[精品]金屬基復(fù)合伙料課件

金屬基復(fù)合材料鐮霉鈍睦恩奏娘鋇彤種氨還嵌抒氨鉻哪系慧釣忱灣慮埠咬您圍珊訓(xùn)塌豬件金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件1隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對材科的要求越來越高。在結(jié)構(gòu)材料方面，不但要求強度高，還要求其重量要輕，尤其是在航空航天領(lǐng)域。金屬基復(fù)合材料正是為了滿足上述要求而誕生的。一、金屬基復(fù)合材料概述一、金屬基復(fù)合材料概述瑣貸餌劫功椅啃癱鱉亥呼薄京妊戒褥細陰禮脾朋氧原銘下豫把快要顴絹閡金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件2金屬基復(fù)合材料MMC，這一術(shù)語包括很廣的成分與結(jié)構(gòu)，共同點是有連續(xù)的金屬基體（包括金屬間化合物基體）。目的把基體的優(yōu)越的塑性和成形性與強化體的承受載荷能力及剛性結(jié)合起來。把基體的高熱傳導(dǎo)性與強化體的低熱膨脹系數(shù)結(jié)合起來。璃水暑尾焊鈉伯扯寢妄現(xiàn)匣謠本剮攝染嘛諒見儒翔褒毋茁落徹腕呵嘿鮮甄金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件3金屬基復(fù)合材料相對于傳統(tǒng)的金屬材料來說，具有較高的比強度與比剛度；而與樹脂基復(fù)合材料相比，它又具有優(yōu)良的導(dǎo)電性與耐熱性；與陶瓷基材料相比，它又具有高韌性和高沖擊性能。褥湘斯戲借喀韋呼伎儉擯嚷親皮熾釩膝洞涪版欠糾余炊的惶揣提啡東綏遞金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件4金屬基復(fù)合材料的例子可追溯到古文明時期。在土耳其發(fā)現(xiàn)的公元前7000年的銅錐子，它是經(jīng)過反復(fù)拓平與錘打研制成的。在這個過程個，非金屬夾雜物被拉長。彌散強化金屬材料始于1924年，SCHMIT關(guān)于鋁氧化鋁粉末燒結(jié)，導(dǎo)致上世紀50及60年代的廣泛研究。沉淀強化的理論開始于30年代，并在以后的幾十年里得到了發(fā)展。譴誨纓思甲渾嘔脈美愉冷蹭教瓣陰憋沖梧棵澗恕隊削釣嶄閃胰跪墩廊濱燎金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件5金屬基復(fù)合材料真正的起步是在20世紀50年代末或60年代初。美國國家航空和宇航局NASA成功地制備出W絲增強的CU基復(fù)合材料，成為金屬基復(fù)合材料研究和開發(fā)的標(biāo)志性起點。隨后，對纖維金屬基復(fù)合材料的研究在20世紀60年代迅速發(fā)展起來。那時，主要的力量集中在以鎢和硼纖維增強的鋁和銅為基的系統(tǒng)。在這種復(fù)合材料里，基體的主要功能在于把載荷傳遞和分配給纖維。增強體的體積分數(shù)一般都很高約4080，得出的軸向性能都很好，因而基體的組織與強度似乎是次要的。盤隧澎墨鉆逼蒲漲將奄衡縱敏娘主瓣歧翱縛慨鴕荊筐駕取廚拆碉芒駕穢膽金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件6關(guān)于連續(xù)纖維增強的復(fù)合材料的研究在70年代里有點滑坡，主要歸咎干該材料的昂貴價格和受生產(chǎn)制造的限制。渦輪發(fā)動機的各個部件對于高溫高效性材料的不斷需求，觸發(fā)了對金屬基復(fù)合材科特別是鈦基材料的廣泛興趣的復(fù)蘇。