铝基复合材料制备加工一体化分解.ppt

《铝基复合材料制备加工一体化分解.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、铝基复合材料制备加工一体化铝基复合材料之Ⅰ、创新性思维综述Ⅱ、原理与关键技术Ⅲ、应用及效果导读铝基复合材料的创新性思维综述复合材料是应现代科学发展需求而涌现出的具有强大生命力的材料，它由两种或两种以上性质不同的材料通过各种工艺手段复合而成。复合材料可分为三类：聚合物基复合材料（PMCs）金属基复合材料（MMCs）陶瓷基复合材料（CMCs）。金属基复合材料常用基体有铝、镍、镁、钛及其合金。铝基复合材料特点铝有许多特点,如质量轻、密度小、可塑性好,熔点低制备工艺简单。铝基复合技术容易掌握,易于加工，比强度和比刚度高,高温性能好,更耐疲劳和更耐磨,阻尼性能好,热膨胀系数低。同其他复合材料一样,它能组

2、合特定的力学和物理性能,以满足产品的需要。因此,铝基复合材料已成为金属基复合材料中最常用的、最重要的材料之一。SiC颗粒增强铝合金质量轻，钢的1/3，Ti的2/3，其强度比中碳钢好，与钛合金相近，弹性模量比铝合金高很多，略高于钛合金，耐磨性能比铝合金高一倍，类似于钢，价格与铝合金相差不大，仅为钛合金的1/5，工作温度只有350°C。有高的比强度、比刚度、比硬度，同时耐高温、耐磨损、并且具有良好的热传导性能，在航空、航天、汽车等工业领域得到了广泛的应用。然而由于增强体颗粒与基体间性能上的差异，致使增强颗粒难以均匀分布，更为重要的是由于这类材料的塑性、韧性差，从而使其成形比较困难通常较为常用的加工

3、方法有超塑性法与热等静压法。最普遍的铝基复合材料铝基复合材料制备加工创新复合材料不同的制备工艺，产生的组织性能在加工成形方面也会有很大的差异性，针对于此，我们研究了铝基复合材料不同制备方法及其对应加工成形工艺。在对性能与微观结构相关性理解的基础上，制备加工技术成为铝基复合材料的研究重点。其中主要包括复合材料在成型过程中的颗粒、基体合金微观组织及界面演化行为，另外还包括针对复合材料微观结构优化设计所开展的热处理研究探索等。除了控制制备加工工艺获得优化的微观结构外，最近的研究通过融合新材料或加工技术，开始设计新型复合材料体系与微观结构这些复合材料显示出许多性能优势，为性能突破开辟了新途径。影响铝基

4、复合材料的性能的因素较多，未来的研究需要在现有基础上综合系统的阐述多因素交互作用下复合材料的性能控制技术原理。铝基复合材料的制备工艺为获得无纤维损伤、无空隙、高性能的致密复合材料，必须考虑增强纤维与铝及铝合金间的润湿性好坏和反应性大小、增强纤维的分布状态和高温下的损伤老化程度及界面稳定性等。纤维增强铝基复合材料的制造方法：1粉末冶金法2高能-高速固结工艺3压力浸渗铸造工艺4反应自生成法5液态金属搅拌铸造法6半固态搅拌复合铸造粉末冶金法粉末冶金法是最早用来制造铝基复合材料的方法,是一种比较成熟的工艺方法。采用粉末冶金法时,首先将颗粒增强物和铝合金粉末用机械手段均匀混合,进行冷压实,然后加热除气,

5、在液相线与固相线之间进行真空热压烧结,得到复合材料的坯料,在将坯料进行挤压、轧制、锻造、拉拔等二次加工就可制成所要的型材零件。优点可将增强物颗粒和铝合金粉按任意比例混合,而且混合均匀性好,不会出现偏析和偏聚,制备的复合材料机械性能较高。缺点：粉末冶金法制造工艺及装备复杂,生产成本高,图1是粉末冶金法制备颗粒增强铝基复合材料的工艺流程图。高能-高速固结工艺这种工艺是在短时间内使陶瓷颗粒和铝合金粉末的混合物受到高脉冲电流的放电作用后,迅速提高能量,并在较小外力作用下,使之固结成复合材料的工艺。优点：高能量高速度脉冲有利于将冷模中的导电粉体快速加热到指定温度,从而控制相变和组织粗化,这是常规粉末冶金

6、工艺无法实现的。高能-高速固结工艺可使复合材料的相对密度达95%以上。压力浸渗工艺压力浸渗工艺是先将增强体制成预制件,再将预制件放入模具后,以惰性气体或机械装置为压力媒体将铝液压入预制件的间隙,凝固后即形成复合材料。这种工艺简单,但预制件中的气体不易在凝固前排出而造成气孔与疏松,同时预制件也易产生变形和偏移。液态金属搅拌铸造法液态金属搅拌铸造法的基本原理是将颗粒增强物直接加入到熔融的铝合金中,通过一定方式的搅拌使颗粒均匀地分散在基体熔体中,复合成颗粒增强铝基复合材料。复合好的熔体可浇铸成锭坯、铸件等使用。这种工艺简单、生产效率高、制造成本低廉。复合好的铸锭经重熔后,可精密压成各种型材、管材、棒

7、材等。它是目前最成熟、最具竞争力、也是工业化规模生产铝基复合材料的最主要的方法。颗粒增强铝基复合材料的制备方法弥散混合工艺是用机械力作用使颗粒和熔体混合，然后浇注成铸锭或复合材料制件。该工艺研究开始于60年代。由于大多数类型的颗粒和铝合金熔体之间具有不润湿特点，因此为了使得颗粒和熔体之间完全结合，必须施加外力作用以克服热力学表面障碍和黏滞阻力。该工艺主要包括：搅拌铸造、流变铸造、螺旋挤压、喷射分散