金属基复合材料界面

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1、华东理工大学2012－2013学年第二学期《金属基复合材料》课程论文2013.6班级复材101学号10103638姓名温乐斐开课学院材料学院任课教师陈麒成绩论文题目：浅谈金属基复合材料界面特点、形成原理及控制方法论文要求：一、在下列题目中选择一题作为课程论文题予以答题l金属基复合材料界面特点、形成原理和控制方法。l阐述一种液态法制造工艺及讨论工艺条件对金属基复合材料性能的影响。l长纤维增强金属基复合材料设计中主要影响因素和解决方法（举例说明）。二、课程论文形式要求完整的课程论文要有题目，摘要，正文和参考

2、文献四个部分组成。正文字数不少于1500字。三、课程论文格式要求nA4纸，单面打印。n页面设置：左、右、下边距为2.5厘米，上边距为2.8厘米。n正文用宋体小4号，字间距设置为“标准”，段落设置为“1.25倍行距”。正文中所有非汉字均用TimesNewRoman体。表名位于表的正上方，用宋体小五号粗体，图的大小不超过8X8cm，图名位于图的正下方，用宋体小五号粗体。n数学公式用斜体，须有编号。若有参考文献，其格式为“参考文献”居中，用黑体小4号，著录的内容应符合国家标准（参见《华东理工大学学报》）。四、

3、完成时间n6月19日中午11:00前交至各班学习委员后送校和平楼303室。教师评语：教师签字：年月日浅谈金属基复合材料界面特点、形成原理及控制方法摘要金属基复合材料都要在基体合金熔点附近的高温下制备，在制备过程中纤维、晶须、颗粒等增强体与基体将发生程度不同的相互作用和界面反应，形成各种结构的界面。界面结构和性能对金属基复合材料的性能起着决定性作用。深入研究和掌握界面反应和界面影响性能的规律，有效地控制界面的结构和性能，是获得高性能金属基复合材料的关键。本文简单讨论一下金属基复合材料的界面反应、界面对性能

4、的影响以及控制界面反应和优化界面结构的有效途径等问题。前言由高性能纤维、晶须、颗粒与金属组成的金属基复合材料具有高比强度、高比模量、低热膨胀、耐热耐磨、导电导热等优异的综合性能有广阔的应用前景，是一类正在发展的重要高技术新材料。随着金属基复合材料要求的使用性能和制备技术的发展，界面问题仍然是金属基复合材料研究发展中的重要研究方向。特别是界面精细结构及性质、界面优化设计、界面反应的控制以及界面对性能的影响规律等，尚需结合材料类型、使用性能要求深入研究。金属基复合材料的基体一般是金属、合金和金属间化合物，其

5、既含有不同化学性质的组成元素和不同的相，同时又具有较高的熔化温度。因此，此种复合材料的制备需在接近或超过金属基体熔点的高温下进行。金属基体与增强体在高温复合时易发生不同程度的界面反应；金属基体在冷凝、凝固、热处理过程中还会发生元素偏聚、扩散、固溶、相变等。这些均使金属基复合材料界面区的结构十分复杂，界面区的结构及组成明显不同于基体和增强体，其受到金属基体成分、增强体类型、复合上艺参数等多种因素的影响。在金属基复合材料界上出现材料物理性质（如弹性模量、线胀系数、热导率、热力学参数）和化学性质等的不连续性，

6、使增强体与基体金属形成了热力学不平衡的体系。因此，界面的结构和性能对金属基复合材料中的应力和应变的分布、导热和导电、热膨胀性能、载荷传递及断裂过程都起着决定性作用。针对不同类型的金属基复合材料，深入研究界面精细结构、界面结构和性能优化与控制途径，以及界面结构性能的稳定性等，是金属基复合材料发展中的重要内容。图1：制备关系图正文部分1.金属基复合材料界面特点与形成原因由于金属基复合材料必须在高温下制备，基体与增强体之间的界面反应：溶解、扩散、元素偏聚等很难避免，界面反应及作用的程度与基体、增强体的类型、化

7、学、物理性质及制备工艺参数密切相关。集体和增强体一旦选定，制备过程就决定界面结构和性能，特别是制备时的温度和高温下暴露的时间（保温及冷却过程）。温度越高，停留时间越长，界面反应及作用越严重。比较好的金属基复合材料界面应该是起到良好地粘结基体与增强材料但是又不能过分发生反应，不能产生大量的化合物、气泡以及出现应力集中等不良状况。界面的结构和性能对复合材料中应力、应变分布、导热、导电、热膨胀性能、载荷的有效传递、断裂过程均起着决定性的作用。金属基复合材料界面除了机械结合、溶解与润湿结合、反应结合、交换反应结

8、合和混合结合外，还有氧化物结合。（1）机械结合：基体与增强体之间仅仅依靠纯粹的粗糙表面相互嵌入（互锁）作用进行连接，成为机械结合或机械互锁。纤维的表面粗糙度有助于基体的嵌合，基体的收缩有助于对纤维箍紧。事实上，纯粹的机械结合（即无任何化学作用）是不存在的。基体与增强体之间总会有弱的范德华力存在，故机械结合更确切地将是机械结合占优势的一种结合而大多情况下是机械结合与反应结合并存的一种混合结合。另外，机械结合只有当平行于界面施加作用力时候，其传