基複合材料，球磨後的混合粉經過冷壓成型，真空除氣處理和真空熱壓，得到坯錠。燒結坯錠經機加工後，封裝於工業純鋁的包套內進行熱擠壓，得到複合材料。
高能球磨法具有成本低，產量高，工藝簡單，可以製備出高熔點金屬或合金的奈米微粒及奈米複合材料的優點。但是，它的能耗大、粒度不夠細。粒徑分布範圍寬，容易引入雜質。
田曉風[2]將奈米sic粉與2024鋁合金粉末預混合，然後採用高能球磨工藝製備奈米顆粒均勻分布的復合粉末，後經真空熱壓、熱擠壓制得複合材料。另外，el-eskandaray[3]用高能球磨的方法也成功的合成了有奈米晶特性的sic顆粒增強鋁基奈米複合材料。
2.液氮球磨法
低溫球磨同常溫機械合金化的實質一樣，就是固態反應。在反應過程中，由於球的碰撞，其中粉末混合物顆粒經歷反覆冷焊和斷裂過程。在室溫機械合金化過程中，粉末顆粒不斷地被冷焊和破碎，如果粉末是延性的，則可能導致冷焊過程佔主導地位，從而粉末聚集成團。
而低溫球磨時，由於低溫下破碎過程佔主導地位，使得延性組元斷裂而使產物達到奈米量級。近年來，由於在液氮環境下，低溫反應球磨製備出了具有良好熱穩定性的奈米晶而被關注。首先，在液氮環境下通過機械合金化的方法製備出的奈米晶材料可以減少氧的汙染；其次，在低溫環境下可以通過減少球磨過程中的熱量聚集而改變粉末形變動力學的機理，使粉末在不斷的斷裂和冷焊過程中朝著更容易斷裂的方向發展。
與普通的機械合金化過程相比，低溫球磨具有以下優勢：(1)在液氮中研磨時，液氮與粉末形成料漿，可以消除粉末粘連現象，並提高研磨效率；(2)低溫下研磨對粉末顆粒和晶粒尺寸有明顯的細化作用，可在短時間內迅速細化到室溫機械合金化難以達到的水平；(3)在液氮或者液氬環境下通過機械合金化的方法製備出的奈米晶材料可以減少氧的汙染；(4)在低溫環境下的球磨過程可以通過減少球磨過程中的熱量聚焦而改變粉末形變動力學的機理，使粉末在不斷的斷裂和焊接過程中朝著更容易斷裂的方向發展；(5)體系內含有鋁時，在液氮中研磨將引入奈米aln，al2o3顆粒，從而形成原位自生複合材料。
3.高壓法
肖永亮[4]採用高壓的方法製備了奈米sic顆粒增強鋁基複合材料。將奈米sic粉和純鋁粉在氬氣保護下用球磨方法混料。球磨後粉體材料經冷壓成型，在真空下以50mpa壓力進行熱壓燒結。
發現複合材料組織晶粒尺寸分布均勻而細小，觀察不到增強相。
二、 奈米sic增強鋁基複合材料斷裂韌性的影響因素 [5]
不同屈服強度及應變硬化率的材料，在相同載荷條件下斷裂形式可能完全不同；同種材料,復合比的變化、應力狀態的改變，使裂端空穴擴充套件與斷裂機制會發生重大改變，大量實驗表明，材料在載入過程中，空穴的擴充套件與塑性應變的相互影響會使斷裂過程變得複雜。同時，試件在載入過程中裂端出現的塑性變形大小將不同，從而影響材料的斷裂機制與斷裂形式。
1.奈米sic增強鋁基複合材料斷裂形式
(1)正拉斷，當載入過程塑性應變不大、體積應變較大的情況下，空穴的成核與擴張易於進行，啟裂位置發生在裂端鈍化區應力三維度有極大值處。啟裂方向為該處最大拉應力作用面方向。
(2)剪下斷裂，由於啟裂點的位置不同，剪下實際存在兩種情況一是當載入過程塑性應變較大時，雖然在鈍化區域應力三維度有較大值，存在一定數目的成核空穴，但空穴擴張程度極小，正拉斷不易發生，受空穴存在的影響，剪斷發生在應力三維度有極大值處，啟裂方向為該處最大剪應力方向。二是當載入過程中塑性應變很大時，的塑性變形已使材料內的空穴成核受到阻礙，應力三維度最大處也較小有空穴成核形成，再成為危險點，啟裂方向為該剪應力作用方向．在危險區域出現的區域性化剪下變形形成的剪下帶是導致剪斷旋生的主要因素。
