金属基复合材料

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1、1金属基复合材料2内容金属基复合材料的定义及特性分类，常用的基体及增强体材料金属基复合材料的组分相容性金属基复合材料的制备工艺金属基复合材料的性能3金属基复合材料相对于传统的金属材料来说，具有较高的比强度与比刚度；与树脂基复合材料相比，具有优良的导电性与耐热性；与陶瓷基材料相比，具有高韧性和高冲击性能。金属基复合材料及其特性金属基复合材料（MMC）是以金属或合金为基体，以金属或非金属线、丝、纤维、晶须或颗粒为增强相的非均质混合物，共同点是具有连续的金属基体。4——构件的使用性能要求是选择金属基体材料最重要的依据，也是其发展的动力。金属基复合材料的使用要求在航天、航空技术中高

2、比强度和比模量以及尺寸稳定性是最重要的性能要求。作为飞行器和卫星的构件宜选用密度小的轻金属合金—镁合金和铝合金作为基体，与高强度、高模量的石墨纤维、硼纤维等组成石墨/镁、石墨/铝、硼/铝复合材料。5高性能航空发动机、燃气轮机：要求有高比强度和比模量，还要具有优良的耐高温性能，能在高温、氧化性气氛中正常工作。选择钛合金、镍合金以及金属间化合物作为基体材料。如碳化硅/钛、钨丝/镍基超合金复合材料可用于喷气发动机叶片、转轴等重要零件。6在汽车发动机中要求其零件耐热、耐磨、导热、一定的高温强度等，同时又要求成本低廉，适合于批量生产。选用铝合金作基体材料与陶瓷颗粒、短纤维组成颗粒（短

3、纤维）/铝基复合材料。如碳化硅/铝复合材料、碳纤维或氧化铝纤维/铝复合材料可制作发动机活塞、缸套等零件。71963年，NASA制备出钨丝增强Cu基复合材料，是纤维增强金属基复合材料的研究起点，SiC/Al,Al2O3/Al；1978年B/Al复合材料在哥伦比亚航天飞机上应用；1964年，Kraft通过共晶合金定向凝固制备出金属基复合材料，界面结合良好，Ni-Ni3Al，Ni-Ni3Si；20世纪80年代，金属基复合材料迅速发展，开始注重颗粒、晶须和短纤维增强金属基复合材料，在汽车、体育用品等领域得到应用；90年代后期，电子产品和技术迅速发展，低膨胀、高强度和高导热性的金属基

4、复合材料在电子产品得到应用；近年，功能和纳米金属基复合材料成为研究热点。金属基复合材料的发展8金属基复合材料的分类铝基复合材料镁基复合材料钛基复合材料镍基复合材料铜基复合材料基体颗粒增强金属基复合材料短纤维、晶须增强金属基复合材料长纤维强金属基复合材料层状复合材料增强体9铝及铝合金铝基复合材料是金属基复合材料中发展最快、应用得最广的一种。金属铝为面心立方结构，无同素异构体，密度为钢的1/3左右，具有良好的塑性和韧性，以及易加工性、工程可靠性及价格低廉等优点，在工程上广泛应用。工业纯铝：塑性优异，适用各种形式的冷、热加工；导电、导热性能好，代替铜制作导线；强度不高，不适合做承

5、力大的结构材料。10金属基复合材料工艺研究内容金属基体与增强材料的结合和结合方式；金属基体/增强材料界面和界面产物在工艺过程中的形成及控制；增强材料在金属基体中的分布；防止连续纤维在制备工艺过程中的损伤；优化工艺参数，提高复合材料的性能和稳定性，降低成本。11根据各种方法的基本特点，把金属基复合材料的制备工艺分为四大类：(1)固态法：扩散结合和粉末冶金；(2)液态法：铸造法、压铸法、半固态复合铸造、液态渗透以及搅拌法和无压渗透法等；(3)喷射与喷涂沉积法；(4)原位复合法：共晶合金定向凝固法、直接金属氧化法、反应自生成法。金属基复合材料的制备工艺12常用的金属基复合材料制备

6、工艺13扩散结合扩散结合也称扩散粘接法或扩散焊接法，是加压焊接的一种，包括热压法和热等静压法。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。扩散结合是在较长时间的高温及不大的塑性变形作用下依靠接触部位原子间的相互扩散进行的。扩散结合的过程：粘接表面之间的最初接触，由于加热和加压使表面发生变形、移动、表面膜破坏；发生界面扩散和体扩散，使接触面密着粘接；热扩散界面最终消失，粘接过程完成。扩散结合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。14扩散结合工艺中，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

7、料的叠合和真空封装；③热压。预制片的制备：等离子喷涂法、箔粘接法及液态金属浸渍法。热压的工艺参数：温度、压力及时间。热压法的应用：B/Al、SiC/Al、SiC/TiC/Al、C/Mg等复合材料零部件、管材及板材。直径较粗的硼纤维和碳化硅纤维增强铝基、钛基及钨丝-超合金、钨丝-铜等复合材料的主要方法。扩散结合的工艺过程15a)金属箔复合法b)金属无纬带重叠法c)表面镀有金属的纤维结合法扩散结合法示意图16热等静压法也是热压的一种，可用于制造形状复杂的金属基复合材料零件。热等静压法用惰性气体加压，工件在各个方向上受到