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1、第19卷第2期沈阳大学学报Vol119,No.22007年4月JOURNALOFSHENYANGUNIVERSITYApr.2007文章编号:100829225(2007)0220010206金属基复合材料的发展与应用123王倩,高建国,马伟民(1.中航一集团沈阳飞机设计研究所,辽宁沈阳110035;2.酒钢机械制造分公司,甘肃嘉峪关735100;3.沈阳大学机械工程学院,辽宁沈阳110044)摘要:对金属基复合材料的分类、制造方法、性能进行了综述,阐述了国内外研究现状,提出了金属基复合材料研究中存在的
2、问题,探讨了金属基复合材料的研究方向·关键词:金属基复合材料;增强相;基体材料;复合材料制备;颗粒增强法;纤维增强法;复合材料分类;复合材料性能中图分类号:TB333文献标识码:A伴随航空航天、IT业和宇宙空间技术及民用1金属基复合材料的分类行业技术的进步,金属基复合材料获得了惊人的发展·在航天、机器人、核反应堆等高技术领域,镁金属基复合材料分为宏观组合型和微观强化基、铝基、钛基等轻质复合材料起到了支撑作用,型两大类·前者指其组分能用肉眼识别和具备两SiC晶须增强的铝基复合材料薄板用于先进战斗组分性能的
3、材料(如双金属、包履板等);后者需显机的蒙皮和机尾的加强筋,钨纤维增强高温合金微观察分辨组分以改善成分来提高强度为主要目基复合材料可用于飞机发动机部件,石墨/铝、石标的材料·金属基复合材料一般分为铝基、镁基、墨/镁复合材料具有很高的比刚度和抗热变形性,钢基、铁基及铝合金基复合材料等·按增强相形态是卫星和宇宙飞行器用的良好的结构材料·的不同分为颗粒增强金属复合材料、晶须或短纤金属基复合材料在民用工业中的应用领域十维增强金属基复合材料及连续纤维增强金属基复分广阔·以碳氮化物或金属间化合物颗粒为强化合材料·剂
4、的钢基复合材料,能明显提高强度、韧性、耐磨、2金属基复合材料的制备方法耐蚀和切削性能·不同基体材料可使复合材料具有耐蚀、耐磨、耐热性能,尤其是工具、模具、高温金属基复合材料的制备工艺较复杂,主要是合金、夹具和耐磨件·用Al2O3或SiC晶须或纤维金属熔点较高,需高温下操作;同时不少金属对增强化的复合材料,耐高温和具有高强度,可用于发强体表面润湿性很差,甚至不润湿,加上金属在高动机和泵的叶轮及模具·冶金行业用刮板及铲斗温下很活泼,易与多种增强体发生反应,通常需向的磨损件由普通耐磨钢改为陶瓷复合材料后,则熔
5、体中加入能增加润湿性的活性元素或对陶瓷颗[1-2]明显提高了使用寿命·汽车制造行业20%～60%粒进行预处理·虽然已经研制出不少复合工的零件可以用碳纤维复合材料制造,可减重40%艺,但各自存在一些问题·本文根据增强相的不～80%·氧化铝增强铝合金已成功地制成镶圈,用同,分别阐述颗粒增强和纤维增强的制备方法·于活塞环槽及顶部,以代替含镍奥氏体铸铁,不仅2.1颗粒增强金属基复合材料的制备方法耐磨性相当好,而且还减轻重量,简化工艺和降低根据制备过程中基体的温度可将制备工艺分[2]成本·另外,发动机钢套、连杆、
6、连销、刹车盘、运动为液相工艺、固相工艺和液-固两相工艺·针器材、自行车架、各种型材以及装甲车履带、轻质对不同工艺可以分出不同的制备方法·防弹装甲车等也在使用金属基复合材料·(1)液态金属/陶瓷颗粒搅拌铸造法·收稿日期:2006-12-18基金项目:辽宁省自然科学基金资助项目(20032002);沈阳市科技攻关计划资助项目(105309022205)·作者简介:王倩(1970-),女,辽宁沈阳人,中航一集团沈阳飞机设计研究所;马伟民(1956-),男,吉林长春人,沈阳大学教授,博士·第2期王倩等:金属基复
7、合材料的发展与应用11[6]Surappa和Rohtgi最早采用搅拌法制备能制成大块复合材料·Cuptaletal采用VCM制PRMMCs,通过机械搅拌在熔体中产生涡流引入备了体积分数为20%的SiC/Al2Li复合材料·该颗粒·还可采用其他方法引入颗粒,如离心铸造技术优点是基体组织属于快凝范畴;陶瓷颗粒与法、气流喷射分散法及零动力工艺等·许多研究者金属熔滴接触的时间极短,界面化学反应能有效多采用此法制备了铝基复合材料;结果显示对控制;控制工艺气氛可以最大地减少氧化;适合任[3-4]SiC颗粒进行预处理
8、有利于制备PRMMCs·何基体/陶瓷体系·[1]Loyd和DJ采用涡流法制备了SiCp/2L108(6)XD技术·这是由MartinMarietta公司开复合材料,其颗粒分布均匀·研究结果对SiC颗粒发的专利技术,利用金属与金属之间或金属-化进行预处理有利于制备PRMMCs·搅拌工艺取得合物之间发生的放热反应在金属熔体中原位产生最重要的突破来自于Skibo和Schuster开发的新的所希望获得的金属间化合物-陶瓷增强相,Duralcan工艺
