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1、金属基复合材料总复习1.复合材料的定义复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。复合材料一般由基体组元与增强体或功能组元所组成。复合材料可经设计，即通过对原材料的选择、各组分分布设计和工艺条件的保证等，使原组分材料优点互补，因而呈现了出色的综合性能。2.氧化铝纤维的制备方法①淤浆法该法是以氧化铝粉末为主要原料,同时加入分散剂、流变助剂、烧结助剂,分散于水中,制成可纺浆料，经挤出成纤，干燥、烧结得到直径在200um左右的氧化铝纤维。②溶胶-凝胶法这是一种新型的成型方法,一般以铝的醇盐或无机盐为原料,同时加入其它有机酸催化剂，溶于醇/水中,得到混合均匀的溶液
2、,经醇解/水解和聚合反应得到溶胶,浓缩的溶胶达到一定粘度后进行纺丝,得到凝胶纤维,随后进行热处理得到氧化铝纤维。③预聚合法先是用烷基铝加水聚合成一种聚铝氧烷聚合物,将其溶解在有机溶剂中,加入硅酸酯或有机硅化合物,使混合物浓缩成粘稠液,干法纺丝成先驱纤维。再在600℃空气中裂解成含有氧化铝氧化硅等组成的无机纤维,最后在1000℃以上烧结,得到微晶聚集态的连续氧化铝纤维,其直径在10um左右。因先驱体为线性聚合物形式,该法的优点是纺丝性能好,容易获得连续长纤维。④卜内门法该法与溶胶-凝胶法不同之处是先驱体不形成均匀溶胶，而是通过加入水溶性有机高分子来控制纺丝粘度以得到氧化铝纤维。由于前驱体分子
3、本身并不形成类线性聚合物，难以得到连续的氧化铝长纤维，故其产品一般是短纤维的形式。⑤基体纤维浸渍溶液法此法采用无机盐溶液浸渍基体纤维,经过烧结除去基体纤维而得到陶瓷纤维。采用溶液一般为水溶液,基体纤维为亲水性良好的粘胶纤维。其中无机盐以分子状态分散于粘胶丝纤维中,并非粘附于纤维表面,这有利于纤维的形成。其缺点是成本高，且纤维质量较差。3.选择增强体的主要考虑因素有：（1）力学性能：杨氏模量和塑性强度；（2）物理性能：密度和热扩散系数；（3）几何特性：形貌和尺寸；（4）物理化学相容性；（5）成本因素。金属基复合材料的增强物应具有以下基本特性①能明显提高金属基体所需的某种特性，高的比强度、比模
4、量、高导热性、耐热性、耐磨性、低热膨胀性等，以便赋予金属基体某种所需的特性和综合性能。②具有良好的化学稳定性，在金属基复合材料制备和使用过程中其组织结构和性能不发生明显的变化和退化，与金属基体有良好的化学相容性，不发生严重的界面反应。③有良好的浸润性，与金属有良好的浸润性，或通过表面处理能与金属良好浸润，基体良好复合和分布均匀。此外，增强物的成本也是应考虑的一个重要因素。4.金属基复合材料的可设计性复合材料的设计是一个复杂的系统过程，它涉及环境负载、设计要求、材料选择、成形工艺、力学分析、检测测试、安全可靠性及成本等诸多因素。复合材料的出现与发展为材料及结构设计者提供了前所未有的好时机。设
5、计者可以根据外部环境的变化与要求来设计具有不同特性与性能的复合材料，以满足工程实际对高性能复合材料及结构的要求。这种可设计的灵活性再加上复合材料优良的特性（高比强、高比模等）使复合材料在不同应用领域竞争中成为特别受欢迎的候选材料。复合材料设计问题要求确定增强体的几何特征（连续纤维、颗粒等）、基体材料、增强材料和增强体的微观结构以及增强体的体积分数。一般来说，复合材料及结构设计大体上可分为如下步骤。5.功能复合材料调整优值的途径（1）调整复合度（2）调整联接方式（3）调整对称性（4）调整尺度（5）调整周期性6.提高或改善金属基复合材料的阻尼性能的方法：（1）用高阻尼基体金属选择阻尼性能好的金
6、属作为制备金属基复合材料的基体，如Zn-Al、Mg-Zr等，将它们与常用的增强剂（碳纤维、石墨纤维等）复合。（2）用高阻尼增强物因为纤维的弹性模量通常远大于基体和复合材料的弹性模量，应变能主要集中在纤维上，所以纤维对复合材料阻尼性能的贡献是主要的。（3）设计高阻尼界面金属基复合材料的阻尼性能与其实际界面层的性能有关。根据界面层阻尼理论，一定厚度的强结合界面层本身的阻尼性能对复合材料的阻尼有极大影响；而弱结合界面层，其内发生的微滑移对复合材料的阻尼做出更多贡献。7.金属基复合材料制造方法的类型(1)固态制造技术固态法是在基体金属处于固态情况下，与增强材料混合组成新的复合材料的方法。其中包括粉
7、末冶金法、热压法、热等静压法、轧制法、挤压和拉拔法、爆炸焊接法等。(2)液态制造技术液态法是在基体金属处于熔融状态下，与增强材料混合组成新的复合材料的方法。其中包括：真空压力浸渍法。挤压铸造法、搅拌铸造法、液态金属浸渍法、共喷沉积法、热喷涂法等。(3)新型制造技术新型制造方法包括：原位自生成法、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。8.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
