金属基复合材料.ppt

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1、金属基复合材料浸渗复合工艺张大平14722000题目学习与创新无处不在学习说话，放慢语速。例你的世界我只是路过的幸福灵感能量最高最低定律炒股01020304内容金属基复合材料的定义及分类05金属金复合材料的浸渗复合制作方法分类浸渗一挤压一体化成形技术润湿性及界面反应区域的研究总结金属基复合材料的定义及分类连续纤维增强金属基复合材料短纤维增强金属基复合材料晶须增强金属基复合材料颗粒增强金属基复合材料混杂增强金属复合材料。金属基复合材料是采用金属或合金为基体，以纤维晶须颗粒等为增强体，通过合理的设计和良好的复合工艺，使基体和增强体之

2、间取长补短，发挥了各自的性能及工艺优势。无压浸渗气压浸渗挤压铸造金属金复合材料的浸渗复合制作方法分类挤压铸造挤压铸造是将增强体材料制成一定形状并有一定强度的预制体，再将金属液浸渗到预制体中，保压凝固而成。气压浸渗气压浸渗能有效防止金属和增强体的氧化，限制了界面反应，改善界面，提高了浸润性，减少了出现气孔等缺陷的几率。无压浸渗无压浸渗是金属液体在没有外压力和真空的条件下，自发地渗入预制体间隙，冷却凝固获得致密的复合材料。浸渗一挤压一体化成形技术首先将预制体放入挤压筒底部、凹模之上,连同模具进行整体预热,同时将AZ91D镁合金在不锈

3、钢柑祸中熔炼,加热的过程中采用氢气作为保护气体,防止碳纤维和镁合金被氧化。当预制体的预热温度达到AZ91D液相线以上某一设定温度,保温30-60min,随后液态镁合金在压力差的作用下,从熔炼装置流入挤压筒内,并在气体压力的作用下渗入纤维预制体中。浸渗压力和保压时间分别选取0.3-06MPa和20-60s。当Csp/AZ91D熔融体冷却到半固态区间温度时,冲头下行对坯料施加20-50MPa压力,进一步消除浸渗孔洞和凝固收缩孔隙。当浸渗后的熔融态复合材料冷却到设定挤压温度时,冲头下行一次挤压成形出直径20mm的Csf/AZ91D复合

4、材料棒材。(l)其基体组织致密,无任何明显的孔洞等缺陷存在,没有发现明显的纤维团聚、搭接等现象。(2)挤压变形使得纤维发生明显的取向,大多纤维沿挤压方向呈准一维排压缩测试压缩测试在Instronl195万能试验机上进行,压缩速度为0.5mm/min,压缩温度选取室温、100℃、200℃和300℃,试样预热到设定温度后保温3min。所有的应力一应变曲线大体可以分为三个阶段：复合材料经过短暂的弹性变形后发生屈服,在屈服点附近出现一凹弧段,此后,伴随着不同应变硬化速率的加工硬化达到峰值应力,随后发生塑性失稳。在室温和10℃时,压缩应力

5、以较大的硬化速率达到峰值后迅速降低,试样发生脆性断裂。随着变形温度的升高,基体的加工硬化行为逐渐减弱,应变软化行为越为明显,材料的断裂应变也随之增大。在20℃时,应力达到峰值后缓慢降低。当温度达到300℃时,加工硬化与应变软化基本达到平衡,试样外表没有明显的断裂痕迹。低温下基体合金的加工硬化较高温下明显,其原因在于低温下动态回复导致的位错密度降低远远小于高温下动态再结晶引起的位错密度降低。压缩应力达到屈服点后,继续以较高的应变速率升高至峰值应力,且该段加工硬化曲线呈明显的上凹特征,不同于同等条件下的拉伸应力一应变曲线。复合材料在

6、不同温度下的压缩性能,(a)压缩强度,(b)屈服强度润湿性及界面反应区域的研究浸渗复合工艺的一个相同点是事先制备增强体的预制体骨架，优点是能提高金属基复合材料的增强体的分散性。预制体和金属基体的润湿性和界面反应区域是影响金属基复合材料性能的两个重要因素。以WBK预制体Al基合金为例，研究润湿性和界面反应区域对浸渗金属基复合材料的影响。实验步骤将铝在973K温度下熔化预热铸型及预制体（不预热）将分型剂涂于铸型内壁将熔融的铝液侏儒铸型的减少会获得良好的润湿性，通过预热预制体可以减少润湿性界面反应区域界面反应区域由于其脆弱性会降低金属

7、基复合材料的性能，可以通过控制凝固速率和后续的热处理来使界面反应区域变薄。可以通过硬度测试和化学分析来确定界面反应区域。总结金属基复合材料的浸渗复合工艺是将增强体事先编织成一定形状的预制体，通过加压或不加压的方式将熔融的金属基体浸渗到预制体重的一种工艺。预制体的使用使金属基复合材料中的增强体分散性增大。在此过程中预制体和金属液基体的润湿性和界面反应区域是获得良好金属基复合材料的两个重要因素。谢谢观赏MakePresentationmuchmorefun