复合材料及其成型技术.ppt

二、固态制备技术 1.粉末冶金技术 工艺过程： 粉末冶金法是一种用于制备与成形颗粒增强(非连续增强型)金属基复合材料的传统固态工艺法。 粉末冶金生产工艺 2.热压技术 扩散黏结：在较长时间、较高温度和压力下，通过固态焊接工艺，使同类或不同类金属在高温下互扩散而黏结在一起的工艺方法。 三阶段： 粘结表面之间最初接触 增强材料与合金粉末发生界面扩散和体扩散→接触面粘结 结合界面最终消失，粘结过程完成 热压技术： 3.热轧、热挤压和热拉拔技术（变形法） 形变法就是利用金属具有塑性成型的工艺特点，通过热轧、热拉、热挤压等加工手段，使已复合好的颗粒、晶须、短纤维增强金属基复合材料进一步加工成板材。 轧制 挤压 拉拔 4.爆炸焊接技术 三、液态制备技术 1.真空压力浸渍技术 真空压力浸渍法是在真空和高压惰性气体的共同作用下，使熔融金属浸渗入预制件中制造金属基复合材料的方法。 浸渍炉结构 2.挤压铸造技术 挤压铸造是通过压机将液态金属压入增强材料预制件中制造复合材料的方法。（见成形技术） 3.液态金属搅拌铸造技术 液态金属搅拌铸造法：是将增强相颗粒直接加入金属熔体中，通过搅拌使颗粒均匀分散，然后浇铸成型制成复合材料制品的方法。（见成形技术） 4.共喷沉积技术 金属液滴与颗粒的混合 沉积 凝固 5.原位自生成技术 （1）定向凝固法 （2）反应自生成法 基本原理：根据材料设计的要求，选择适当的反应剂（气相、液相或粉末固相），在适当的温度下，通过元素之间或元素与化合物之间的化学反应，在金属基体内原位生成一种或几种高硬度、高弹性模量的陶瓷增强相，从而达到强化金属基体的目的。 四、表面复合技术 1.物理气相沉积技术 物理气相沉积是材料源的不断汽化，通过真空蒸发、电离或溅射等过程，产生金属离子并沉积于基体表面形成金属涂层，或与反应气体化合形成化合物涂层的方法。 真空蒸镀：在高真空度的反应室中，将镀层材料加热成蒸发原子，使其在真空条件下撞击工件表面而形成沉积层。 真空溅射： 离子镀： 2.化学气相沉积技术 分解反应： 化合反应： 化学气相沉积技术是指利用气态物质，在一定温度下在固体表面上进行化学反应，并生成固态沉积膜的工艺过程。 常用化学气相沉积涂层材料为碳化物、氮化物、氧化物，如TiC、TiN、Al2O3等。涂层具有很高的硬度2000～4000HV，较低的摩擦系数、优异的耐磨性、良好的抗粘着能力和优越的耐蚀性。 化学气相沉积的装置如图,以在钢件表面沉积TiC涂层为例，将反应气体TiCl4与气态或蒸发状态的碳氢化合物一起导入真空、高温的反应室内，用氢作为载体和稀释剂，就会发生化学反应生成TiC沉积在基体表面。 3.热喷涂技术 指以某种热源，将基体材料加热到熔化或熔融状态后，用高压高速气流将其雾化成细小的颗粒喷射到增强材料上，形成一层覆盖层的过程。 常用的热喷涂的主要方法如下： 1)火焰喷涂 2)电弧喷涂 3)等离子喷涂(气体导电（或放电）所产生的等离子电弧作为高温热源 ) 氧乙炔火焰喷涂原理 1-进料口 2-气体通道 3-喷嘴 4-火焰 5-喷涂层 6-工件 7-氧乙炔入口 8-气体出口 它是把金属线（或粉末）以一定的速度送进喷枪里，使端部在高温火焰中熔化，随即用压缩空气把其雾化并吹走，沉积在预处理过的工件表面上。 二、金属基复合材料特性 复合材料是由多种组分的材料组成，许多性能优于单一组分的材料。 1.高比强度、高比模量（刚度） 比强度 = 强度/密度 MPa /（g/cm3） 比模量 = 模量/密度 GPa /（g/cm3） Ａ、增强体或者基体是比重小的物质，或两者的比重都不高，且都不是完全致密的； Ｂ、增强体多是强度很高的纤维。 比强度比较 碳纤维\树脂 硼纤维\树脂 玻璃纤维\树脂 钛 钢 铝 　　例如，普通碳钢的密度为7.8 g/cm3。玻璃纤维增强树脂基复合材料的密度为1.5～2.0 g/cm3，只有普通碳钢的1/4～1/5，比铝合金还要轻1/３左右，而机械强度却能超过普通碳钢的水平。 　　若按比强度计算，玻璃纤维增强的树脂基复合材料不仅超过碳钢，而且可超过某些特殊合金纲。 　　碳纤维复合材料、有机纤维复合材料具有比玻璃纤维复合材料更低的密度和更高的强度，因此具有更高的比强度。 复合材料的比模量大，故自振频率也高，可避免构件在工作状态下产生共振。 纤维与基体界面有吸收振动能量的作用，所以纤维增强复合材料具有很好的减振性能。 2.热膨胀系数小，尺寸稳定性好 加入增强体到基体材料中不仅可以提高材料的强度和刚度，而且可以使其热膨胀系数明显下降。通过改变复合材料中增强体的含量，可以调整复合材料的热膨胀系数。 3.良好