金属基复合材料强度的影响因素

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1、金属基复合材料强度的影响因素摘要:过去30年里金属基复合材料虽然得到了广泛的研究与发展,但其性能一致性差的问题制约了其应用，因此复合材料的性能设计受到了普遍的关注。强度是材料在工程应用上重要的衡量指标，对强度影响因素的研究对复合材料的性能设计至关重要。本文着重分析了复合材料中基体合金化、增强体、基体与增强体的相容性、界面、工艺等因素对强度的影响。关键词:金属基复合材料(MMCs);强度;影响因素;相容性;材料设计］引言际上的材料专家普遍认为当前人类已经从合成材料的时代进入复合材料时代，因为要想合成一种新的单一材料使之满足各种高要求的综合指标是非常困难

2、的。金属基复合材料(MMCs)具有高比强度、高比模量、低热膨胀系数等优异的性能，可广泛应用于民用工业和军事、航空、航天领域，近年来部分产品已经开始工业化生产。尽管金属基复合材料在过去的30年里在世界范围内得到了广泛的研究和发展，但是述没有在工业上得到广泛的应用，一般只应用于军事领域，其原因主要在于它的成本高、性能低于期望值、和对较低的稳定性和大的性能波动、不可回收利用、环境污染等几个障碍。而且目前用现成的无机非金属磨料与已成熟的铝合金相复合的一贯做法显然不符合百年前的合金设计原理,也不是性能的最佳搭配。冃前在国内发展复合材料，关键是要实现低成本、高性

3、能、一致性好、稳定的制备技术和根据力学原理以及使用者的期望设计岀令用户满意的性价比的材料。这就涉及到复合材料的设计问题，而强度是复合材料在工程应用上的一个重要的衡量指标,所以强度的影响因素以及复合材料的强化机理、强度预报一直是研究的热点。但是由于金属基复合材料的强化机理不明确，至今在金属基复合材料的设计理论上还存在着较大的肓口性。因此对复合材料强度的影响因素的研究是一个使金屈基复合材料走出低谷获得突破的重要课题。2影响复合材料强度的因素2.1.1基体对金属基复合材料强度的影响不同的基体对复合材料的抗拉强度、屈服强度、结合强度有较大的影响。但并不是基体

4、强度越高，复合材料的强度越高，而是存在一个最佳匹配，基体同增强体之间存在着优化选择、合理匹配的问题。2.1.2增强体对金属基复合材料强度的影响增强体的加入可以通过对基体金属的显微组织，如亚结构、位错组态、晶粒尺寸及材料密度等的改变，改善和弥补基体金展性能上的不足。增强体的性质对复合材料的强度起着至关重要的作用。从表1可以看出，加入增强体后，材料的抗拉强度和屈服强度都有所提高。••••■成分及其处理条件•「••.■―•••*••••••••••••—一•■•—OJMPa•••••••••6(%)日GPaSupplier6061/M//120310%(

5、T6)2963387.581Duralcan.Akan6061/M/Al2OJ5%(T6)3173595.487Duralcan.Akan6061A1/AI2Oj20«(T6)3593792.198Durakan.Akan6061Al/SiC15%(T6)4054607.098DWA6061Al/SiC20

6、.392Duralcan・Akan2014Al/AI2O320%(T6)4835031.()101Duralcan.Akan2OI4A1/SiC15%(T6)4664932.010()Qispray.Akan2014/M/SiC12%(T6)4605323.098G>spray・/Mean2()14Al/SiC17.8%(T4)4006105〜710()BP2014A1/SiC25%(T4)4906302〜4116BP2014A1/SiC2Z(T4)4055607105DWA7O75A1/SiC15%(T651)556601395Cospray.Ak

7、an7O49A1/SiC15<*(T6>598643J■9()Cbspray・/Mean7090Al/SiC20%(T6)6657352105DWA8090/M/SiCl3%(T4)4555204101Cospray.Alcan8090Al/SiC门知T6)4995473101Cospray・Akan8090/X1/SiCI7^(T4>3104604~7103BP8090A1/SiC17%(T6)45()5403〜41()3BP201Al/TiC20%(T7)420—2.0105XDn,,MartinMarietts356/M/SiCI0%(T61»

8、2873080.682Duralcan.Alcan356A1/SiC15%(T61)3293360.391D