金属基复合材料的制备工艺原理ppt课件.ppt

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1、第三章金属基复合材料的制备方法增强体AlMgTiCu…SiCAl2O3B4CC…性能设计物理性质化学性质力学性质…种类形态尺寸分布…制备工艺界面金属基复合材料应用技术的关键问题：低成本、高品质的制备与成型技术；复合材料界面状态调控问题；复合材料性能设计问题；基体金属基复合材料3.1概述金属基复合材料制造技术是影响金属基复合材料迅速发展和广泛应用的关键问题。金属基复合材料的性能、应用、成本等在很大程度上取决于金属基复合材料的的制造方法和工艺。目前虽然已经研制出不少制造方法和工艺，但仍存在一系列问题。因此,研究发展有效的金属基复合材料制造方法一直是金属基复合材料研究中最重要

2、的问题之一。根据各种方法的基本特点，把金属基复合材料的制备工艺分为四大类：(1)固态法：粉末冶金、热压法和热等静压法、扩散结合、轧制法、挤压和拉拔法、爆炸成型法；(2)液态法：真空压力浸渗法、挤压铸造法、无压渗透法、搅拌铸造法、液态金属浸渗法。(3)喷射与喷涂沉积法；(4)新型方法：原位自生成法，放电等离子烧结(SPS)、物理气相沉积法、化学气相沉积法、化学镀和电镀法及复合镀法等。常用的金属基复合材料制备工艺1975年大众汽车公司Lupo汽车后制动鼓20vol.%SiC/A359铝合金哈勃太空望远镜天线波导桅杆P100碳纤维/6061铝合金1990年1999年航天飞机主

3、货舱支柱50vol.%硼纤维/6061金属基复合材料的制备连续增强相复合材料的制备工艺铝合金——固态、液态法碳纤维镁合金——固态、液态法硼纤维钛合金——固态法SiC纤维高温合金——固态法氧化铝纤维金属间化合物——固态法不连续增强相复合材料的制备工艺铝合金—固态、液态、原位生长、喷射成型法颗粒镁合金—液态法晶须钛合金—固态、液态法、原位生长法短纤维高温合金—原位生长法金属间化合物—粉末冶金、原位生长法制造技术应具备的条件(1)使增强材料均匀地分布金属基体中，满足复合材料结构和强度要求;(2)能使复合材料界面效应、混杂效应或复合效应充分发挥;(3)能够充分发挥增强材料对基休

4、金属的增强、增韧效果;(4)设备投资少，工艺简单易行，可操作性强；便于实现批量或规模生产;(5)能制造出接近最终产品的形状，尺寸和结构，减少或避免后加工工序.金属基复合材料制备的关键性技术在高温下易发生不利的化学反应;增强材料与基体浸润性差;增强材料在基体中的分布。固态法：是指基体处于固态制备金属基复合材料的方法。整个工艺过程处于较低的温度，金属基体与增强物均处于固体状态。由于温度较低，金属与增强物之间的界面反应不严重。粉末冶金法、热压法、热等静压法、扩散结合、轧制法、热挤压法、拉拔法等均属于固态复合成型方法。3.2固态法是最早用来制备金属基复合材料的方法。早在1961

5、年，Kopenaal等人就利用粉末冶金法制备了碳纤维增强的铝基复合材料。但由于性能较差，这种方法已经不用来制备长纤维增强的复合材料，而主要用于颗粒或晶须增强的金属基复合材料。3.2.1粉末冶金法粉末冶金是用于制备与成型非连续增强型金属基复合材料的一种传统的固态工艺法。生产陶瓷有相似的地方利用粉末冶金原理，将基体金属粉末和增强材料按设计要求的比例在适当的条件下均匀混合，然后再压坯、烧结或挤压成型，或直接用混合粉料进行热压、热轧制、热挤压成型，也可将混合料压坯后加热到基体金属的固-液相温度区间内进行半固态成型，获得复合材料或制件。粉末冶金可用于短纤维、颗粒或晶须增强的金属基

6、复合材料。3.2.1粉末冶金法颗粒（晶须）合金粉末混合热压冷压-烧结封装除氧挤压毛坯或零件粉末冶金法的工艺流程粉末冶金工艺的基本工序是：1、原料粉末的制备现有的制粉方法大体可分为两类：机械法和物理化学法。而机械法可分为：机械粉碎及雾化法；物理化学法又分为：电化腐蚀法、还原法、化合法、还原-化合法、气相沉积法、液相沉积法以及电解法。不锈钢真空球磨罐QM-星行球磨机2、压制成坯块成型的目的是制得一定形状和尺寸的压坯，并使其具有一定的密度和强度。成型的方法基本上分为加压成型和无压成型。加压成型中应用最多的是模压成型。液压机原理图烧结是粉末冶金工艺中的关键性工序。成型后的压坯通

7、过烧结使其得到所要求的最终物理机械性能。烧结又分为单元系烧结和多元系烧结。对于单元系和多元系的固相烧结，烧结温度比所用的金属及合金的熔点低；对于多元系的液相烧结，烧结温度一般比其中难熔成分的熔点低，而高于易熔成分的熔点。除普通烧结外，还有松装烧结、熔浸法、热压法等特殊的烧结工艺。温度,时间,气氛.3、坯块的烧结烧结后的处理，可以根据产品要求的不同，采取多种方式。如精整、浸油、机加工、热处理及电镀。此外，近年来一些新工艺如轧制、锻造也应用于粉末冶金材料烧结后的加工，取得较理想的效果。致密化：加热，加压（热挤压）4、产品的后序处理烧结温度低于