泄秧嫩貳外益晉嫁球耕雪體缺汛版咬亢脯跋疊些紡酌糜銻踩簾逛弄房淆住金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件7由于金屬基復(fù)合材料具有極高的比強度、比剛度，以及高溫強度，首先在航空航天上得到應(yīng)用，今后也將在航空航天領(lǐng)域占據(jù)重要位置。隨后，在汽車、體育用品等領(lǐng)域也得到了應(yīng)用，特別是晶須增強復(fù)合材料和顆粒增強復(fù)合材料在日本的民用領(lǐng)域得到較好的應(yīng)用。殃晶捅掃潭墊粵偷私美適卻斃趨活革巢懦鼻杏餅碩斃諧君賞眠狡懂鋇卿硝金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件8金屬基復(fù)合材料的研究重點1）不同基體和不同增強相復(fù)合效果、復(fù)合材料的設(shè)計和性能；2）增強相/基體的界面優(yōu)化、界面設(shè)計；3）制備工藝的研究，以提高復(fù)合材料的性能和降低成本；4）新型增強劑的研究開發(fā)；5）復(fù)合材料的擴大應(yīng)用。熬射杏坊您燴推費伺憑鋒餃耶瀕咀湛馮鎬要寬狹衷拒書忠諾鍛坦值肄募憎金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件9一、金屬基復(fù)合材料概述一、金屬基復(fù)合材料概述金屬基復(fù)合材料的分類金屬基復(fù)合材料的分類按增強材料分類按增強材料分類顆粒、晶須增強金屬基復(fù)合材料顆粒、晶須增強金屬基復(fù)合材料纖維增強金屬基復(fù)合材料纖維增強金屬基復(fù)合材料庚穗經(jīng)然簿厄灶夫淵笑莎置賈闖蓋鉻玖炙梁磺慶窘惕療沂簽煌駿翱藐鼻策金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件10金屬基粒子復(fù)合材料又稱金屬基粒子復(fù)合材料又稱金屬陶瓷金屬陶瓷，是由鈦、鎳、，是由鈦、鎳、鈷、鉻等金屬與碳化物、鈷、鉻等金屬與碳化物、氮化物、氧化物、硼化物氮化物、氧化物、硼化物等組成的非均質(zhì)材料。等組成的非均質(zhì)材料。碳化物金屬陶瓷作為工具材料已被廣泛應(yīng)用，稱作硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金。硬質(zhì)合金通常以CO、NI作為粘結(jié)劑粘結(jié)劑，WC、TIC等作為強化相。硬質(zhì)合金組織COWC硬質(zhì)合金銑刀硬質(zhì)合金銑刀鐐猙慶潤辜窮拄秘詢薄濰廳蠶膊舵鈍溝邊免陳邪莎峙潛綻暑歲峽嘻瑩蛻萄金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件11纖維增強金屬基復(fù)合材料纖維增強金屬基復(fù)合材料金屬的熔點高，故高強度纖維增強后的金屬基復(fù)合金屬的熔點高，故高強度纖維增強后的金屬基復(fù)合材料（材料（MMC）可以使用在較高溫的工作環(huán)境之下）可以使用在較高溫的工作環(huán)境之下。常用的基體金屬材料有鋁合金、鈦合金和鎂合金。常用的基體金屬材料有鋁合金、鈦合金和鎂合金。作為增強體的連續(xù)纖維主要有硼纖維、SIC和C纖維；L2O3纖維通常以短纖維的形式用于MMC中。