湖大材料工程基礎(chǔ)課件第十章復(fù)合材料制備工藝(文件)
【正文】 ? 疲勞性能不夠理想 ? 復(fù)合材料表面增強(qiáng)顆粒脫粘帶來(lái)的危害 ? 腐蝕問(wèn)題復(fù)雜 ? 焊接工藝難度大 ? 價(jià)格較高 ? 技術(shù)較 不 成熟 材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022/9/20 材料工程基礎(chǔ) — 復(fù)合材料制備工藝 46 ? 金屬基復(fù)合材料的主要應(yīng)用領(lǐng)域 ? 衛(wèi)星和空間結(jié)構(gòu)材料：各種框架結(jié)構(gòu)，可展開(kāi)天線，公用機(jī)匣，緊固件等； ? 導(dǎo)彈材料：艙段殼體、彈翼連接法蘭盤(pán)、發(fā)動(dòng)機(jī)部件、翼面、舵面 ? 電子及光學(xué)儀表：微波波導(dǎo)管、散熱器、封裝材料、雷達(dá)天線、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的精密零件、旋轉(zhuǎn)掃描鏡、紅外觀測(cè)鏡、激光鏡、激光陀螺儀、反射鏡、鏡子底座和光學(xué)儀器托架等； ? 飛機(jī)：翼梁、起落架、壓氣機(jī)、風(fēng)扇葉片、剎車片等；直升機(jī)的傳動(dòng)機(jī)匣、螺旋漿、旋翼槳轂等； 材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022/9/20 材料工程基礎(chǔ) — 復(fù)合材料制備工藝 47 ? 輕武器：榴彈發(fā)射器槍管、輕型炮管、炮架； ? 水中兵器：魚(yú)雷殼體、潛望鏡鏡桿、魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)缸套及缸蓋、活塞等； ? 坦克：履帶、驅(qū)動(dòng)輪、裝甲、炮管等； ? 交通：汽車發(fā)動(dòng)機(jī)部件 (活塞、缸體、汽缸套 )、連桿、驅(qū)動(dòng)軸、制動(dòng)盤(pán)、搖臂、軸承套等；高速列車制動(dòng)盤(pán)等。 CMC的人工關(guān)節(jié)和齒 材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022/9/20 材料工程基礎(chǔ) — 復(fù)合材料制備工藝 54 ? 碳 /碳復(fù)合材料 （ C/C） 一般 C/C是由碳纖維及其制品做成預(yù)成型體 ，通過(guò) CVD或液態(tài)樹(shù)脂 、 瀝青浸漬碳化法獲得C/C的基體碳來(lái)制備的 。 目前(60~70)％ 的 C/C主要用于摩擦材料 ， 包括飛機(jī)剎車盤(pán) 、 F1賽車 、 高速列車的剎車制動(dòng)材料 。 材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022/9/20 材料工程基礎(chǔ) — 復(fù)合材料制備工藝 58 167。 ? 原生復(fù)合法 利用燒結(jié)高溫下的化學(xué)反應(yīng) ， 在燒結(jié)體內(nèi)直接生成能夠強(qiáng)化顆粒 。 材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022/9/20 材料工程基礎(chǔ) — 復(fù)合材料制備工藝 62 ? 含浸凝固法 （ 1） 定義： 將預(yù)先制備的含有較高孔隙率的強(qiáng)化相成形體 （ 預(yù)成形體 ） 含浸于熔融基體金屬中 ， 待浸透后 ， 使其凝固以制備復(fù)合材料的方法 。 2） 反應(yīng)噴射沉積法 ：使強(qiáng)化陶瓷顆粒在金屬霧或基體中自動(dòng)生成的方法 。 陶瓷基復(fù)合材料的制備 ? 顆粒增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料 制備方法 ：一般與典型陶瓷材料的相同 。 ? 燒結(jié)成形 ：將纖維與陶瓷粉末冷壓并燒結(jié) ，隨后再熱壓使其致密化 。 材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022/9/20 材料工程基礎(chǔ) — 復(fù)合材料制備工藝 73 纖維纏繞成形 特點(diǎn)： 用于制造圓筒形物體 ， 纖維能保持連續(xù)完整 ，可連續(xù)生產(chǎn)；設(shè)備復(fù)雜 ， 工藝質(zhì)量不易控制 。 