金属基复合材料课件

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1、金属基复合材料1随着现代科学技术的飞速发展，人们对材科的要求越来越高。在结构材料方面，不但要求强度高，还要求其重量要轻，尤其是在航空航天领域。金属基复合材料正是为了满足上述要求而诞生的。一、金属基复合材料概述2金属基复合材料(MMC)，这一术语包括很广的成分与结构，共同点是有连续的金属基体（包括金属间化合物基体）。目的：把基体的优越的塑性和成形性与强化体的承受载荷能力及刚性结合起来。把基体的高热传导性与强化体的低热膨胀系数结合起来。3金属基复合材料相对于传统的金属材料来说，具有较高的比强度与比刚度；而与树脂基复合材料相比，它又具有优良的导电性与耐热性；与陶瓷基材料相

2、比，它又具有高韧性和高冲击性能。4金属基复合材料的例子可追溯到古文明时期。在土耳其发现的公元前7000年的铜锥子，它是经过反复拓平与锤打研制成的。在这个过程个，非金属夹杂物被拉长。弥散强化金属材料：始于1924年，Schmit关于铝／氧化铝粉末烧结，导致上世纪50及60年代的广泛研究。沉淀强化的理论开始于30年代，并在以后的几十年里得到了发展。5金属基复合材料真正的起步是在20世纪50年代末或60年代初。美国国家航空和宇航局(NASA)成功地制备出W丝增强的Cu基复合材料，成为金属基复合材料研究和开发的标志性起点。随后，对纤维金属基复合材料的研究在20世纪60年代迅

3、速发展起来。那时，主要的力量集中在以钨和硼纤维增强的铝和铜为基的系统。在这种复合材料里，基体的主要功能在于把载荷传递和分配给纤维。增强体的体积分数一般都很高(约40％-80％)，得出的轴向性能都很好，因而基体的组织与强度似乎是次要的。6关于连续纤维增强的复合材料的研究在70年代里有点滑坡，主要归咎干该材料的昂贵价格和受生产制造的限制。涡轮发动机的各个部件对于高温高效性材料的不断需求，触发了对金属基复合材科特别是钛基材料的广泛兴趣的复苏。7由于金属基复合材料具有极高的比强度、比刚度，以及高温强度，首先在航空航天上得到应用，今后也将在航空航天领域占据重要位置。随后，在汽

4、车、体育用品等领域也得到了应用，特别是晶须增强复合材料和颗粒增强复合材料在日本的民用领域得到较好的应用。8金属基复合材料的研究重点：1）不同基体和不同增强相复合效果、复合材料的设计和性能；2）增强相/基体的界面优化、界面设计；3）制备工艺的研究，以提高复合材料的性能和降低成本；4）新型增强剂的研究开发；5）复合材料的扩大应用。9一、金属基复合材料概述金属基复合材料的分类按增强材料分类：颗粒、晶须增强金属基复合材料纤维增强金属基复合材料10金属基粒子复合材料又称金属陶瓷，是由钛、镍、钴、铬等金属与碳化物、氮化物、氧化物、硼化物等组成的非均质材料。碳化物金属陶瓷作为工具

5、材料已被广泛应用，称作硬质合金。硬质合金通常以Co、Ni作为粘结剂，WC、TiC等作为强化相。硬质合金组织(Co+WC)硬质合金铣刀11纤维增强金属基复合材料金属的熔点高，故高强度纤维增强后的金属基复合材料（MMC）可以使用在较高温的工作环境之下。常用的基体金属材料有铝合金、钛合金和镁合金。作为增强体的连续纤维主要有硼纤维、SiC和C纤维；Al2O3纤维通常以短纤维的形式用于MMC中。MMC的SEM照片12按基体材料分类：铝基复合材料镁基复合材料钛基复合材料高温合金基复合材料金属间化合物基复合材料13按用途分类：结构复合材料：高比强度、高比模量、尺才稳定性、耐热性等

6、是其主要性能特点。用于制造各种航天、航空、汽车、先进武器系统等高性能结构件。功能复合材料：高导热、导电性、低膨胀、高阻尼、高耐磨性等物理性能的优化组合是其主要特性，用于电子、仪器、汽车等工业。强调具有电、热、磁等功能特性智能复合材料：强调具有感觉、反应、自监测、自修复等特性。应当注意，功能复合材料和智能复合材料容易混淆。14二、金属基复合材料的制备工艺1、金属基复合材料制备工艺的选择原则：1）基体与增强剂的选择，基体与增强剂的结合；2）界面的形成机制，界面产物的控制及界面设计；3）增强剂在基体中的均匀分布；4）制备工艺方法及参数的选择和优化；5）制备成本的控制和降低

7、，工业化应用的前景。15金属基复合材料是怎么得到的？？？16金属基复合材料制备工艺的分类：1）固态法：真空热压扩散结合、超塑性成型/扩散结合、模压、热等静压、粉末冶金法。2）液态法：液态浸渗、真空压铸、反压铸造、半固态铸造。3）喷射成型法：等离子喷涂成型、喷射成型。4）原位生长法。17连续增强相金属基复合材料的制备工艺铝合金—固态、液态法镁合金—固态、液态法钛合金—固态法高温合金—固态法金属间化合物—固态法碳纤维硼纤维SiC纤维Al2O3纤维……18不连续增强相金属基复合材料的制备工艺铝合金—固态、液态、原位生长、喷射成型法镁合金——液态法钛合金——固态、液态法