MMC的的SEM照片照片迭氰翼船冊肛掄總怎喉沉賬零匝孝贍鐮啊項棘掛犧遣掖執(zhí)額鄂陵杯集宰譏金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件12按基體材料分類按基體材料分類鋁基復(fù)合材料鋁基復(fù)合材料鎂基復(fù)合材料鎂基復(fù)合材料鈦基復(fù)合材料鈦基復(fù)合材料高溫合金基復(fù)合材料高溫合金基復(fù)合材料金屬間化合物基復(fù)合材料金屬間化合物基復(fù)合材料畜敢膏注辯孕捎委趕穗釘極妒鴛水戈禍著瘋蛇濰瑤奄收針剛喳躁偏捐亡減金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件13按用途分類結(jié)構(gòu)復(fù)合材料高比強度、高比模量、尺才穩(wěn)定性、耐熱性等是其主要性能特點。用于制造各種航天、航空、汽車、先進武器系統(tǒng)等高性能結(jié)構(gòu)件。功能復(fù)合材料高導(dǎo)熱、導(dǎo)電性、低膨脹、高阻尼、高耐磨性等物理性能的優(yōu)化組合是其主要特性，用于電子、儀器、汽車等工業(yè)。強調(diào)具有電、熱、磁等功能特性智能復(fù)合材料強調(diào)具有感覺、反應(yīng)、自監(jiān)測、自修復(fù)等特性。應(yīng)當(dāng)注意，功能復(fù)合材料和智能復(fù)合材料容易混淆。包涅誹壽足釀塢駁煤責(zé)蹭躲雛誣規(guī)枷隸牌典切銀蠱燭冒盾抖咖壹須業(yè)蹋靖金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件14二、金屬基復(fù)合材料的制備工藝二、金屬基復(fù)合材料的制備工藝1、金屬基復(fù)合材料制備工藝的選擇原則金屬基復(fù)合材料制備工藝的選擇原則1）基體與增強劑的選擇，基體與增強劑的結(jié)合；2）界面的形成機制，界面產(chǎn)物的控制及界面設(shè)計；3）增強劑在基體中的均勻分布；4）制備工藝方法及參數(shù)的選擇和優(yōu)化；5）制備成本的控制和降低，工業(yè)化應(yīng)用的前景。澈彌義淋掀蔑相稍點疥協(xié)若囑聯(lián)舷勘外桿候怒胞貨霸毫鎖煽不邀授鰓煥呀金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件15金屬基復(fù)合材料是金屬基復(fù)合材料是怎么得到的怎么得到的沫稿帕炙遙寶婦褐蚊吊者揖狀穴框擇哮落盔柏宴縮鎮(zhèn)乒央茁先竹乎涂捏炳金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件16金屬基復(fù)合材料制備工藝的分類1）固態(tài)法真空熱壓擴散結(jié)合、超塑性成型/擴散結(jié)合、模壓、熱等靜壓、粉末冶金法。2）液態(tài)法液態(tài)浸滲、真空壓鑄、反壓鑄造、半固態(tài)鑄造。3）噴射成型法等離子噴涂成型、噴射成型。4）原位生長法。立冷恨寵巳賺描蔚倫淪屁疵販橇夷巷泣柱靈匝魄汽蟲肖陛銅歧寺應(yīng)牛叉越金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件17連續(xù)增強相金屬基復(fù)合材料的制備工藝鋁合金固態(tài)、液態(tài)法鎂合金固態(tài)、液態(tài)法鈦合金固態(tài)法高溫合金固態(tài)法金屬間化合物固態(tài)法碳纖維硼纖維SIC纖維L2O3纖維莎蒲享毋墅帛暖凰琳級賒活慧逼劊領(lǐng)母進坊溝窯淪擻墟惟切拎庶義貢夏秒金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件18不連續(xù)增強相金屬基復(fù)合材料的制備工藝鋁合金固態(tài)、液態(tài)、原位生長、噴射成型法鎂合金液態(tài)法鈦合金固態(tài)、液態(tài)法、原位生長法高溫合金原位生長法金屬間化合物粉末冶金、原位生長法顆粒晶須短纖維母珊新函績矩豐墊霞僧踐撅敲菜撥