金属基复合材料的现状与展望d.pdfVIP

维普资讯 1995年1月15日出版 国 外 金 属 加 工 1995年第1期 一 ，+ (1一 ，) 日Ⅱ吾 式中的E、 分别表示弹性系数、强度 。注 脚 c、f、m分别表示复合材料、纤维、母材 复台化是将两种 以上的材料加以组合，其 为纤维 的体积分数。 是纤维达到断裂延伸 目的在于得到比原材料更为优异的性能，或者 率时母材所承受的最大应力。增强纤维的断裂 得到原材料所没有的新的特性。复合材料按其 延抻率可达蛰J1％左右．因此，对于像金属邵 强化形态分类，可分为粒子增强塑、纤维增强 样塑性变形，从塑性变形开始封发生断裂时的 和层台板型复合材料。目前更受关注的是纤维 延伸率为百分之几以上的材料，其 要 比断 增强型复合材料 。 裂强度 低得多。在这种复合规刚中，虽然未 宇宙飞行器和许多机械的部分零件需要 提 到纤维和母材界面的关系问题，然而对实 在高温环境下工作．零件 内部存在着较大的热 际曲复合材料雨言，为了使纤维和母材之闻应 应力 。为了缓和这种热应力，需要进一步开发 力能相互 充分传递，必须增大界面的结合强 特殊形态的复合材料和具有梯度功能的材料． 度 。 本研究，以纤维增强型金属基复合材料为中 采用短纤维增强时，由于存在于母材中的 心，也涉及到一些其他金唇基复合材料和功能 纤维端部的影响，使强化效果有所降低 ．这种 梯度功能材料 。 效果虽然与界面结合强度和母材的剪切强度 有关，但在一般情况下，当纤维的纵横尺寸 比 】 金属基复合材料 (纤维长，纤维直径)为 100以上时，长、短纤维 的强化效果大致相 同。 1、i 纤维增强型金属基复合材料 纤维沿某一方向配鼍时，沿此纤维方向上 1．1、1 复合规划 高性能的强化效果很明显，而在纤维的垂直方 如后所述，使物质成纤维状，可获得成块 向上没春效果，只能得到和母材相同的性能。 状时难 以得到的高强度 。采用增强纤维提高金 为了消除这种各向异性 ，纤维可 以按二维或三 属性能的复合材料称为纤维增强型金属基复 维方向配置．具有这种纤维配置的复合材料， 合材料 (FRM)。纤维增强型复合材料韵弹性 尚需进行理论探讨 。 系数、强度等可用纤维和母材各 自的机横特性 根据圾上理论，必须要尽可能地在各纤维 的复合规则来表示。例如在某一方 向配置了长 取向上把增强纤维加入母材中，从而制作出更 纤维的复合材料，在其纤维方向的弹性系数、 高性能的复合材料 。但是在各纤维取向上 ，得 强度可用下式表示： 到最大纤维体积分数会受到几何因素的制约 E = 毋V，+ E．(1一 V，) 例如在圆形断面上，同一直径的纤维稠密相间 58 维普资讯 排列 ．则在一维排列剐．y ．一0．907，二维掉 机率 电会减少。因而 ，使材料纤维他．包含大缺 列 时 ，y ．：0．785，三维排列 时 ， 一0． 陷的机率就会减少 ，强度也会提高 。 585如果使大多数耋干维形成束 ．则二维排列的 FRM 用的强化纤维 ，如表 1所示 ．有陶瓷 = 0．907．三维排列的 一0．680。实 纤维和金属纤维等，它们的弹性系数和强度部 际上 ，当纤维配置的体积分数达到最高时，由 很高 ．而且超过 1000~C时，强度降