第13章金属基复合材科详解.ppt

表6 硼／铝复合材料的线膨胀系数 表7 硼／铝复合材料的拉伸性能与温度的关系 注： =95±3μm； =40% 表8 硼／镁复合材料的性能 2 碳(石墨)／铝和碳(石墨)／镁复合材料的性能 碳(石墨)纤维具有好的力学性能，用它们增强的金属基复合材料的力学性能非常优异。 由于纤维性能的离散性、不同的表面顶处理涂层及多种多样的制造方法，因此复合材料的性能，特别是力学性能的变化范围很大。 碳／铝复合材料的性能还与纤维的长径比有关，即在长径比与拉伸强度的关系曲线上峰值。表9～13中给出了碳／铝和碳／镁复合材料的性能。 表9 复合丝的性能 表10 由P100—6061A1复合丝制得的管子的拉伸性能 表11 碳／铝复合材料的拉伸性能 注： ＝50％～60％ 表12 单向增强碳／铝复合材料的室温拉伸性能 表13 石墨—镁铸件的性能 3 碳化硅／铝和碳化硅／钛复合材料的性能 碳化硅纤维有两类：一类是在钨丝芯或碳丝芯上经化学气相沉积制得，为直径较粗(140μm)的单丝； 另一类由有机硅聚合物转变而得，为直径较细(10μm)的丝束。 碳化硅纤维与硼纤维和碳纤维相比，高温下不易氧化，不易与基体反应，用于更高的温度，可用液态法制造。 表14和15中归纳了化学气相沉积碳化硅／铝复合材料的拉伸性能和剪切性能。 表14 SCS-2-6061Al的拉伸性能 注： ＝47％ 表15 SCS-2-606lAl的剪切性能 注：15°剪切， ＝47% 41.3 119.8 -55 41.7 108.2 75 40.5 113.1 室温 剪切强度（MPa） 剪切强度（MPa） 试验温度（℃） 表16 SiC/Al复合材料的力学性能 碳化硅／钛复合材料的性能列于表17。 表18也列出SiC／Mg复合材料的性能。 由表l7可见，SiC／Ti复合材料的性能明显优于基体，也优于硼／钛复合材料，在高温下尤其突出。 480℃处理16h后拉伸强度和模量都有提高；905℃处理7h后拉伸强度有所降低，但模量仍稍有提高。 表17 SCS-6-Ti复合材料的力学性能 表18 铸造SCS-Mg复合材料棒的力学性能 注：675℃热曝露处理。 * 第十三章 金属基复合材科 金属基复合材料特性：工作温度高、横向机械性能好、层间剪切强度高、耐磨损、导电和导热、不吸湿、不老化、尺寸稳定、可采取金属加工方法等优点。 金属基复合材料的应用：技术有一定难度，工艺比较复杂，价格较贵，起初仅用在要求材料比强度、比模量高，尺寸稳定和具有某些特殊性能的航天、航空等。近些年来开发了新的制造工艺和廉价的增强体(如碳化硅颗粒、陶瓷短纤维等)，金属基复合材料才开始应用于民用工业部门。 第一节 金属基复合材料的类型 金属基复合材料按用途分为两类：结构与功能 结构根据温度分：低温、中温和高温。 低温金属基复合材料：铝(合金)、镁(合金)基复合材料，最高稳定工作温度350℃ 。 中温金属基复合材料：钛(合金)基复合材料，工作温度在600℃～650℃以下。 高温金属基复合材料：镍(合金)基复合材料，工作温度可以达到1000℃ 。 功能金属基复合材料:具有某些性能功能性质，还有一定力学性能。 例如：铜与碳纤维复合材料，显著提高刚度并保持铜的优良导电性能。 如将铅与碳纤维制成复合材料，既能保持铅原有的优良的电化学性能，又使强度和模量提高，不易翘曲减小蓄电他的体积。 按照增强材料的种类金属基复合材料分为三类：连续纤维增强、非连续增强体增强和不同金属板的积层复合。 连续纤维或长纤维增强金属基复合材料是指以高性能的纤维为增强体，金属或它们的合金为基体制成的复合材料。 纤维是承受载荷的主要组元，纤维的加入大大改善了材料的力学性能，也提高了耐温性能。 常用于金属基复合材料的纤维：硼纤维、碳纤维、碳化硅纤维、以及钨丝、铅丝、不锈钢丝等金属丝。 比较典型的几种金属基复合材料：硼／铝、碳／铝、氧化铝／铝、碳(石墨)／镁、硼／钛、碳化硅／钛、钨／镍、碳(石墨)／钢、碳(石墨)／铅等。 非连续增强体增强复合材料是由金属或合金与短纤维、晶须、颗粒复合而成的复合材料。 应用：短切碳(石墨)纤维、氧化铝和硅酸铝纤维、碳化硅和氧化铝晶须、碳化硅和氧化铝颗粒。 此类复合材料的力学性能虽然不及连续纤维增强金属基复合材料，但价格便宜。 较常见的几种：氧化铝或硅酸铝纤维-铝、碳化硅晶须或颗粒。 积层复合材料是由两层或多层不同的层板组成的材料。 应用：在耐磨损、抗冲击、耐腐蚀、高导热和电磁性能、强度和韧性等方面得到广泛应用，如耐冲击的装甲钢板、耐腐蚀的复合板、装饰钢板等。 积层复合材料种类，可由金属与金属、金属与非金属、非金属与非