金屬基復(fù)合材料ppt課件(已修改)
2025-05-11 03:58 本頁面
【正文】 金屬基復(fù)合材料（ MMC） 材料學(xué)院 沈衛(wèi)平 13693054652 一、金屬基復(fù)合材料概述 金屬基復(fù)合材料的分類 1 按增強(qiáng)材料分類： — 纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料 — 顆粒、晶須增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料 1 按基體材料分類： — 鋁基復(fù)合材料 — 鎂基復(fù)合材料 — 鈦基復(fù)合材料 — 高溫合金基復(fù)合材料 — 金屬間化合物基復(fù)合材料 金屬基復(fù)合材料的研究重點(diǎn) 金屬基復(fù)合材料的研究重點(diǎn) 1）不同基體和不同增強(qiáng)相復(fù)合效果、復(fù)合材料的設(shè)計(jì)和性能； 2）增強(qiáng)相 /基體的界面優(yōu)化、界面設(shè)計(jì)； 3）制備工藝的研究，以提高復(fù)合材料的性能和降低成本； 4）新型增強(qiáng)劑的研究開發(fā)； 5）復(fù)合材料的擴(kuò)大應(yīng)用。 二、金屬基復(fù)合材料的制備工藝 金屬基復(fù)合材料制備工藝概述 1 1 金屬基復(fù)合材料制備工藝的研究內(nèi)容以及選擇原則： 1）基體與增強(qiáng)劑的選擇，基體與增強(qiáng)劑的結(jié)合： 增強(qiáng)劑與基體之間應(yīng)具有良好的 物理相容性 和 化學(xué)相容性。另外，如果在復(fù)合材料中使用高強(qiáng)度的纖維，就必須尋找具有高斷裂功的基體材料。在這方面，固態(tài)法制備方法更好一些，因鑄造合金一般具有較低的斷裂韌性。 2）界面的形成及機(jī)制，界面產(chǎn)物的控制及界面設(shè)計(jì)； 3）增強(qiáng)劑在基體中的均勻分布： 在選擇制備方法時(shí)，應(yīng)選擇那些使得增強(qiáng)劑更均勻、均質(zhì)排布（分布）的方法。在這方面，液態(tài)法與固態(tài)法相比較差。4）制備工藝方法及參數(shù)的選擇和優(yōu)化； 5）制備成本的控制和降低，工業(yè)化應(yīng)用的前景。 金屬基復(fù)合材料制備工藝的分類： 金屬基復(fù)合材料制備工藝的分類： 1）固態(tài)法：真空熱壓擴(kuò)散結(jié)合、超塑性成型 / 擴(kuò)散結(jié)合、模壓、熱等靜壓、粉末冶金法。 2）液態(tài)法：液態(tài)浸滲、真空壓鑄、反壓鑄造、半固態(tài)鑄造。 3）噴射成型法：等離子噴涂成型、噴射成型。 4）原位生長法。 1 連續(xù)增強(qiáng)相金屬基復(fù)合材料的制備工藝 鋁合金 —— 固態(tài)、液態(tài)法 碳纖維 鎂合金 —— 固態(tài)、液態(tài)法 硼纖維 鈦合金 —— 固態(tài)法 SiC纖維 高溫合金 —— 固態(tài)法 氧化鋁纖維 金屬間化合物 —— 固態(tài)法 1 不連續(xù)增強(qiáng)相金屬基復(fù)合材料的制備工藝 鋁合金 — 固態(tài)、液態(tài)、原位生長、噴射成型法 顆粒 鎂合金 —— 液態(tài)法 晶須 鈦合金 —— 固態(tài)、液態(tài)法、原位生長法 短纖維 高溫合金 —— 原位生長法 金屬間化合物 —— 粉末冶金、原位生長法 先驅(qū)（預(yù)制）絲（帶、板）的制備 2 1 纖維 /（基體箔材）聚合物粘結(jié)劑先驅(qū)（預(yù)制）帶（板） (圖 91)： 纏繞鼓 (基體箔材 )?纖維定向定間距纏繞 ?涂敷聚合物粘結(jié)劑定位。 圖 91 纖維 / 聚合物粘結(jié)劑先驅(qū)（預(yù)制）帶（板） 2 2 等離子噴涂纖維 / 基體箔材先驅(qū)（預(yù)制）帶（板）： 纖維定向定間距纏繞 ? 等離子噴涂基體粉末定位（圖 92）。 圖 92 等離子噴涂纖維 / 基體箔材先驅(qū)（預(yù)制）帶（板）示意圖 2 3 PVD法纖維 /基體復(fù)合絲 圖 93 PVD法纖維 /基體復(fù)合絲原理圖 2 3 PVD法纖維 /基體復(fù)合絲 采用磁控濺射等物理氣相沉積（ PVD）手段將基體金屬均勻沉積到纖維表面（圖 9 4）上，形成纖維 /基體復(fù)合絲。使用這種復(fù)合絲制備復(fù)合材料時(shí)，主要是基體與基體之間的擴(kuò)散結(jié)合，有利于材料界面的改善；同時(shí)通過控制基體沉積層的厚度可控制纖維的體積比。 圖 94 PVD法纖維表面金屬基體沉積層 2 4 粉末法纖維 /基體復(fù)合絲 首先將金屬基體粉末與聚合物粘接劑混合制成基體粉末 /聚合物粘接劑膠體，然后將纖維通過帶有一定孔徑毛細(xì)管的膠槽，在纖維表面均勻地涂敷上一層基體粉末膠體，干燥后形成一定直徑的纖維 /基體粉末復(fù)合絲。復(fù)合絲的直徑取決于膠體的粘度、纖維走絲速度以及膠槽的毛細(xì)管孔徑等。 由于在復(fù)合材料制備過程中需要預(yù)先徹底除去復(fù)合絲中的聚合物粘接劑膠體，因此要求聚合物粘接劑具有在真空狀態(tài)的低溫下能夠完全揮發(fā)的特性。 圖 95 粉末法纖維 /基體復(fù)合絲示意圖 2 6 熔池法纖維 / 基體復(fù)合絲 圖 96 熔池法纖維 / 基體復(fù)合絲示意圖 這種復(fù)合絲制備方法主要是應(yīng)用于碳纖維或石墨纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。 由于碳纖維或石墨纖維與鋁液接觸會(huì)反應(yīng)生成 Al4C3界面生成物。過量的脆性相 Al4C3生成會(huì)嚴(yán)重影響復(fù)合材料的性能。 如圖 96所示，對纖維進(jìn)行 TiB或（液態(tài)）
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