材料复合设计论文-纤维增强镁基复合材料工艺设计..docVIP

《材料复合设计》课程论文 题 目：纤维增强镁基复合材料工艺设计 学 院： 专业班级： 姓 名： 学 号：  目录 摘要 1 前言 1 1、纤维增强镁基复合材料的性能特点 1 2、应用背景 2 3、材料复合体系的选择 2 3.1、基体材料的选择 2 3.2、增强体的选择 2 4、本设计的研究内容与预期目标 3 5、挤压铸造法制备碳纤维镁基复合材料的工艺设计方案 3 5.1、工艺实验原理与工艺流程图设计 3 5.2、挤压铸造法的优势 4 5.3、挤压铸造法的工艺参数 5 5.3.1、比压 5 5.3.2、加压时间 5 5.3.3、加压速度 5 5.3.4、保压时间 6 5.3.5、金属浇注温度 6 5.3.6、其他 6 5.4、注意事项 6  6、喷射沉积法制备碳纤维镁基复合材料的工艺设计方案 6 6.1、工艺实验原理与工艺流程图设计 6 6.2、喷射沉积技术的特点 9 6.3、条件计算及分析 9 6.4、影响因素 10 6.4.1、雾化锥流率mmax 10 6.4.2、雾化锥宽度d 12 6.4.3、沉积器半径r 12 6.4.4、沉积器旋转速度ω 12 6.4.5、沉积器往复速度v 12 7、总结 12 8、致谢 13 参考文献 13 纤维增强镁基复合材料工艺设计 欧阳超 指导老师：向道平老师 （海南大学材料与化工学院，邮编：570228） 摘要：本设计选择镁作为复合材料的基体，选择碳纤维作为增强体，根据镁基复合材料的结构与性能上的特点设计了复合方案，并介绍了纤维增强镁基复合材料的性能特点和应用前景等。本文设计采用压挤铸造法和喷射沉积法制备碳纤维镁基复合材料的工艺方案。通过分析这两种制备方法的原理确定了这两种设计方案的工艺流程图，并对工艺流程具体问题进行分析总结。 关键词：纤维增强；镁基；挤压铸造法；喷射沉积法；工艺流程 前言： 传统镁金属及其合金虽然有着良好的强度、刚度、韧性，但是其耐腐蚀性、耐氧化性以及塑性等方面却不尽人意。而在通过材料复合后，其表现出的良好的化学性能、耐磨损耐疲劳、耐高温等一系列优良的性能备受航空航天、汽车、机械及电子等高技术领域的重视[1]。自二十世纪八十年代至今，镁基复合材料已成为金属基复合材料的研究热点之一[2-3]。 纤维增强镁基复合材料的性能特点 与传统的金属材料相比，金属基复合材料具有很高的比强度、比刚性、耐高温、热膨胀系数小、化学性能稳定、耐磨损耐疲劳以及优良的阻尼减震性能等诸多优良的性能特点[4][11]，它由于其简单的制备工艺、微观组织均匀、材料性能各项同性等优点目前正朝着工业化生产和应用的方向不断发展着，其中铝基复合材料发展最快[5]。另一方面，由于镁的密度比铝更低，具有更好的比强度、比刚度，且具有良好的电磁屏蔽和阻尼性能等优点[6]，镁基复合材料成为了另一具有强大竞争力的轻金属基复合材料，目前镁基复合材料是应用于汽车制造、航空航天、电子科技等多领域的理想材料之一[7]。 目前对镁金属进行材料复合的增强体有纤维、晶须和颗粒等[8]。而以碳和石墨纤维等对镁金属进行材料复合能得到一种具有高比强度、高比模量和良好热稳定性的镁基复合材料[9]。其复合材料的性能取决于碳纤维的类型和性能、含量、分布和与基体界面结合状态，就比模量和热稳定性而言，石墨纤维增强镁基复合材料是各种材料中最高的一种。当石墨纤维含量达到50%左右，石墨纤维增强镁复合材料的热膨胀系数为零，根据纤维的状态可分为连续碳纤维增强镁和不连续碳纤维增强镁复合材料。连续长纤维可按设计要求铺排，为各向异性材料。单向纤维增强的镁基复合材料沿纤维方向性能高于垂直于纤维方向的性能[10][29]。 应用背景 在目前工程用金属中，镁合金密度小但强度高、刚性好，其镁合金的刚度随厚度的增加而成立方比增加，故而镁合金制造刚性好的性能对整体构件的设计十分有利。而且，镁合金的韧性好，很适合应于受冲击的零件—车轮；其减震性能优良，是避免由于振动、噪音而引起工人疲劳等场合的理想材料。另一方面，镁合金的热容量低、凝固速度快、压铸性能好、优良的切削加工性[12]。 但是，镁金属