金属基复合材料PPT.ppt

Continuous carbon, silicon carbide, or ceramic fibers are embedded in a metallic matrix material. ;金属基复合材料是随着现代技术对材料的要求越来越高而发展起来的。用高强度、高模量和耐高温的第二成分增强金属，可制成比金属性能更好的金属基复合材料。 金属材料的韧性要比热固性聚合物材料和陶瓷材料好。同时，金属材料还有不吸湿、不老化、导电、导热等一些特性。 金属基复合材料（MMC）的大规模研制和开发工作起步于20世纪80年代，主要是对低熔点金属如铝、镁等的复合增韧。以这些材料制成的结构件代替原来的金属材料构件，构件质量（重量）得到了显著减轻，这一成果在航空、航天领域具有十分重大的意义 ;特点;4、在纤维方向上线膨胀系数小 金属基复合材料所用的碳纤维、碳化硅纤维和硼纤维均有很高的模量和很低的线膨胀系数，且石墨纤维的纵向线膨胀系数为负值。因此．纤维增强金属基复合材料的线膨胀系数要比金属小。控制纤维的含量和方向就能设计制造出在纤维方向上线膨胀系数很低的金属基复合材料。 5、良好的抗疲劳性能 金属基复合材料的抗疲劳性能与纤维类型、金属基体的性能、生产工艺和界面状况等密切相关。当纤维与基体在界面上结合得合适时，界面能有效地阻止裂纹扩展。纤维增强金属基复合材料的抗拉、抗疲劳性能，明显高于金属基休材料。 6、不吸湿和不放气 金属基复合材料不吸湿，没有分解和污染系统的物质产生。这对卫星仪表的稳定和可靠运行是十分重要的。 7、其他性能 金属基纤维增强复合材料与基体材料相比，可提高抗蠕变性能、硬度和阻尼等。 ;1、金属基复合材料在基体屈服以前的一个较小范围内，应力应变关系才是线性的。除非采用很硬的基体，否则在拐点以上，金属基复合材料的有效弹性模量就不再明显大于树脂基复合材料。 一般来说，树脂基复合材料在纤维方向具有很好的线性弹性，具有很高的比强度和比刚度。这是金属基复合材料所不及的。 2、剪切强度和层间拉伸强度较低 与金属基体材料相比，金属基复合材料的面内剪切强度、层间剪切强度、横向拉仲强度和层间拉仲强度都比较低。与纤维方向金属基复合材料的拉、压强度比就更低。但与树脂基复合材料的这些性能比，又强得多。提高界面的结合强度，可提高这些性能，但冲击强度下降。 3、在抵抗某些环境腐蚀方面，金属基复合材料不如树脂基复合材料。 4、在金属基复合材料制造过程中，涉及到高温、增强材料的表面处理、复合成型等复杂工艺。因此，金属基复合材料很难制造、成本很高。 5、金属基复合材料密度较大。 6、由于金属基复合材料的研究起步较晚，再加上实际应用范围和制造成本等因素的影响，目前金属基复合材料的技术水平落后于聚合物基复合材料和陶瓷基复合材料。;3、电子材料工业 电子材料工业，特别是近年来蓬勃发展的微电子工业，对材料有较高的使用要求。SiC颗粒增强铝基复合材料，可通过调节SiC颗粒的含量使其热膨胀系数于与基材匹配，并且具有导热性好、尺寸稳定性优良、低密度、适合钎焊等性能。用它代替钢/钼基座，可以改善微电子器件的性能。 硼/铝复合材料用作多层半导体芯片的支座，是一种很好的散热冷却材料，由于这种材料导热性好、热膨胀系数与半导体芯片非常接近，故能大大减少接头处的热疲劳。 石墨纤维增强铜基复合材料的强度和模量比铜高，又保持了铜的优异的导电和导热性能。通过调节复合材料中石墨纤维的含量及排布方向，可使其热膨胀系数非常接近任何一种半导体材料，因此被用来制造大规模集成电路的底板和半导体装置的支持电板，防止了底板的翘曲和半导体基片上裂纹的产生，提高器件稳定性。 在大型蓄电池中的铅电极自重大、刚性差，容易翘曲引起短路，影响电解过程的正常进行。用碳纤维增强铅的复合材料，既保持原来优良的电化学性能，又使强度和模量提高，不易翘曲，同时减小蓄电池的体积。;4、国防军工工业 金属基复合材料性能优异，但制造工艺复杂、成本高、价格贵，所以应用的主要领域是航空航天和国防军工工业。在国防军工工业中，硼纤维和碳化硅纤维、碳化硅晶须和颗粒增强铝基复合材料用来制造导弹的零件和构件，如导弹弹体、垂直尾翼、平衡翼、制导元件等。 碳化硅晶须和颗粒增强铝基复合材料被用于制造战术坦克的反射镜部件、轻型坦克的履带、空间激光镜等等。;1、大力研究发展颗粒增强的铝基、镁基复合材料。 国际ALCON公司已建成年产1.1万吨颗粒增强铝基复合材料型材、棒材、锻材、铸锭以及零件的专业工厂。生产的SiCp/Al（Mg）锭块单重达596公斤。 2、高温金属基复合材料的研究 主要针对高性能发动机发展的需要。研究发动机滑轮盘、转轴等关键部件的高性能耐高温结构材料。 3、金属基复合材料制备新工艺和新设备的研究 目前研究的重点是：真空液态金属浸渍、液态金属挤压铸造