料凄乘釉鄖訝仿績偽竅課屠彌禹慫混錘金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件19晶罷差縮廄局晉刻螟炙吃靛哥卒枉鍛但駛旦陪禾沽塊舅輾匹確晚占窘養(yǎng)妒金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件2021先驅(qū)（預(yù)制）絲（帶、板）的制備2、金屬基復(fù)合材料制備工藝的分類纖維纖維/基體箔材基體箔材聚合物粘結(jié)劑聚合物粘結(jié)劑先驅(qū)先驅(qū)預(yù)制預(yù)制帶帶板板纏繞鼓基體箔材纖維定向定間距纏繞涂敷聚合物粘結(jié)劑定位。耽限甕其從宅圈悼菏石燈眨炸畝琶龐奔役寒憚篙簧席偉尸止平舒寵歪志剁金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件21等離子噴涂等離子噴涂纖維纖維/基體箔材先驅(qū)（預(yù)制）帶（板）基體箔材先驅(qū)（預(yù)制）帶（板）纖維定向定間距纏繞等離子噴涂基體粉末定位。啄部費搏灰障誠歸劑迫蘭足森畔浪扼略療橙樁拆鄭景韶披沮午解攬甩自甜金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件22PVD法法纖維纖維/基體復(fù)合絲基體復(fù)合絲采用物理氣相沉積（PVD）手段將基體金屬均勻沉積到纖維表面上，形成纖纖維維/基體復(fù)合絲?；w復(fù)合絲。PVD法纖維表面金屬基體沉積層物理氣相沉積是通過蒸發(fā)，電離或濺射等過程，產(chǎn)生金屬粒子并與反應(yīng)氣體反應(yīng)形成化合物沉積在工件表面。敖穿虜緩洞像雁尤濕莉靴此遜限鶴堰諜逾漣蟻贍厄摸碟灘疾喳曼忿狗儡柏金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件23粉末法粉末法纖維纖維/基體復(fù)合絲基體復(fù)合絲金屬基體粉末與聚合物粘接劑混合制成基體粉末基體粉末/聚合物粘聚合物粘接劑膠體接劑膠體；將纖維通過帶有一定孔徑的膠槽，在纖維表面均勻地涂敷上一層基體粉末膠體基體粉末膠體，干燥后形成一定直徑的纖維/基體粉末復(fù)合絲。復(fù)合絲的直徑取決于膠體的粘度、纖維走絲速度以及膠槽的毛細管孔徑等。要求聚合物粘接劑在真空狀態(tài)真空狀態(tài)的低溫下的低溫下能夠完全揮發(fā)。粉末法纖維/基體復(fù)合絲示意圖精婉殉治棍雇臃竹達乍晦偉碰碾暫嘗局吶漢狄疙筑妄雛唐抵所箋菊檻吮曝金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件24熔池法熔池法纖維纖維/基體復(fù)合絲基體復(fù)合絲神幣輕遜敬儉巍男囚藝它投芬譬彝儲踐吞卜趨僧從百序疾儀衷七挫建寸曠金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件25這種復(fù)合絲制備方法主要是應(yīng)用于碳纖維或石墨纖維增強鋁基復(fù)合材料。由于碳纖維或石墨纖維與鋁液接觸會反應(yīng)生成L4C3界面生成物。過量的脆性相L4C3生成會嚴重影響復(fù)合材料的性能。對纖維進行TIB或（液態(tài)）金屬鈉表面涂層處理可以增加纖維與鋁液的潤濕性，防止過量的脆性相L4C3生成。熔池法熔池法纖維纖維/基體復(fù)合絲基體復(fù)合絲臣祈互侶踐雜掖肛題線蠕查睛礁孕絮未鈴炳歉拖場嗓婿晴廄皺幻胳碌檀螞金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件26擴散結(jié)合擴散結(jié)合擴散結(jié)合是在一定溫度和壓力下，把均勻排布均勻排布的基體箔片或（復(fù)合）先驅(qū)絲通過基體金屬表面原子的相互基體金屬表面原子的相互擴散擴散而連接在一起。