(3)混合型斷裂，在許多情況下斷裂面上正拉伸斷口與剪下斜斷口佔一定區域，啟裂先發生於試件厚度中心，以空穴擴充套件向表面及前方發展，由於試件表面應力三維度變小、塑性變形增大．引起斷裂機制改變，近表面區域為剪斷，啟裂方向較為複雜。
2.影響sic增強鋁基複合材料斷裂韌度的因素分析
材料不同其屈服強度及應變硬化指數均可能不同，相同受力形式下，其斷裂機制則可能不同。屈服強度及麟硬化指數高的材料，裂端塑性變化程度小，易於正拉斷；反之，屈服強度及應變硬化指數低的材料產裂端塑性變形程度大，易於剪下斷裂。復台比的不同，使裂端應力場產生了變化，用應力三維度值的大小可表示三軸應力狀態的不同程度；應力三維度值高，則偏於受拉狀態，材料易於正拉斷；應力三維度值低，則偏於受剪狀態，材料易於剪斷。
具體說來影響因素有：sicp尺寸、數量、分布、形態與表面形態、基體的化學成份、熱處理狀態、mmcs的加工過程等。
(1)顆粒尺寸對複合材料斷裂韌度的影響
在sicp體積含量相同的情況下，顆粒的尺寸對斷裂韌度的影響很大，顆粒過大時易產生低應力斷裂，過小時易產生團聚現象。團聚顆粒內部聯接較弱，在其後的變形中會出現重排，形成較大的孔洞。團聚顆粒周邊的基體承受比無團聚顆粒附近基體更大的應力，因為團聚顆粒承載能力下降。
小顆粒sicp重排在基體晶粒邊界，部分sicp聚集，顯微孔洞在此形成，導致應力集中．當sicp尺寸大於2um後，斷裂過程中由基體斷裂控制變為顆粒斷裂控制。大尺寸sicp本身存在更多缺陷，更易在較小的應力下開裂。在乙個較為臺理的尺寸範圍內，尺寸越小複合材料的斷裂韌度就越好，這是因為顆粒越小，顆粒間的平均距離越短，對位錯運動的約束增強，顆粒通過介面以機械約束的方式，對基體變形的限制範圍也越大，從而強度更高。
(2)顆粒含量對複合材料斷裂韌度的影響
sicp含量增加，在製備過挫中易引起顆粒聚集，從而造成「顯微疏鬆」成為應力集中源，在變形時易使材料內部損傷。造成內裂紋以致連通紋，在加工過程中聚集的顆粒之間發生相對滑動而萌生裂紋。從另乙個角度來說．高含量顆粒複合材料的基體中已存在的剪應變要人火高於低顆粒含量復台材料的基體，微裂紋的生成能和擴充套件能較低因此，在製備sicp增強鋁基復臺材料時應使用體積分數低的sicp增強相顆粒。
(3)顆粒的形狀對複合材料斷裂韌度的影響
有限元計算結果表明，當顆粒形狀由球形變為梭形時，在顆粒尖角處應力集中過大。即使復台材料介面結合良好，顆粒尖角在外加應變水平較低時也會出現孔洞而斷裂。而經鈍化處理的sicp由於尖角處的應力集中減小，可有效提高複合材料的塑性。
(4)由於增強相的存在而造成的應力集中
基體的變形將外加應力傳遞到sicp上，增強相中部的應力達到5倍於基體的應力強度，這種應力傳遞是通過介面剪下進行的。levy和papaxian通過有限元分析指出，在由於增強體存在造成的應力集中區域附近，在載入過程中基體流動受到促進，但也有可能由於增強相和基體的不匹配，導致在增強相附近及該部位的基體較大的應力集中。
(5)由於增強相和基體熱膨脹係數不同導致的熱應力
複合材料從高溫冷卻後，熱應力在介面附近基體中得到鬆馳井在介面附近的基體中產生大量的位錯，位錯密度隨離開介面的距離增大而迅速減小。經過t6處理後。這些位錯成為析出相的優先形核位置，從而在離介面一定距離的基體中形成無析出帶，降低了該區的強度，基體的失效將首先發生在該處。
(6)熱處理工藝對複合材料斷裂韌度的影響
