第5章 金属陶瓷基复合材料.ppt

* 第五章、结构复合材料 * * 5.2.1 概述 金属基复合材料(MMC)定义 金属基体的作用： ① 固结增强体 ② 传递和承受载荷 ③ 赋予形状，可加工性 ④ 影响材料强度、刚度等性能 性能优势： ① 资源丰富 ② 模量、耐热性高 ③ 强度高、可强化 ④ 塑性、韧性好 ⑤ 光、电、磁、热、弹等性能优良 复合材料基体共有的特性和功能 * * 5.2.2 金属基体 (1)常用金属基体 包括：铝、镁、钛、铜、金属间化合物和高温合金 常用金属基体有： 铝及其合金 镁及其合金 钛及其合金 铜及其合金 金属间化合物和镍及其合金 不锈钢 现代武器装备的基础性材料，纳入国家重大基础材料研究范畴。 * * 5.2.2 金属基体 (2) 不同基体的金属基结构复合材料的使用温度范围 ★ 铝、镁及其合金使用温度450℃； ★ 钛合金450~650℃； ★ 金属间化合物和镍其、铁基耐热合金650~1200℃。 * * (3)功能复合材料的金属基体 电子工业:　 SiC/Al, SiC/Cu; Cf/Al; Cf/Cu等等 耐磨零件： 碳化硅，氧化铝颗粒，晶须等 用作集电和电触头： SiC，金属丝，石墨颗粒增强铝，铜等 耐腐蚀电池极板： 石墨碳纤维增强铅合金等 * * 5.2.3 金属基复合材料 重要体系 Al2O3/(Al、Mg) 主要特点 ● 高的比强度、比模量； ● 好的韧性； ● 比聚合物高的使用温度。 * * 5.2.3 金属基复合材料 5.2.3.1 制造方法 （1）固态制造工艺 ①粉末合金法 ②固态热压法 ③热等静压法 ④热轧法 ⑤热挤压法 ⑥热拉拔法 ⑦爆炸焊接法 * * 5.2.3.1 制造方法 （2）液态制造工艺 ①真空压力浸渍法 ②液态金属浸渍法 ③热喷涂法 ④挤压铸造法 ⑤共喷沉淀法 ⑥液态金属搅拌铸造法 * * （3）原位法 ①定向凝固法 ②反应自生成法 （4）其他制造工艺 ①原位自生成法 ②物理气相沉积法 ③化学镀 ④电镀 ⑤复合镀 ⑥自蔓延 大功率电子束物理气相沉积 磁控溅射源的物理气相沉积 电弧离子镀 凝胶的自蔓延燃烧 * * 5.2.3.2 金属基复合材料的性能 (1)组成相的要求 (2)热处理性能； (3)力学性能; (4)热学性能; (5)抗蠕变性能; (6)磨损性能； (7)电学性能 * * 5.2.3.3 金属基复合材料的应用 Bf/Al 用作航天飞机部件; Cf/Al用作NASA空间望远镜的天线支架; FP-Al2O3f/ (Al,Mg)用作汽车部件和内燃机连杆等等 * * 铝合金在飞机上的应用 * * 5.3 陶瓷基复合材料 5.3.1 常用陶瓷基体材料 （1）氧化物陶瓷 ①氧化铝陶瓷 　②氧化锆陶瓷 （2）氮化物陶瓷 ①氮化硅陶瓷　 ②氮化硼陶瓷 ③氮化铝陶瓷 * * 5.3.1 常用陶瓷基体材料 （3）碳化物及碳陶瓷 ①碳化硅陶瓷 ②碳化锆陶瓷 ③碳化铬陶瓷　　　　　 　　 ④碳化钨陶瓷 ⑤碳化钛陶瓷 （4）玻璃、玻璃陶瓷和其他陶瓷 ①玻璃（高硅氧玻璃，硼硅玻璃，铝硅玻璃）； ②玻璃陶瓷（铝锂硅酸、镁铝硅酸玻璃陶瓷）； ③其他陶瓷（硼化物陶瓷，硅化物陶瓷） * * 5.3.2 陶瓷基复合材料的制造 制备步骤:将增强体材料掺入到未凝结的基体中,使基体和增强体材料一道成为整体材料。 (1)连续纤维增强陶瓷基复合材料的制备工艺 四大系列: Al2O3纤维/ZrO2,