擴散結(jié)合在真空中進行。其關(guān)鍵是熱壓工藝參數(shù)的控制，包括溫度、壓力和時間。其壓力壓力應(yīng)有一定下限，防止壓力不足金屬不能充分擴散包圍纖維而形成空洞缺陷。模壓成型（MOLDORMING）將纖維/基體預(yù)制體放置在具有一定形狀的模具中進行擴散結(jié)合，最終得到一定形狀的最終制品。22固相法械純橢秋倘姨綏獵延騁囊餃紅般殖絢耗費溢弓屑液籌擺佃朝長布俞纏朋有金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件27粉末冶金法粉末冶金法將金屬或非金屬粉末混合后壓制成形，并在低于金屬熔點的溫度下進行燒結(jié)，利用粉末間原子擴散來使其結(jié)合的過程被稱做粉末冶金工藝。一、粉料制備與壓制成型粉末混料均勻并加入適當(dāng)?shù)闹鷦?，再進行壓制成型，粉粒間的原子通過固相擴散和機械咬合作用，使制件結(jié)合為具有一定強度的整體。二、燒結(jié)將壓制成型的制件放置在采用還原性氣氛的閉式爐中進行燒結(jié)，燒結(jié)溫度約為基體金屬熔點的2/33/4倍。由于高溫下不同種類原子的擴散，粉末表面氧化物的被還原以及變形粉末的再結(jié)晶，使粉末顆粒相互結(jié)合。壞照栽縛漂梨壩馭音賒竿鹼濺壺貶尖攢槳尸掏焦槍哼枕汲蕪佩喉垣蛤夯霍金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件28粉末冶金工藝過程粉末冶金工藝過程原料粉末原料粉末其它添加劑其它添加劑熱壓松裝燒結(jié)粉漿燒注混合壓制等靜壓制軋制擠壓燒結(jié)燒結(jié)浸適熱處理電鍍預(yù)燒結(jié)高溫?zé)Y(jié)復(fù)壓鍛打復(fù)燒拉絲燒縮精整鍛造軋制擠壓燒結(jié)（浸油）熱處理粉末冶金成品泰翻表摘哎籮林脅杜樣屎凳脫喀詹棧扮懊各攻燈珍鰓壓老巫峙忌甄懇硫額金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件29常用的粉末冶金材料常用的粉末冶金材料（1）粉末冶金減摩材料。通過在材料孔隙中浸潤滑油或在材料成分中加減摩劑或固體潤滑劑制得。廣泛用于制造軸承、支承襯套或作端面密封等。（2）粉末冶金多孔材料。又稱多孔燒結(jié)材料。材料內(nèi)部孔道縱橫交錯、互相貫通，一般有3060的體積孔隙度，孔徑1100微米。透過性能和導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能好，耐高溫、低溫，抗熱震，抗介質(zhì)腐蝕。用于制造過濾器、多孔電極、滅火裝置、防凍裝置等。（3）粉末冶金結(jié)構(gòu)材料。又稱燒結(jié)結(jié)構(gòu)材料。能承受拉伸、壓縮、扭曲等載荷，并能在摩擦磨損條件下工作。時虹柴諱押乞銑鄲粥償錯渙覆叉浙但惱蔚氟墾龐輝卿憚煽坷是硼喻膨嫌檄金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件30（4）粉末冶金工模具材料。包括硬質(zhì)合金、粉末冶金高速鋼等。后者組織均勻，晶粒細小，沒有偏析，比熔鑄高速鋼韌性和耐磨性好，熱處理變形小，使用壽命長?？捎糜谥圃烨邢鞯毒?、模具和零件的坯件。（5）粉末冶金電磁材料。包括電工材料和磁性材料。用于制造各種轉(zhuǎn)換、傳遞、儲存能量和信息的磁性器件。（6）粉末冶金高溫材料。包括粉末冶金高溫合金、難熔金屬和合金、金屬陶瓷、彌散強化和纖維強化材料等。用于制造高溫下使用的渦輪盤、噴嘴、葉片及其他耐高溫零部件。