铝基复合材料的发展现状及应用.pptx

小组成员 无机1班：常静 崔红梅 张召娟 无机2班：李小丽 辛明廉 王鹏 王文通;绪论;一 铝基复合材料简单介绍; 1 铝基复合材料的基本成分 铝及其合金都适于作金属基复合材料的基体，铝基复合材料的增强物可以是连续的纤维，也可以是短纤维，也可以是从球形到不规则形状的颗粒。目前铝基复合材料增强颗粒材料有SiC、AL2O3、BN等，金属间化合物如Ni-Al，Fe-Al和Ti-Al也被用工作增强颗粒。; 2 铝基复合材料的性能 铝基复合材料的性能取决于基体合金和增强物的特性、含量、分布等。与基体合金相比,铝基复合材料具有许多优良的性能。 ?低密度?? ?良好的尺寸稳定性?? ?强度、模量与塑性 ?耐磨性 ?疲劳与断裂韧性  ; 二 颗粒增强铝基复合材料的发展、应用 金属基复合材料 (MM Cs) 是新材料的重点研究领域, 尤其是颗粒增强铝基复合材料 ( PRA ) 在金属基复合材料中占有重要地位。; 1、 颗粒增强铝基复合材料的组分 颗粒增强铝基复合材料的组分包括基体和增强体。 基体的作用是: 固结增强体、传递和承受载荷、赋予复合材料以特定的形状。基体是颗粒增强铝基复合材料的主要承载组分。一般选用高强度的铝合金作基体。 根据软硬程度, 颗粒增强体可分为两种。一种是硬质的陶瓷颗粒, 这种复合材料主要用于制作航空航天领域的结构件、电子壳体、汽车发动机和其它零部件。另一种是软质颗粒, 如石墨。主要用于制作发动机的缸套、轴瓦和机座。; 2、 颗粒增强体通过两种机制产生增韧效果: (1) 当材料受到破坏应力时, 裂纹尖端处的颗粒发生显著变化, 如晶型转变、体积变化、微裂纹的产生和扩展等。它们消耗能量, 提高了材料的韧性。 (2) 材料中的第二相颗粒使裂纹的扩展路径发生改变, 如裂纹偏转、弯曲、分叉、桥接和钉扎等,从 产生增韧的效果。 两种机制同时发生时, 称为混合增韧。; 颗粒增强铝基复合材料的性能主要取决于铝合金的种类, 增强体的特性、含量、分布, 以及界面状态等。 颗粒增强铝基复合材料保持了良好的导热性。增强体的加入, 提高了材料的弹???模量和强度, 但往往使延伸率下降。 颗粒增强铝基复合材料的强度是协同效应的结果。强度问题的复杂性来源于组分的各向异性、不规则分布和不同的破坏模式。; 界面是基体与增强体之间化学成分有显著变化、物理和化学性质明显不同、构成彼此结合并能起载荷传递作用的微小区域。 对于颗粒增强铝基复合材料, 界面的主要作用是吸收能量、阻碍裂纹的扩展、中断材料破坏和缓解应力集中等。; 金属基复合材料是随着航空航天领域对材料的高强度、低密度的要求而出现的, 被广泛研究和应用的是以 Al 、Mg等轻金属为基体的连续纤维增强复合材料。由于生产工艺复杂, 成本太高, 无法大规模推广应用。;6、颗粒增强铝基复合材料的发展趋势; 三 纤维增韧的发展现状及应用 纤维( 晶须) 的增韧机制主要是纤维( 晶须) 的拔出与桥接作用, 以及阻碍裂纹扩展并使其转向等。尽管纤维( 晶须) 的增韧效果明显, 且LEE等已制备了内径可控的纤维状Al2O3 基复合材料,但目前困扰纤维( 晶须) 增韧Al2O3 陶瓷的最大困难在于其生产成本及分散工艺。 Al2O3 陶瓷内自生成类晶须状晶粒的原位增韧改变了这一状况。 ;1、纤维增强体的特点： 铝基复合材料对纤维增强体的要求主要有:高比强度、高比模量、高长径比、与基体相容好、成本较低、工艺性好、高温抗氧化性好、不污染环境等, 特殊用途时还要求具有良好的导热、导电性能。 2、 目前, 用于铝基复合材料的增强纤维主要有： ?硼纤维 ?碳纤维 ?碳化硅纤维 ?氧化铝纤维 ?;1）硼纤维 硼纤维是最早用于高性能复合材料的增强纤维。硼纤维采用化学气相沉积方法(C V D )制备。它具有强度高、模量高、密度小、与金属基体之间的润湿性较好且反应性较低、纤维直径较大等优点, 但在空气中的拉伸强度随温度升高而降低。 ;2）碳纤维 碳(石墨)纤维是高性能复合材料最常用、最重要的增强体。碳纤维是由不完全石墨结晶沿纤维轴向排列的一种多晶纤维, 化学组成中C 元素含量在95 % 以上141 。极高模量的碳纤维可以通过有机先驱丝氧化、碳化和随后的高温石墨化的方法来制造。;3） 碳化硅纤维 碳化硅纤维具有高强度、高模量、良好的高温性能和化学稳定性。碳化硅纤维是一种多晶纤维, 分为有芯和无芯两种。碳化硅纤维可作为要求