自生复合材料1

《自生复合材料1》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、自生复合材料•1自生复合材料及其理论基础•2自生复合材料制备方法•3自生复合材料的结构与性能1・自生复合材料及其理论基础1.1自生复合材料(In-SituComposites)依靠人工复合方法制备的复合材料都有可能存在界血强度不合理，界面稳定性差的界面问题。自生复合材料在液态向固态转变过程中基体和增强体是共生的，因而不存在界面不稳定的问题(界面自适应)•共晶复合材料(EutecticComposites)共晶组织：正常组织：片状，平行于生长方向纤维状，分布于连续基体中有一定的结品学关系(二相间)。Composition(wt.%)JavierLL

2、orca,ProgressinMaterialsScience51(2006)711-809•液固界面结构共晶组织形态取决于两相的熔融爛：ocaAASf/Ra界而粗糙度(Jacksoninterfaceroughnessparameter)A结晶学参数E,ASf熔化爛R气体常数a<2,固■液界面为原子粗糙界面，非小面界面状形成，生长不受形核率限制。a>2,固■液界面为原子光滑界面，小面界面状形成，生长受形核率限制。b)图6・9固/裁界面的微观结构示意图a)平帯型界面b)粗造型界面界面图6・13平潛界面的台阶方式生长粗糙界面（微观粗糙、宏观平整一金

3、属或合金材料的界面）：垂直长大。光滑界面（微观光滑、宏观粗糙一无机化合物或亚金属材料的界面）：横向长大：二维晶核长大、依靠缺陷长大。共晶相界而关系两相间的关系有三种：非小晶面/非小品面共品规则层片状或棒状（粗糙■粗糙界面）alv2,a2<2两者都小于2非小晶面/小晶面共晶不规则共晶组织（粗糙■光滑界面）alora2>2其中之一大于2小晶面/小晶面共晶组织相互独立（光滑■光滑界面）al>2,a2>2两者都大于2共晶组织形态…-按组成相的a值大小分类:金属■金属型（粗糙■粗糙界面）金属■非金属型（粗糙■光滑界面）•非金属•非金属型（光滑•光滑界面）•

4、定向凝固（DirectionalSolidiiication）由于第二相要生长为长径比很大的纤维状，第二相晶体在某一生长方向的速度必须很大。因lit,必须在定向凝固条件下的定向生长，才能获得自生复合材料。每个固相排斥另一相Growthdirectionrh于定向凝固是在一定的温度梯度下进行的，而温度梯度只能是一个方向，因此口生复合材料只能是单向的。在单一方向热流的温度场中共晶自生复合材料中两相共生生长的条件：-是合适的结品前沿溶质场和界面过冷度二是两相共同生长时界面必须匹配，也即小的界面张力时自生复合材料易于按平界面稳定生长的条件生长在强制凝固的

5、条件下，满足以上两个条件，一些非规则共晶可以按规则共晶组织的生长方向生长。•定向凝固过冷度：成分过冷A,=-mtCcACy-qY固液界面能曲率过冷ASm单位体积熔化嫡动力学过冷V尖端生长速度卩界面动力学系数r曲率半径动力学过冷随着生长速度的增加而增加，在金属体系中可忽略，但在具有高熔化嬌的氧化物陶瓷体系即使生长速度低也不可忽略共晶复合材料的相间距和界而共晶体的相间距可以用凝固速度来改变自生复合材料的界面：①共晶生长满足界面能最低的条件，因而界面是稳定的，相容的，无扩散化学反应和热物理不相容等问题②二相间存在一定的位相关系，最小界面能方向是优先生

6、长的取向。片状共品复合材料的形成条件规则结构（棒状或片层状）形成条件两相都有低熔融爛ASAS/Rg<2Rg气体常数一般当两共熔相的体积分散相近（0.3

7、以重新形核生长，这在凝固过程中是经常出现的，出现枝晶后增加了侧向性能也使工艺条件变得容易实现了。•自生复合材料的分类金属基自生复合材料和陶瓷基自生复合材料①广义地讲，共晶材料都是白生复合材料。②金属共晶材料只有当第二相成为长径比很大的纤维状吋才称为自生金属基复合材料。③陶瓷基无论是共品或非共品材料，笫二相以棒状、片状或品须状存在时称为自韧陶瓷。④陶瓷共晶材料，当第二相成为长径比很大的纤维状时，称为口生陶瓷基复合材料。⑤只有定向凝固条件下才能获得自生复合材料2•自生复合材料的制备方法2.1共晶复合材料制备技术途径：从工艺角度讲，获得均匀微结构的关键

8、是生长过程中保持平固/液界面，这需要在凝固方向具有大温度梯度1970Bridgman法＜102K/cm新方法＞103〜104K/cmA*