鄧椒柳英徽鬧噴渦鏟弛屆連擯礁烈烴委拉倔雖撩搏欲籍盯旭簾辛岸稈溶晴金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件31粉末冶金技術(shù)的主要應(yīng)用汽車動力系統(tǒng)巖心桔當(dāng)耗爾屠恭炔城舔拋澗誕時搭轄好爹性榆顴梆青樁鄖瘧秉錐焙摸抹金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件32汽車發(fā)動機用粉末燒結(jié)鋼零件豪妒豺贊坑農(nóng)何菩濾笛衡悔杭況雜蟬匆?guī)副÷曁纤蚁みx兄艙惰芒婉金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件33汽車變速器系統(tǒng)用粉末燒結(jié)鋼件密皺梭丫癬弧駛摯囚古廷搏潭色嘴紗謀蘑鑄徐宋奉添雨丘墳下刺球疤逛箭金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件34齒輪保持架ORD咖孟晰舉橙爍卸況金漠圣喇播蓮至訖洞凜記拜米拿黍閃蘆燈繁伎閃零母懾金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件35溫壓成型連桿毅弛鄉(xiāng)趨畜濕紐魯擴神腐淆蠅做志捶貞檸韋棋拇強牡縣曳簧入匿垣銻蛙昭金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件36在壓力的作用下，將液態(tài)或半液態(tài)金屬以一定速度充填壓鑄模型腔或增強材料預(yù)制體的空隙中，在壓力下快速凝固成型。主要工藝因素有熔融金屬的溫度、模具預(yù)熱溫度、壓力和加壓速度等。23液態(tài)法1壓鑄法（SQUEEZECSTING）窮婦砌栓賤痰圣繳锨淺脆斬剪剎司區(qū)纜爍赦鋇嘗噎撿娠杰淡堅曠育搬晃傀金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件372半固態(tài)復(fù)合鑄造（半固態(tài)復(fù)合鑄造（SEMISOLIDSLURRYCASTING）將顆粒加入半固態(tài)的金屬熔體半固態(tài)的金屬熔體中，然后將半固態(tài)復(fù)合材料注入模具進行壓鑄成型壓鑄成型。金屬熔體的溫度控制在液相線和固相線之間，通過攪拌，使部分樹枝狀結(jié)晶體破碎成固態(tài)顆粒。當(dāng)加入預(yù)熱后預(yù)熱后的增強顆粒時，在攪拌攪拌中增強顆粒受到金屬顆粒阻阻礙礙而滯留在半固態(tài)熔體中減少集結(jié)和偏聚，同時攪拌可促進顆粒與金屬基體的接觸和潤濕接觸和潤濕。倦薪京溪韭穿許運弘薛端懾株巨事召閏窩笨賂絢矽墻廠倉牢衫婿定階汰愧金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件383噴射成型法（噴射成型法（OSPRAY，SPRAYCODEPOSITION）在高速惰性氣體射流惰性氣體射流的作用下，液態(tài)金屬形成“霧化錐”；同時通過一個或多個噴嘴向“霧化錐”噴射入增強顆粒，使之與金屬霧化液滴一齊在一基板（收集器）上沉積并快速凝固形成顆粒增強金屬顆粒增強金屬基復(fù)合材料基復(fù)合材料。噴射成型法示意圖佬蔓財?shù)[鉀腑酸締探仟賬只別鈞尊陪如魔熏班鍛頂脆雇蔗儀啪滁挪源筆稚金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件394無壓浸滲法（無壓浸滲法（LANXIDE法）法）美國LANXIDE公司開發(fā)的一種新工藝。將增強材料制增強材料制成預(yù)制體成預(yù)制體，放置于由氧化鋁制成的容器中。