環(huán)氧板定向凝固法應(yīng)用于共晶(偏晶)合金體系,通過控制共晶合金凝固過程中的凝固方向,在基體中定向凝固析出排列整齊的類似纖維的條狀或片層狀共晶增強(qiáng)體，制備得到金屬基復(fù)合材料。定向凝固法一般采用感應(yīng)線圈加熱，當(dāng)鑄型型殼被預(yù)熱到一定過熱溫度后,澆人過熱的合金液,將鑄型以一定的速度向下拉出，經(jīng)過冷卻圈時(shí)得到一定的溫度梯度,形成定向凝固自生共晶復(fù)合材料，整個(gè)過程需要在真空或惰性氣氛保護(hù)下進(jìn)行。


環(huán)氧板定向凝固法的關(guān)鍵工藝參數(shù)主要有兩個(gè):①凝固過程中固/液界面前沿液相中的溫度梯度;②固-液界面的推進(jìn)速度，即凝固速度。通過控制不同的工藝參數(shù),纖維狀共晶的尺寸可在 1 μm至數(shù)百微米之間變化，以及體積分?jǐn)?shù)可在百分之幾至百分之二十間變化。為了維持穩(wěn)定的固液界面，保證共晶能夠穩(wěn)定的定向凝固，凝固速度通常需要非常慢(1~5cm/h)。一般而言，為了使增強(qiáng)體成共晶桿狀而不是片層狀，提高增強(qiáng)效果，需要有大的溫度梯度和較低的 凝固速度。

與傳統(tǒng)復(fù)合材料相比，定向凝固共晶環(huán)氧板材料有以下優(yōu)點(diǎn):①由于第二相是在凝固過程中結(jié)晶析出的，界面結(jié)合良好,結(jié)合強(qiáng)度高，有利于載荷的傳遞,同時(shí)避免了傳統(tǒng)復(fù)合材料的界面潤濕、反應(yīng)等問題;②由于兩相是在高溫接近平衡條件下緩慢生長而成的，兩相界面能低，具有很好的熱穩(wěn)定性;③通過控制工藝參數(shù),使得增強(qiáng)體分布均勻，且避免了傳統(tǒng)復(fù)合材料制備過程對(duì)增強(qiáng)體的損害。

定向凝固共晶環(huán)氧板材料界面結(jié)合良好，在接近共晶熔點(diǎn)的高溫下仍能保持高的強(qiáng)度、良好的抗疲勞和抗蠕變性能,但其生產(chǎn)周期長，生產(chǎn)成本很高，主要用于高溫條件下對(duì)性能要求很高的高溫結(jié)構(gòu)部件，如航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片等。常用的基體金屬為鎳基和鈷基合金。該方法也存在很多不足:①為了確?？刂莆⒂^組織，需要非常慢的凝固速度;②合金體系的選擇限制很大，只有共晶或偏晶系的合金才有可能;③對(duì)增強(qiáng)材料的體積分?jǐn)?shù)有很大限制，體積分?jǐn)?shù)高時(shí)第二相呈片層狀而不是纖維狀，對(duì)復(fù)合材料性能不利等。

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