复合材料制造方法课件

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1、第六章金属基复合材料制造方法1前言第一节　金属基复合材料制造的难点及解决的途径第二节　金属基复合材料制造方法的分类第三节　纤维预成形体的排布层合第四节　固相法第五节　液态法第六节　其他复合制造方法第七节　纤维增强金属基复合材料制备方法第八节　分散强化金属基复合材料的复合成形第九节　颗粒增强金属基复合材料的复合成形第十节　金属基混杂复合材料第十一节　金属基复合材料的二次加工本章作业与思考题金属基复合材料的制造方法及特性材料学院2教师：孙继兵前言虽然现有金属冶金工业中采用的粉末冶金、铸造、挤压、轧制等常规方法也被利用制造金

2、属基复合材料，但金属基复合材料的制造方法有其特殊的要求，在选用制造方法时需认真考虑。其主要要求为：1)制造过程中要使增强物按设计要求在金属基体中均匀分布。如连续纤维的分布及方向、一定的体积分数等，颗粒、晶须、短纤维等均匀分布于基体中；2)制造过程不造成增强物和金属基体原有性能的下降，特别是避免高性能连续纤维的损伤，使增强物和金属的优良性能得以叠加和互补；3)制造过程中应避免各种不利的反应发生，如基体金属的氧化、基体金属与增强物之间的界面反应等。要求通过合理选择工艺参数获得合适的界面结构和性能，使增强物的性能和增强效果得以充分

3、发挥，以及金属基复合材料组织性能的稳定；4)制造方法应适合于批量生产，尽可能直接制成接近最终形状尺寸的金属基复合材料的零件。材料学院3教师：孙继兵不同类型的金属基复合材料的制造方法差别不同类型的金属基复合材料，其制造方法上有很大差别，需考虑金属基体和增强物类型、物理、化学特性、化学相容性等。连续纤维增强金属基复合材料的制造难度最大，将纤维以一定的含量、排列方向，分布在金属基体中，需要采用一些特殊的方法。如固态扩散粘结、液态金属浸渍等。而制造颗粒、晶须增强金属基复合材料相对容易一些，可选用现有常规冶金方法，如粉末冶金、挤压、铸

4、造等方法来制备，适合于批量生产。返回本章材料学院4教师：孙继兵第一节　金属基复合材料制造的难点及解决的途径金属基复合材料的制造比树脂基复合材料要复杂和困难得多，这与金属固有的物理、化学特性有关。基体金属一般均具有较高的熔化温度，在室温时呈致密的固体。要把大量尺寸细小的纤维、晶须、颗粒等增强物按一定比例的含量、分布、排列方向与金属基体复合在一起，难度很大。增强物与金属基体复合在一起的必要条件是：(1)金属必须具有足够的流动性、成型性，使金属能浸渗和充填到增强物之间与增强物复合在一起；(2)基体金属与增强物要有良好的浸润性，否则

5、难以复合在一起。因此金属基复合材料的制备必须在高温下(熔点以上温度或接近熔点温度)进行。但在高温下金属的化学活性也随温度升高而增加，产生一些不利的化学反应。制备金属基复合材料的主要困难有：材料学院5教师：孙继兵制备金属基复合材料的主要困难(一)金属基复合材料在高温制造时将发生严重的界面反应、氧化反应等有害的化学反应。在高温下制备会发生基体金属氧化、元素烧损、纤维氧化损伤等不利的化学反应。(二)金属基体与增强物之间浸润性差，甚至不浸润；(三)将增强物按设计要求的含量、分布、方向均匀地分布在金属基体中。返回本章材料学院6教师：孙

6、继兵第二节　金属基复合材料制造方法的分类(一)固态法将金属粉末或金属箔与增强物(纤维、晶须、颗粒等)按设计要求以一定的含量、分布、方向混合排布在一起，再经加热、加压，将金属基体与增强物复合粘结在一起，形成复合材料。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。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、轧制法、拉拔法等等均属于固态复合成型方法。材料学院7教师：孙继兵(二)液态金属法液态金属法：金属基体处于熔融状态下与固体增强物复合在一起的方法。特点：金属在熔融态流动性好，在一定的外界条件下

7、容易进入增强物间隙中。为了克服金属基体与增强物浸润性差，可采用加压浸渗。金属液在超过某一临界压力时，金属液能渗入微小的间隙，形成复合材料。也有通过纤维、颗粒表面涂层处理实现金属液与增强物的自发浸润，如制备碳／铝复合材料时用的Ti-B涂层法。液态法制造金属基复合材料时，制备温度高，易发生严重界面反应，有效控制界面反应，是液态法的关键。液态法可用来直接制造复合材料零件，也可用来制造复合丝、复合带、锭环等作为二次加工或零件的原料。挤压铸造法、真空吸铸、液态金属浸渍法、真空压力浸渍法、搅拌复合法等等均属于液态法。材料学院8教师：孙继

8、兵(三)自生成法及其他制备法自生成法：在基体金属内部通过加入反应元素，或通入反应气体在液态金属内部反应，产生微小的固态增强相，一般是金属化合物TiC，TiB2，Al2O3等微粒起增强作用。通过控制工艺参数获得所需的增强物含量和分布。反应自生成法制备的复合材料中的增强物不是外加的而是在高温下