聚合物基復(fù)合材料的制備 手工工藝 手糊法 材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022/9/20 材料工程基礎(chǔ) — 復(fù)合材料制備工藝 69 ? 手工鋪疊 材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022/9/20 材料工程基礎(chǔ) — 復(fù)合材料制備工藝 70 特點(diǎn)： ① 以手工操作為主 ， 適于多品種 、 小批量生產(chǎn) ， 不受制品尺寸 、 形狀限制； ② 生產(chǎn)效率低 ， 勞動(dòng)條件差 ， 勞動(dòng)強(qiáng)度大；制品質(zhì)量不易控制 ， 性能穩(wěn)定性差 ， 制品強(qiáng)度較其它方法低 。 ? 纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料 制備方法 ：化學(xué)氣相沉積 、 化學(xué)氣相滲透 、 高溫熔體滲透 、 室溫漿料浸漬 、 反應(yīng)燒結(jié)等 材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022/9/20 材料工程基礎(chǔ) — 復(fù)合材料制備工藝 67 ? 化學(xué)氣相滲透 (CVI： ~ infiltration) 將氣相反應(yīng)形成的物質(zhì)滲透到纖維等多孔預(yù)成型體等低密度的材料之中 ， 以形成更加致密的材料 。 材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022/9/20 材料工程基礎(chǔ) — 復(fù)合材料制備工藝 65 熱壓擴(kuò)散法 按照制品形狀 、 纖維體積密度及性能要求 ，將金屬基體與增強(qiáng)材料按一定順序和方式組裝成型 ， 然后加熱到某一低于金屬基體熔點(diǎn)的溫度 ， 同時(shí)加壓保持一定時(shí)間 ， 使基體金屬產(chǎn)生 蠕變 和 擴(kuò)散 ， 與纖維之間形成良好的界面結(jié)合 ， 得到復(fù)合材料制品 。 缺點(diǎn)：顆粒強(qiáng)化預(yù)成形體的制備比較困難 ， 熔體金屬不易浸透至預(yù)成形體的內(nèi)部 。 缺點(diǎn)： （ 1） 工藝較復(fù)雜 ， 成本高； （ 2） 微細(xì)顆粒均勻分散較困難 ； （ 3） 強(qiáng)化顆粒表面污染不易除去 ， 基體與顆粒界面不如鑄造法 。 金屬基復(fù)合材料的制備 粉末冶金法 鑄造 熱壓擴(kuò)散法 熱擠熱軋 熔融金屬浸透 等離子噴涂法等 材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022/9/20 材料工程基礎(chǔ) — 復(fù)合材料制備工藝 59 粉末冶金法 廣泛用于各種顆粒 、 晶須及短纖維增強(qiáng)的 分散強(qiáng)化型 金屬基復(fù)合材料 。 目前研究人員正在進(jìn)行 C/C航空發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室 、 整體渦輪盤(pán)及葉片的應(yīng)用研究 。 C/C在航天領(lǐng)域中的應(yīng)用 材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022/9/20 材料工程基礎(chǔ) — 復(fù)合材料制備工藝 56 ? 具有 優(yōu)異的摩擦磨損性能 。 材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022/9/20 材料工程基礎(chǔ) — 復(fù)合材料制備工藝 50 用于微波放大器中低壓場(chǎng)發(fā)射排列陰極的共晶原位復(fù)合材料 鎢與鉬等難熔金屬的連續(xù)纖維平行排列于氧化物基體中 材料科學(xué)與工程學(xué)院 2022/9/20 材料工程基礎(chǔ) — 復(fù)合材料制備工藝 51 由 YBa2Cu3O7x（ 淡色的表面層 ） CVD到 Al2O3多絲纖維（ 黑色核心部分 ） 上而制成的 YBaCuO超
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