预热二氧化硅颗粒是关键的准备步骤，旨在优化陶瓷增强体与金属基体之间的界面。通过在坩埚或马弗炉中将颗粒加热到高温（例如 800 °C），可以从根本上改变其表面状况，以提高与熔融锌合金的润湿性。此过程还可以消除吸附的气体和杂质，这对于防止最终复合材料中的结构缺陷至关重要。
搅拌铸造的成功依赖于清洁、反应性的界面；预热起到净化和活化作用，可防止气孔产生，并确保材料致密、机械性能良好。
增强颗粒-基体界面
二氧化硅颗粒与熔融锌之间的物理结合决定了复合材料的强度。
提高润湿性
由于表面张力和温度差异，熔融金属通常难以附着在陶瓷表面上。预热二氧化硅可最大限度地减小热失配，使液态合金能够更有效地铺展并“润湿”颗粒表面。
促进附着
如果没有充分润湿，颗粒可能会结块或被熔体排斥。预热的表面有助于颗粒均匀分布，这对于材料性能的一致性至关重要。
清除污染物和缺陷
复合材料的质量取决于其不存在的物质——即空隙和杂质。
去除吸附的气体
二氧化硅颗粒自然会吸引并保留周围大气中的气体和水分层。如果这些颗粒在未预热的情况下添加到熔体中，所捕获的气体会迅速膨胀，在金属内部产生空隙和气孔。
烧掉杂质
表面污染物，如有机残留物或灰尘，会阻碍结合。高温处理可有效将其烧掉，确保金属直接与二氧化硅基材结合，而不是与一层污垢结合。
防止裂纹和气孔
在搅拌铸造过程开始前消除气体逸出源，可以消除气孔产生的主要原因。这会导致微观结构致密，没有通常由气体夹杂引起的内部裂纹。
了解工艺权衡
虽然预热对于质量至关重要，但它也会带来必须管理的特定后勤挑战。
操作复杂性
将高温炉（高达 800 °C）集成到铸造生产线中会增加能耗和生产时间。需要精确同步，以确保颗粒在不显著损失热量的情况下转移到熔体中。
安全与操作
在这些极端温度下处理颗粒状材料存在安全风险。操作员必须使用专用设备和规程来转移二氧化硅，同时避免暴露于高温危险或让颗粒重新吸附空气中的水分。
优化您的铸造工艺
为了获得最高质量的锌-二氧化硅复合材料，请根据您的具体生产目标调整预热策略。
- 如果您的主要重点是机械强度：确保颗粒达到高温（约 800 °C），以最大限度地提高润湿性和界面结合强度。
- 如果您的主要重点是减少缺陷：优先考虑预热循环的持续时间，以确保完全去除所有吸附的气体和水分。
将预热视为强制性的净化步骤，而不是一项建议，就能为高性能、无缺陷的复合材料奠定基础。
总结表：
| 关键因素 | 对铸造质量的影响 | 预热的作用 |
|---|---|---|
| 润湿性 | 决定颗粒-基体附着力 | 最大限度地减小热失配，以便更好地铺展液体 |
| 吸附的气体 | 导致内部空隙和气孔 | 在引入熔体之前排出水分和气体 |
| 表面纯度 | 阻碍结合（灰尘/有机物） | 高温处理可烧掉有机污染物 |
| 微观结构 | 影响裂纹的形成 | 确保颗粒致密、均匀分布 |
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参考文献
- Victor Ekene Ogbonna, S. O. Adeosun. Evaluation of the Microstructural, Mechanical, Tribological, and Corrosion Properties of Zinc-Based Composites Reinforced Silica Beach Sand Particulates. DOI: 10.1007/s40735-025-00949-2
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