【正文】 C/SiC和 SiC/SiC兩種。金屬材料與非金屬材料有著各自的優(yōu)缺點(diǎn)，將兩種各有所長(zhǎng)的材料組合在一起，揚(yáng)長(zhǎng)避短，這就構(gòu)成了復(fù)合材料。 二、現(xiàn)在 ? 在機(jī)械制造業(yè)中，金屬材料是目前使用量最大、使用范圍最廣的材料。最能反映這個(gè)時(shí)期青銅冶鑄技術(shù)水平的，是 1939年在河南安陽(yáng)出土的司母戊鼎。它重達(dá) 875公斤，帶耳，高 133厘米，橫長(zhǎng) 110厘米，寬78厘米，它是我國(guó)到目前為止發(fā)掘出最大的青銅器，也是世界上最大的古青銅器，它造型瑰麗、渾厚，鼎外布滿花紋。金屬材料分為鋼鐵材料和有色金屬材料兩大類。按基體材料的不同，可將復(fù)合材料分為高分子基、金屬基、和陶瓷基復(fù)合材料 三、 目前在新材料和新材料構(gòu)件制造技術(shù)出現(xiàn)了以下一些新的突破點(diǎn) ? 輕合金材料 發(fā)展輕量化合金材料技術(shù)，建立鋁、鎂合金半固態(tài)與擠壓鑄造、鎂合金超塑性成型與鈦合金成型技術(shù)、高溫鋁合金粉末與鋁基復(fù)材，開發(fā)高熱傳導(dǎo)率鋁基碳鐵復(fù)合材料、發(fā)泡鋁板成型與軌道車輛輕量化技術(shù) ? 金屬基復(fù)合材料構(gòu)件制造技術(shù) 以 SiC長(zhǎng)纖維增強(qiáng)的 Ti基復(fù)合材料（ TiMMC）具有比強(qiáng)度高、比剛度高，使用溫度高及疲勞和蠕變性能好的優(yōu)點(diǎn)。 C/SiC和 SiC/SiC的密度分別為 ～ ～， SiC基 CMC的最高工作溫度為1650℃ ， C/SiC和 SiC/SiC可分別在有限壽命和長(zhǎng)壽命條件下使用。 C/C構(gòu)件的關(guān)鍵制造技術(shù)包括碳纖維預(yù)制體的設(shè)計(jì)與制備、 C/C的致密化技術(shù)和 C/C防氧化涂層的設(shè)計(jì)與制造 第一章 金屬材料的基本知識(shí) ? 工程材料可分為： ? 金屬材料 ? 高分子材料 ? 陶瓷材料 ? 復(fù)合材料 ? 金屬材料在現(xiàn)代生產(chǎn)及人們的日常生活中占有極其重要的地位。 金屬材料的性能 金屬材料的力學(xué)性能 金屬材料的其它性能簡(jiǎn)介 金屬材料的力學(xué)性能 1． 彈性和剛度 2． 強(qiáng)度 3． 塑性 4． 硬度 5．沖擊韌性 a k 6． 斷裂韌性 KI 7． 疲勞強(qiáng)度 １ . 彈性和剛度 ? 金屬材料受外力作用時(shí)產(chǎn)生變形。 E值的大小主要取決于各種材料的本性，一些處理方法（如熱處理、冷熱加工、合金化等）對(duì)它影響很小。在圖 D點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力值即為 σb ? 屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度的比值 σs/σb稱為屈強(qiáng)比 ? 屈強(qiáng)比小，工程構(gòu)件的可靠性高，說明即使外載荷或某些意外因素使金屬變形，也不至于立即 斷裂。用一定載荷 P，將直徑為 D的球體（淬火鋼球或硬質(zhì)合金球），壓入被測(cè)材料的表面，保持一定時(shí)間后卸去載荷，測(cè)量被測(cè)試試表面上所形成的壓痕直徑 d，由此計(jì)算壓痕的球缺面積 F，其單位面積所受載荷稱為布氏硬度。將一定重量 G的擺錘升至一定高度 H1，如圖 ，使它獲得位能為GH2，單位為 J。材料的冷脆轉(zhuǎn)變溫度越低，說明其低溫沖擊性能越好，允許使用的溫度范圍越大。這個(gè)應(yīng)力強(qiáng)度因子的臨界值，稱為材料的 斷裂韌性 ，用 KIC表示。熱交換器等傳熱設(shè)備的零部件一般常用導(dǎo)熱性好的材料（如銅、鋁等）來制造 ? 通常，金屬及合金的導(dǎo)熱性遠(yuǎn)高于非金屬材料 （ 5）導(dǎo)電性 ? 材料的導(dǎo)電性一般用電阻率（ ρ）來表示，電阻率表示單位長(zhǎng)度、單位面積導(dǎo)體的電阻，其單位為Ωm ? 絕緣體： ρ＝ 1071020Ω （ 1）鑄造性 ? 鑄造性是指澆注鑄件時(shí)，材料能充滿比較復(fù)雜的鑄型并獲得優(yōu)質(zhì)鑄件的能力 ? 