【实用资料】金属基复合材料PPT.ppt
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金属基复合材料目录金属基复合材料是指以金属及其合金为基体,一种或几种金属或非金属为增强相,人工结合成的复合材料。组成复合材料的各种分材料称为组分材料,组分材料一般不发生作用,均保持各自的特性独立存在。在结构材料方面,不但要求强度高,还要求其重量要轻,尤其是在航空航天领域。金属基复合材料(MetalMatrixComposite,MMC),这一术语包括很广的成分与结构,共同点是有连续的金属基体(包括金属间化合物基体)。目的:把基体的优越的塑性和成形性与增强体的承受载荷能力及刚性结合起来。把基体的高热传导性与增强体的低热膨胀系数结合起来。纤维采用正交编织,相互垂直的方向均具有好的性能。在金属中加入高性能,低密度的增强体,可使复合材料的比强度,比模量成倍增加。二、先加工成复合材料的预制品,然后再将预制品制成最终形状的零件。双金属、表面涂层等也是层状复合材料。如碳化硼片增强钛、胶合板等。随着SiC含量的增加,其热膨胀系数降低,并低于基体。然而,在增强平面的各个方向上,薄片增强物对强度和模量都有增强效果,这与纤维单向增强的复合材料相比具有明显的优越性。与聚合物相比金属基复合材料性质稳定、组织致密,不老化、分解、吸潮等,也不会发生性能的自然退化,这比聚合物基复合材料好,在太空使用不会分解出低分子物质污染仪器和环境,有明显的优越性。与长纤维相比,短纤维增强铝基复合材料具有增强体来源广、价格低、成形性好等优点,可采用传统的金属成形工艺如铸、锻、挤、轧等,而且材料的性能是各向同性的。界面反应退化问题:采用对增强纤维涂层处理。金属基复合材料制造方法及关键技术金属基复合材料中的碳纤维、碳化硅纤维、晶须、颗粒、硼纤维等均具有很小的热膨胀系数,又具有很高的模量,特别是高模量、超高模量的石墨纤维具有负的热膨胀系数。硼铝复台材料与承载结构的附件的连接是复合材料应用中最重要的工程领域之一。但是由于碳(石墨)纤维与液态铝的浸润性差,高温下相互之间又容易发生化学反应,生成严重影响复合材料性能的化合物。主要合金元素有Al、Zn、Ag、Mn、和稀土金属等。复合材料的制造包括将复合材料的组分组装并压合成适于制造复合材料零件的形状。按增强体类型分颗粒增强金属基复合材料层状增强复合材料纤维(长短及晶须)增强金属基复合材料(1)、颗粒增强金属基复合材料颗粒增强复合材料是指增强相为弥散分布的颗粒体,颗粒直径和颗粒间距较大,一般大于1微米。在这种复合材料中,增强相是主要的承载相,而基体的作用则在于传递载荷。颗粒增强复合材料的强度通常取决于增强颗粒的直径和体积分数,同时还与基体性质,颗粒与基体的界面及颗粒排列的形状密切相关。(2)、层状增强复合材料层状复合材料是指在韧性和成型性较好的金属基体材料中,含有重复排列的高强度、高模量片层状增强物的复合材料。由于薄片增强的强度不如纤维增强相高,因此层状结构复合材料的强度受到了限制。然而,在增强平面的各个方向上,薄片增强物对强度和模量都有增强效果,这与纤维单向增强的复合材料相比具有明显的优越性。(3)、纤维(长短及晶须)增强复合材料金属基复合材料中的纤维根据其长度的不同可分为长纤维、短纤维和晶须,它们均属于一维增强体。因此,由纤维增强的复合材料均表现出明显的各向异性特征。短纤维和晶须在基体中为随机分布,因而性能在宏观上表现为各向同性。纤维增强金属基复合材料金属的熔点高,故高强度纤维增强后的金属基复合材料(MMC)可以使用在较高温的工作环境之下。常用的基体金属材料有铝合金、钛合金和镁金。金属基复合材料纤维选择要点•高强度、高模量。(明显高于金属基体)•耐热性高(如:KF不宜选用)•价格低(比较突出的制约因素)•相容性好(膨胀系数相近,高温惰性)按基体材料分类:按用途分(1)、结构复合材料(2)、功能复合材料(3)、智能复合材料结构复合材料:高比强度、高比模量、尺才稳定性、耐热性等是其主要性能特点。用于制造各种航天、航空、汽车、先进武器系统等高性能结构件。功能复合材料:高导热、导电性、低膨胀、高阻尼、高耐磨性等物理性能的优化组合是其主要特性。化学性能包括抗氧化性和耐腐蚀性等,用于电子、仪器、汽车等工业。智能复合材料:强调具有感觉、反应、自监测、自修复等特性。应当注意,功能复合材料和智能复合材料容易混淆。MMC的性能特征金属基复合材料的性能特点(2)、导热导电性能(3)、热膨胀系数小、尺寸稳定性好(4)、良好的高温性能(5)、良好的耐磨性(6)、良好的断裂韧性和抗疲劳性能(7)、不吸潮、不老化、气密性好铝木复合板航空航天工业中需要大型的、重量轻的结构材料,例如波音747大型运输机、远距离通信天线、巨型火箭及宇航飞行器等。在设计这些结构时,问题