金属基复合材料 (1).ppt

金属基复合材料中的纤维根据其长度的不同可分为长纤维、短纤维和晶须，它们均属于一维增强体。 　　因此，由纤维增强的复合材料均表现出明显的各向异性特征。 (1) 固态法 1) 扩散粘接 　　在一定的温度和压力下，把表面新鲜清洁的相同或不相同的金属，通过表面原子的互相扩散而连接在一起。 　　因而，扩散结合也成为一种制造连续纤维增强金属基复合材料的传统工艺方法。 　　扩散粘接工艺中，增强纤维与基体的结合主要分为三个关键步骤： 　　① 纤维的排布； 　　② 复合材料的叠合和真空封装； 　　③ 热压。 扩散粘结法： 热压法 铺层→放入模具或缸套内→加热、加压→冷却、取出 热等静压法 预制坯→放入包套→抽真空→高压容器→注入高压惰气、加热→均匀高压→扩散粘结 热压法 2) 粉末冶金 粉末冶金是以金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)为原料，通过成形、烧结或热成形制成金属制品或材料的一种冶金工艺技术， 粉末冶金既可用于连续长纤维增强，又可用于短纤维、颗粒或晶须增强的金属基复合材料。 　在粉未冶金法中，长纤维增强金属基复合材料分两步进行。 　首先是将预先设计好的一定体积百分比的长纤维和金属基体粉末混装于容器中，在真空或保护气氛下预烧结。 　然后将预烧结体进行热等静压加工。 　　一般情况下，采用粉未冶金工艺制备的长纤维增强金属基复合材料中，纤维的体积百分含量为40% ~ 60%，最多可达75%。 2．液态法 　液态法亦称为熔铸法，其中包括液相浸渍、真空压力浸渍和挤压铸造等。 液态法是目前制备颗粒、晶须和短纤维增强金属基复合材料的主要工艺方法。 　液态法主要特点是金属基体在制备复合材料时均处于液态。 　　与固态法相比，液态法的工艺及设备相对简便易行，与传统金属材料的成型工艺，如铸造、压铸等方法非常相似，制备成本较低，因此液态法得到较快的发展。 　工艺过程如下： ①是将增强材料制成预制体，置于容器内。 ②再将基体金属坯料置于可渗透的增强材料预制体周围。 ③通过加热，基体金属熔化，并自发渗透进入网络状增强材料预制体中。 1) 无压渗透 　 例如以55~60%Al2O3预制成零件的形状，放入同样形状的刚玉陶瓷槽内， 将含有3%~10%Mg的铝合金（基体）坯料放置在增强材料预制体上， 在流动的氮气气氛下，加热至800~1000℃，铝合金熔化并自发渗入预制体内。 　无压渗透工艺能较明显降低金属基复合材料的制造成本，但复合材料的强度较低。 采用这种方法制备的Al2O3/Al的刚度是铝合金基体的两倍，而SiC/Al的刚度也达到钢的水平。 2）液相浸渍 2.3碳纤维（CF） 第2节 增强材料 碳纤维的用途 2.4 芳纶纤维（KF，VF） 第2节 增强材料 KF是一种低密度、高强度、高模量和耐腐蚀的有机纤维，1960年美国杜邦公司发明。 2.4 芳纶纤维（KF，VF） 第2节 增强材料 2.5 其它纤维 硼纤维（BF） 第2节 增强材料 20世纪50年代末，美国开发的高性能纤维，主要用于制造树脂基和金属基复合材料。CF比BF生产工艺简单，成本低，性能相当，BF被CF替代。目前，主要用于金属基复合材料。 2.5 其它纤维 碳化硅纤维（SiCF） 第2节 增强材料 1.制造方法 CVD法: 钨丝/碳丝 沉积室 烷基硅烷分解 SiCF 2.5 其它纤维 高硅氧纤维与石英纤维 第2节 增强材料 由高纯二氧化硅和天然石英晶体制成的纤维。纯度99.95%，密度2.2g/cm3,直径0.7 -10μm。具有耐热、耐腐蚀和柔软性。高温下强度保持率高、尺寸稳定、抗热震性、化学稳定性、透光性及电绝缘性好。 用途:主要用作电绝缘材料、隔热材料和复合材料的增强体。用于制飞机雷达罩、火箭的尾喷管、空间航天器的烧蚀材料等。 2.5 其它纤维 超高相对分子量聚乙烯纤维 （分子量300万以上） 第2节 增强材料 目前世界上必威体育精装版的超轻、高比强度、高比模量、成本低的高性能有机纤维。1975年荷兰DSM公司发明，1990年，第一条小型生产线。 2.5 其它纤维 超高相对分子量聚乙烯纤维 第2节 增强材料 2.5 其它纤维 玄武岩纤维（CBF） 第2节 增强材料 以火山岩为原料，经1500℃ 熔融拉丝而成的纤维。 （外观为金褐色，2006年全世界产量3000吨，中国700吨，70%用于建筑工业。） 　第三节金属基复合材料的制备工艺 随着现代科学技术的飞速发展，人们对材科的要求越来越高。 在结构材料方面，不但要求强度高，还要求其重量要轻，尤其是在航