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1、纤维增强铝基复合材料的发展现状●综述●纤维增强铝基复合材料的发展现状董天顺,崔春翔,刘双劲,薛海涛(河北工业大学材料学院,天津300130)摘要:从纤维增强铝基复合材料组成的角度出发,对该材料的发展现状进行了综述.首先简要介绍了常用纤维增强体的制备方法和性能特点,随后概述了纤维增强铝基复合材料的主要制造方法以及各种常见纤维增强复合材料的性能特点和应用现状,最后讨论了目前存在的问题及发展趋势.关键词:铝基复合材料;纤维;增强;应用中圈分类号:TB331文献标识码:A文章编号:1001.3814(2006)06.0049.03Adv
2、ancementofFiber-reinforcedAluminiumMatrixCompositesDONGTian-shun,CUIChun-Xiang,U[UShuang-jin,XUEHai.tao(&ZofM~idScienceandEngineering,HebeiUniversityofTechnology,Tianjin300130.China)Abstract:Fromthepointofviewofconstruction,theprogressoffiberreinforcedaluminiumma
3、trixcompositeswasreviewed.Thepreparationandpropert)rofsomefiberwerebrieflyintroduced.Subsequently,themanufacture,performanceandapplicationofsomecommonfiber-reinforcedaluminiummatrixcompositesweresummarized.Intheend,currentproblemandtrendoffiberreinforcedaluminiummatr
4、ixcompositeswerediscussed.Keywords:aluminiummatrixcomposites;fiber;reinfome;application金属基复合材料(MMC.)自问世以来就以其优异的性能受到广泛的关注.而其中又以纤维增强金属基复合材料研究开发应用的最早.力学性能也是最好的【1].由于纤维增强铝基复合材料具有高的比强度,比刚度,优异的耐高温性.以及良好的导电,导热,耐磨,抗疲劳性和尺寸稳定性.因此已在航空航天,汽车,机械等领域显示出巨大的应用潜力阁.1纤维增强体的制备方法及特点连续纤维是载荷
5、的主要承载体,连续纤维本身的强度,模量是复合材料整体性能的决定性因素,因此选用高性能的纤维增强体是获得高性能纤维增强铝基复合材料的前提.铝基复合材料对纤维增强体的要求主要有:高比强度,高比模量,高长径比,与基体相容性好,成本较低,工艺性好,高温抗氧化性好,不污染环境等,特殊用途时还要求具有良好的导热,导电性能【3].目前,用于铝基复合材料的增强纤维主要有收稿日期:2005.12.08作者简介:~(1968.),男,河北唐山人,讲师,博士研究生;电话:13920786368;E-mail:dongtianshun@eyou,eom
6、以下几种.1.1硼纤维硼纤维是最早用于高性能复合材料的增强纤维【3].硼纤维采用化学气相沉积方法(CVD)制备.它具有强度高,模量高,密度小,与金属基体之间的润湿性较好且反应性较低,纤维直径较大等优点,但在空气中的拉伸强度随温度升高而降低.硼纤维的主要缺点是价格昂贵,主要原因是CVD法制造纤维的生产率很低.而且由于硼纤维直径较大,对表面损伤非常敏感,制成复合材料时在纤维的纵向容易断裂.易氧化分解.为避免硼纤维增强金属时发生不良的界面反应,通常在纤维表面覆有碳化硼(B4C)或碳化硅(sic)涂层.1.2碳纤维碳(石墨)纤维是高性能
7、复合材料最常用,最重要的增强体.碳纤维是由不完全石墨结晶沿纤维轴向排列的一种多晶纤维.化学组成中C元素含量在95%以上【4].极高模量的碳纤维可以通过有机先驱丝氧化,碳化和随后的高温石墨化的方法来制造.常用的碳纤维有聚丙烯腈(PAN)纤维,沥青纤维和粘胶丝.目前PAN碳纤维占主流地《热加工工艺》2006年第35卷第6期49位.产量占碳纤维总量的90%以上,粘胶丝碳纤维还不足1%m.碳纤维密度小,具有优异的力学性能,耐热和耐腐蚀性能,以及很好的导热,导电性能,是目前可作MMC.增强物的高性能纤维中价格最便宜的一种(其价格约为硼纤维
8、的十分之一[2]).但是在高温下与金属有不同程度的界面反应,严重损伤纤维,因此需进行表面涂层处理.1.3碳化硅纤维碳化硅纤维具有高强度,高模量,良好的高温性能和化学稳定性.碳化硅纤维是一种多晶纤维.分为有芯和无芯两种,有芯碳化硅纤维是用CVD法将碳化硅沉积在钨丝
