8 金属基复合材料制备与加工.ppt

* 第8章 金属基复合材料的制备与加工 8.1 复合材料基础 1. 复合材料的概念与定义 常规材料的优缺点： 定义：采用物理或化学的方法，使两种或两种以上的材料在相态（如连续相：基体；不连续体：增强相）以性能相互独立的形式下共存于一体之中，以达到提高材料的某些性能，或互补其缺点，或获得新的性能（或功能）的目的。 金属材料的优点：优良的延展性和可加工性。缺点：强度相对低，耐热、耐磨、耐蚀性差，如铝； 陶瓷材料的优点：强度高、耐热、耐磨、耐蚀性好，缺点：很脆，加工性能差。 复合后利用两者的优势互补，提高性能。 2. 复合材料的分类与命名 1．分类 按用途分为结构材料（用于制造受力构件的复合材料）和功能材料（具有各种特殊性能，如阻尼、导电、导磁、换能、摩擦、屏蔽等）两类。 按复合材料各成分在材料集散情况，分为三类：分散（掺和）强化型复合材料、层状（结合型）复合材料、梯度（功能型）复合材料。 按基体材料类型分：金属基复合材料（MMC）（如铝基复合材料、钛基复合材料等）；聚合物基复合材料（PMC）；陶瓷基复合材料（CMC） 按增强原理分为弥散增强型复合材料、晶须增强型复合材料、纤维增强型复合材料。 按基体分类 按增强体分类 按分散状态分类 3. 金属基复合材料 金属基复合材料具有高强度、高模量、低膨胀系数，能耐300-500℃或更高的温度。但造价高、密度大、制备工艺复杂，存在界面反应等缺点。 纤维增强型 颗粒和晶须增强型 交替叠层型 共晶定向凝固 （1）基体 铝、镁、钛及其合金。 （2）增强体 8.2 金属基复合材料制备与加工 8.2.1 粉末冶金复合法 1.工艺过程 原料：基体金属与强化颗粒均为粉料，且越细越好，但必须大于1微米，否则易聚难分散； 混合：球磨机混合法； 压粉（压密）：相当于成形工艺； 脱气：为除去粉末、颗粒表面水分与吸附气体，防止烧结后材料内部气孔（相当于干燥）； 压粉坯的致密化：冷等静压、挤压法； 烧结（固化）：常压、热压、真空热压、热等静压、热塑性变形烧结； 塑性加工：赋予材料一定形状（热加工温度下变形）。 适合于分散强化型复合材料（颗粒或纤维强化型） 可以自由选择基体金属材料，因为该法在固态下复合，基体与强化相不易反应； 可以自由选择强化颗粒种类、尺寸，且强化颗粒添加量范围广； 与铸造法相比，较易实现强化颗粒的均匀分散（微颗粒除外）。 1． 优点： 2. 粉末冶金复合法的特点 工艺较复杂，成本高； 固化方法采用烧结、热压、挤压等方法； 除采用原生复合法外，微细颗粒均匀分散较困难； 强化颗粒表面污染不易除去，使基体与颗粒界面不如铸造法。 2． 缺点 8.2.2 液态金属浸润法(Molten metal infiltration) ---铸造复合法 （1）常压铸造法(conventional casting) （2）液体金属搅拌法(Molten metal stirring) （3）真空加压铸造法(Vacuum pressure casting) （4）挤压铸造法（squeeze casting ） （1）预制坯体制造 （2）挤压铸造 （5）连续铸造法 8.2.3 喷雾共沉积法（spray co-deposition） *