金属基复合材料绪论课件.ppt

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1、金属基复合材料metalmatrixcomposite主讲人：谢雁一、课程目的及要求金属基复合材料是以金属及其合金为基体，与一种或几种金属或非金属增强体人工结合而成的复合材料。金属基复合材料与聚合物基复合材料、陶瓷基复合材料以及碳/碳复合材料一起构成现代复合材料体系。本课程给出了金属基复合材料的体系和框架，分别论述了增强体材料，金属基复合材料的设计、制造技术、加工成形、界面及特征、性能，损伤与失效，应用与发展趋势。其内容新颖，具有系统性和实用性，反映了国内外的科研新成果。课程简介金属基复合材料是一种新型的，对许多工业领域有重要影响的材料。它以物理冶金原理、

2、界面化学、应力分析和工艺科学为基础，围绕颗粒、短纤维和长纤维增强体，描述了增强体的存在对金属基复合材料的刚性、强化和断裂特性的影响，其中包括评价纤维或颗粒的存在对载荷传递和改善微观组织方面的作用。目前几种先进复合材料的结合方式第1章  绪论材料是社会进步的物质基础和先导，是人类进步的里程碑。近40年来，科学技术迅速发展，特别是尖端科学技术的突飞猛进，对材料性能提出越来越高、越来越严和越来越多的要求。在许多方面，传统的单一材料已越来越不能满足实际需要。复合材料(Composites)的出现是金屑、陶瓷、高分子等单质材料发展和应用的必然结果，是各种单质材料研制

3、和使用经验的综合，也是这些单质材料技术的升华。复合材料的兴起与发展极大地丰富了现代材料的家族，为人类社会的发展开辟了无限的想像空间，也为材料科学与工程学的持续发展注入了强大的生机与活力。先进复合材料(AdvancedComposites)，指的是在性能和功能上远远超出其单质组分性能和功能的一大类新材料，它们通常都是在不同尺度、不同层次上结构设汁、结构优化的结果，融会贯通了各种单质材料发展的最新成果，甚至产生了原单质材料根本不具备的全新的高性能与新功能。这种高性能与新功能的出现，主要源于复杂的复合效应、界面效应、不同层次的尺度效应等，它们构成了现代复合材料科

4、学的基础、研究热点与发展方向。在发展历程上，先进结构复合材料起源于20世纪50—60年代航空、航天和国防等尖端技术领域的需求，至今仍然是这些领域最寓有研究潜力的战略性结构材料，并带动了整个工业技术的进步。因复合材料具有可设计性和性能优异等特点而受到奋发达国家的重视，因而发展很快，目前已开发出许多性能优良的先进复合材料，井在航空、航天、汽车、电子、建筑、医药、体育器材等方面应用．且应用前景极为广阔。当今21世纪将是复合材料的快速发展和应用的时代。金属基复合材料相对于传统的金属材料来说，具有较高的比强度与比刚度；而与树脂基复合材料相比，它又具有优良的导电性与耐

5、热性；与陶瓷基材料相比，它又具有高韧性和高冲击性能。金属基复合材料的这些优良的性能决定了它已从诞生之日起就成了新材料家族中的重要一员，它已经在一些领域里得到应用并且其应用领域正在逐步扩大。金属基复合材料的发展史金属基复合材料(MetalMatrixComposites，简称MMCs)是以陶瓷(连续长纤维、短纤维、晶须及颗粒)为增强材料，金属(如铝、镁、钛、镍、铁、铜等)为基体材料而制备的。MMC。问世至今已有40余年，由于具有高的比强度、比模量、耐高温、耐磨损以热膨胀系数小、尺寸稳定性好等优异的物理性能和力学性能，克服了树脂基复合材料在宇领域中使用时存在的

6、缺点，得到了令人瞩目的发展，成为各国高新技术研究开发的重要领域。对金属基复合材料的研究和应用目前处于世界领先的国家主要是美国和日本。美国从20世纪60年代就开始对金属基复合材料进行了研究，70年代转入实用化阶段，到了80年代就开始大量在航天、航空工业中应用。日本在金属基复合材料的研究和发展是起步较晚的，日本工业大约在20世纪80年代初期，才开始对MMCs的研究投入兴趣，但发展速度却很快，只用了20年左右的时间就迅速在世界金属基复合材料的生产和应用研究领域占据了非常重要的地位。日本不仅成功地大规模制造出了长纤维、晶须等多种类型的MMCs的增强体，而且仅在美国

7、实际应用金属基复合材料两年后，日本的本田汽车公司就首先在气缸体活塞上用了Al2O3增强铝合金基复合材料，并实现了大规模工业化生产。从而使日本在90年代末期迅速地走到了MMCs领域的前列。目前，据不完全统计，日本至少有40家左右的公司都在进行金属基复合材料的开发与研究。目前，金属基复合材料已在航军事领域及汽车、电子仪表等行业中显示巨大的应用潜力。但是，金属基复合材料由于加工工艺不够完善、成本较高，还没有形成大规模批量生产，因此仍是当前研究和开发的热点。1．高比强度、高比模量由于在金属基体中加入了适量的高强度、高模量、低密度的纤维、晶须、颗粒等增强体，明显提高

8、了复合材料的比强度和比模量，特别是高性能连续纤维——硼纤维、碳(石