复合概论_王国荣_第五章_金属基复合教案分析.ppt

5.5.1 镁基MMC的增强体 基本要求：与基体有良好的物理、化学相容性，尽量避免增强体与基体之间的界面反应，浸润性好。 常用的增强体：C纤维、Ti纤维、B纤维，SiC晶须和颗粒、B4C颗粒等。 Al2O3与Mg反应生成MgO会降低与基体之间的结合强度，所以镁基MMC中很少用Al2O3短纤维、晶须、颗粒。 C与纯镁不反应，但与镁合金中的Al、Li等反应，可生成碳化铝、碳化锂等化合物，严重损伤C纤维，需在C纤维表面进行涂层保护。 研究表明：SiC、B4C纤维、晶须、颗粒是镁基MMC的合适增强体。 5.5.2 镁基MMC的性能 颗粒增强镁基MMC的抗拉强度与基体差不多，但耐磨性和耐温性提高。 晶须增强镁基MMC的抗拉强度和模量都有所提高。 表5-7 SiC（晶须、颗粒）增强镁基MMC的力学性能 纤维增强镁基MMC的抗拉强度和弯曲强度提高很多。 表5-8 连续B纤维增强镁基MMC的力学性能 表5-7 SiC（晶须、颗粒）增强镁基MMC的力学性能 基体合金 SIC形态 状态 体积分数 /% 拉伸强度 /MPa 弹性模量 /GPa 延伸率 /% MB2 0 245～264 40 AZ91 晶须 压铸态 挤压态 20 20 439 623 — — ZK51A 晶须 压铸态 挤压态 20 20 308 379 65.1 81.6 0.91 1.18 MB2 颗粒(2μm) 颗粒(5μm) 压铸态 挤压态 10 10 316 282 — — 6.5 4.2 表5-8 连续B纤维增强镁基MMC的力学性能 Vf/% 强度/MPa Vf/% 强度/MPa 拉伸 弯曲 拉伸 弯曲 25 30 45 880～920 960 1200 1140 — — 50 75 1250 1330 — 1600 5.5.3 镁基MMC的制备 表5-9 几种主要镁合金基MMC制备方法 制备工艺 增强体类型 优点 缺点 挤压铸造 短纤维、晶须、颗粒 工艺简单，成本低，易于批量生产；铸造缺陷少；界面结合良好；MMC的性能力学性能较高 难以直接制备形状复杂的零件；Vf有一定限制 粉末冶金 颗粒 增强体分布均匀；Vf可任意调整 设备复杂；小批量成本高；不安全 搅拌铸造 晶须、颗粒 设备简单；生产效率高 铸造气孔较多；颗粒分布不均匀 喷射沉积 短纤维、晶须、颗粒 基体合金晶粒度小；近无界面反应 MMC的致密度不高；强度不高 5.5.4 镁基MMC的应用 汽车制造：方向盘减震轴、活塞环、支架、变速箱外壳等； 通讯电子：手机、便携式电脑等的外壳 机械工业：SiC晶须增强镁基MMC用于制造齿轮，SiC颗粒增强镁基MMC耐磨性好可用于制造油泵的壳体、止推板、安全阀等。 5.6 镍基复合材料 优点：耐高温性能好，镍基合金在是金属中耐高温最好的材料，可在1000℃以上长期使用。密度（5.869g/cm3)。 缺点：制备困难，镍基合金具有高熔点（NiAl合金熔点1640℃），纤维和基体之间反应的可能性增加。 表5-10 TiC/Ni3Al复合材料拉伸性能 主要增强体：Al2O3和SiC颗粒、晶须、纤维，TiC和TiB2颗粒及W丝等。 表5-10TiC/Ni3Al复合材料拉伸性能 材料 温度/℃ 屈服强度/MPa 延伸率/% 弹性模量/GPa Ni3Al合金 27 600 850 1000 690 724 345 31 9.2 10 10.3 89 221 163 61 15 TiC/Ni3Al复合材料 27 600 850 1000 777 817 425 83 0.4 0.4 1.5 22.4 248 194 90 67 5.6.1 镍基MMC的制备方法 涂层制备：为了改善增强体与镍基体的浸润性及避免界面发生损伤增强体，需对增强体进行金属涂层。 如Al2O3 、SiC增强体与Ni及其合金在材料制备时会发生反应，可用W作为表面涂层。 制备方法：Ni的熔点高，因此制造Ni基MMC较少用液态法，主要用固态法中的扩散结合法—即将纤维夹在金属板之间进行加压、加热，典型温度条件是1200℃、压力41.4MPa。 5.6.2 镍基MMC的应用前景 镍基MMC的耐高温性能好，因此在航空航天及工业燃气涡轮发动机部件等领域具有广阔的应用前景。但由于制备难度大，目前大都处于实验室研究阶段。 小结 了解MMC的基本制备方法； 掌握MMC的基本特性； 几种典型MMC的性能、制备方法和应用。 第五章 金属基复合材料 MMC科学是一门较新的材料科学。它的发展与航空航天、电子、汽车及先进武器系统的迅速发展对材料提出日益增高的性能要求密切相关。 航天装置越来越大，结构的效率变得更为重要。这就要求采用高比强度、高比模量的轻质材料。 与传统金属材料相比，MMC具有高比强度、比