由於基體合金的屈服應力和加工硬化速度決定著基體承受應力的能力。也就決定著微裂紋或空洞形核所導致的失效以及它在高度約束條件下基體的流變能力。在複合材料中，不同的熱處理工藝會使基體合金的屈服應力差異較大、應變集中狀況也不同，對複合材料斷裂韌度的影響極大。
熱處理有利於提高複合材料的斷裂韌度，其影響主要是時效作用。加入sicp顆粒後，其位錯密度增加，時效促使其瀰散相加速析出。lewandowski等發現al-zn-mg-cn/20前者為廣泛的顆粒斷裂，而後者為近sicp/al基體介面處的斷裂。
自然時效與人為時效相比較，自然時效態由於水淬時造成的sicp處於壓應力狀態比t6態更大，顆粒的斷裂機率更小，人工時效比自然時效狀態下的斷裂韌度高，t6熱處理工藝比t4熱處理工藝更能提高複合材料的斷裂韌度。
(7)基體的化學成份對複合材料斷裂韌度的影響
據研究表明，在增強相sicp的尺寸、含量及形狀已定的情況下，基體的化學成份對複合材料的斷裂韌度也有一定的影響，其實驗所用樣品及實驗結果如表l和表2所示。從表2中可以看出mg-al(sic)的主應力口σb與mg-al-ca-(sic)的主應力σb近似，而其屈服應力σ高於mg-al-ca-(sic)的屈服應力σ，延伸應力σ低於mg-al-ca-(sic)的延伸應力σ。由此可見，複合材料的機械效能隨基體臺金成份的變化而變化。
3.改善奈米sic增強鋁基複合材料低強度與塑性的幾點設想
影響鋁基複合材料塑性的主要因素有3個：顆粒強度、介面粘結強度、基體韌性可以通過選擇合適的材料製備和加工工藝，控制基體合金的特性、增強相的含量、形狀、尺寸等方法來改善鋁基複合材料的塑性。
(1)採用合理的製備工藝。製備過程中減少氧化、避免sicp偏聚及有害的介面反應、減少雜質與氣體疏鬆、改善增強體與基體的潤濕性、增大冷速使基體晶粒細小。如選用噴射沉積法製備鋁基複合材料壞料。
(2)對sicp進行預處理，合理控制sicp的含量、形狀、尺寸。如通過sicp預處理鈍化尖角；選擇合理的顆粒尺寸，使sicp在製備與變形過程中既不會因尺寸過小而聚集，也不會因尺寸過大而容易斷裂。
(3)盡可能建立影響sic鋁基複合材料斷裂韌性的模型，如在基體合金化學成份一定的前提下建立增強相含量、形狀以及尺寸對強度與韌性的影響模型，單一考慮其中的兩個因素的互相影響可建立二維座標在平面中找到一種表示；若考慮三者之間的相互影響。則可建立三維座標，在空間某乙個區域(曲面)內利用高斯公式或格林公式加之其它的輔助方法找到乙個較為理想的表示，當然其複雜性將遠遠超過兩個因素存在時模型的建立。這種理論上的假設有數學依據，即可以在空問某一區域找到乙個「最優值」。
三、綜合評價與展望
如何將奈米sic單元體分散在鋁基體中構成複合材料，使之不團聚而保持奈米尺寸的單個體，以充分發揮其奈米效應是合成鋁基奈米複合材料必須解決的首要問題。但現今為止，還沒找到十分有效的分散方法可以對團聚狀態的奈米粉體在鋁基體中進行分散。
採用固態法製備複合材料時，粗粉末經過高強度機械球磨產生大量塑性變形 ，並產生高密度位錯。初期，塑性變形後的粉末中位錯先是紛亂地糾纏在一起，形成「位錯纏結」。隨著球磨強度的增加，粉末變形量增大，纏結在一起的位錯形成「位錯胞」，高密度位錯主要集中在胞的周圍區域，形成胞壁。
隨著機械化強度進一步增加，粉末變形量增大，「位錯胞」的數量增多，尺寸減小。球磨時間、磨球的球徑和轉速、球磨氣氛以及球磨過程中帶進的雜質都會影響球磨的效果 。
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