對(duì)金屬材料而言，評(píng)價(jià)鑄造性能好壞的主要指標(biāo)有流動(dòng)性、收縮率、偏析傾向等 ? 流動(dòng)性好、收縮率小、偏析傾向小的材料其鑄造性也好。晶格可以看成由晶胞堆積而成 ? 晶胞的形狀和大小是用晶粒的棱邊長(zhǎng)度 a、 b、c和棱邊的夾角 α、 β、 γ來表示的，見圖 ? 晶胞的棱邊長(zhǎng)度 a、 b、 c稱為 晶格常數(shù) ，其大小以 197。 2. 常見純金屬的晶格類型 ?在金屬元素中，除少數(shù)具有復(fù)雜的晶體結(jié)構(gòu)外，大多數(shù)具有簡(jiǎn)單的晶體結(jié)構(gòu)，常見的晶格類型有三種：體心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格 （ 1）體心立方晶格 （ 2）面心立方晶格 （ 3）密排立方晶格 (1) 體心立方晶格 (Bodycentred cubic lattice，簡(jiǎn)稱 ) ? 體心立方晶格的晶胞是一個(gè)立方體，原子分布在立方體的各結(jié)點(diǎn)和中心處，如圖 。屬于這類晶格的金屬有 αFe、Cr、 V、 W、 Mo、 Nb等。 424621881 ????密排立方晶格 (Closepacked hexagonal lattice，簡(jiǎn)稱 ) ? 密排立方晶格的晶胞與簡(jiǎn)單六方晶胞不同，在由 12個(gè)原子所構(gòu)成的正六面體的上下兩個(gè)六邊形的中心各有一個(gè)原子，在上下底中間有三個(gè)原子，如圖 。所謂配位數(shù)即指晶格中任一原子周圍所緊鄰的最近且等距離的原子數(shù)。 確定晶面指數(shù)的步驟如下： ? （ 1）設(shè)晶格中某一原子為原點(diǎn)，通過該點(diǎn)平行于晶胞的三棱邊作 OX、 OY、 OZ三個(gè)坐標(biāo)軸，以晶格常數(shù) a、 b、 c分別作為相應(yīng)的三個(gè)坐標(biāo)軸上的量度單位，求出所需確定的晶面在三坐標(biāo)軸上的截距（見圖 ）。 3）晶面及晶向的原子密度 ? 所謂某晶面的原子密度指其單位面積中的原子數(shù)，而晶向原子密度則指其單位長(zhǎng)度上的原子數(shù)。許多晶體物質(zhì)如石膏、云母、方解石等常沿一定的晶面易于破裂，具有一定的解理面，也都是這個(gè)道理。冷卻速度越快，△ T越大。自由能可表示為： ? G=UTS ? 式中：Ｕ為系統(tǒng)內(nèi)能，即系統(tǒng)中各種能量的總和；Ｔ為熱力學(xué)溫度；Ｓ為熵（系統(tǒng)中表征原子排列混亂程度的參數(shù)） ? 對(duì)于固態(tài)金屬和液態(tài)金屬可將它們的自由能分別用Ｇ固（Ｇ固＝ U固 TS固）和Ｇ液（Ｇ液＝ U液 TS液）來表示。 3. 結(jié)晶的過程 ? 液態(tài)金屬的結(jié)晶過程分為 晶核形成 和 晶核的成長(zhǎng) 兩個(gè)階段 ? 晶核的形成，一是由液態(tài)金屬中一些原子自發(fā)地聚集在一起，按金屬晶體的固有規(guī)律排列起來稱為 自發(fā)晶核 。 ? 由每個(gè)晶核長(zhǎng)成的晶體稱為晶粒，晶粒之間的接觸面稱為晶界。因此，一般 金屬的晶粒越小，強(qiáng)度、塑性和韌性就越好 。因?yàn)楫?dāng)液體中有這種未熔雜質(zhì)存在時(shí)，金屬可以沿著這些現(xiàn)成的固體質(zhì)點(diǎn)表面產(chǎn)生晶核，減小它暴露于液體中的表面積，使表面能降低，其作用甚至?xí)h(yuǎn)大于加速冷卻增大過冷度的影響 ? 在金屬結(jié)晶時(shí)，從為向液態(tài)金屬中加入某種難溶雜質(zhì)來有效地細(xì)化金屬的晶粒，以達(dá)到提高其力學(xué)性能的目的，這種細(xì)化晶粒的方法叫做 “ 變質(zhì)處理 ” ，所加入的難溶雜質(zhì)叫 “ 變質(zhì)劑 ” 或 “ 人工晶核 ” 。 ? 鐵在結(jié)晶后繼續(xù)冷卻至室溫的過程中，將發(fā)生兩次晶格轉(zhuǎn)變，其轉(zhuǎn)變過程如圖 。 ? 實(shí)際的金屬都是由很多小晶體組成的，這些外形不規(guī)則的顆粒狀小晶體稱為晶粒。這種由許多晶粒組成的晶體稱為多晶體，如圖 。在顯微鏡下才能觀察到的金屬中晶粒