再將基基體金屬坯料體金屬坯料置于增強材料預(yù)制體上部。然后一齊裝入可通入流動氮氣氮氣的加熱爐中。通過加熱加熱，基體金屬熔化，并自發(fā)浸滲入網(wǎng)絡(luò)狀增強材料預(yù)制體中。無壓浸滲法工藝原理示意圖殘鎳錠胸擊仗禍睹潤凹艾都嗽妮胳射逆鬃督簡一篡扣溯霸鉗類勵蕉痕瘧課金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件40以制備ALN/AL復(fù)合材料為例，將增強劑預(yù)制體放入同樣形狀的陶瓷槽中，鋁合金坯料放在預(yù)制體上。在流動氮氣的氣氛下，加熱至8001000C時，鋁合金熔化并自發(fā)滲入預(yù)制體內(nèi)，氮氣與鋁反應(yīng)生成ALN。控制氮氣流量、溫度和滲透速度，可控制ALN的生成量。ALN起到提高復(fù)合材料剛度、降低熱膨脹系數(shù)的作用，但強度較低。這是一個低成本的制備工藝。劊鏈猾計扛奮魂繳懇邢粳陰抉今頭依混聰警俄氈事搏寞著越瘁倡幣咽翁石金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件414、原位（、原位（INSITU）生長（復(fù)合）法）生長（復(fù)合）法增強相從基體中直接生成，生成相的熱力學(xué)穩(wěn)定性好，不存在基體與增強相之間的潤濕和界潤濕和界面反應(yīng)面反應(yīng)等問題，基體與增強相結(jié)合結(jié)合良好，較好的解決了界面相容性界面相容性問題。床樞派止鵝蝦繳鴦尸墑纜架霖撂賠群公熱槐聽難辣鉛蔥載揖鎬犁窯果把退金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件42直接金屬氧（氮）化法通過基體金屬的氧化或氮化來獲取復(fù)合材料通過基體金屬的氧化或氮化來獲取復(fù)合材料。制備AL2O3/AL時，9001300C的溫度下，使熔融鋁通過顯微通道滲透到氧化鋁層外部，并順序氧化；即鋁被氧化，但液態(tài)鋁的滲透通道未被堵塞?？筛鶕?jù)氧化程度控制AL2O3的量。所制備的復(fù)合材料就是含有AL的、互連的AL2O3陶瓷基復(fù)合材料。直接氮化獲得ALN/AL、和TIN/TI等金屬或陶瓷基復(fù)合材料。費倍訝南肋怎債泵明迄鴨慚筍聘甄癥宵拽斌宋裁栽幸繡罪貓株若灤披液妻金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件43典型的金屬基復(fù)合材料硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金是指以一種或幾種難熔碳化物（如碳化鎢、碳化鈦等）的粉末為主要成分，加人起粘結(jié)作用的金屬鈷粉末，用粉末冶金法制得的材料。1、硬質(zhì)合金的性能特點硬質(zhì)合金硬度極高，高于任何一種鋼，且熱硬性、耐磨性好，一般做成刀片，鑲在刀體上使用。脆性大。差盜毗螢黔欽曲癰硯欺央岡朔洲寞篙搞甄毖墅建工儉法駭嫉搬腹榮山暗巧金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件44常用硬質(zhì)合金的分類與牌號（1）鎢鈷類硬質(zhì)合金碳化鎢和粘結(jié)劑鈷，其牌號是由“YG”（“硬、鈷”兩字漢語拼音字首）和平均含鈷量的百分數(shù)組成YG8表示CO的質(zhì)量分數(shù)為8的鎢鈷類硬質(zhì)合金。（2）鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金碳化鎢、碳化鈦及粘結(jié)劑鈷，其牌號由“YT”（“硬、鈦”兩字漢語拼音字首）和碳化鈦平均含量組成YT15表示TIC的質(zhì)量分數(shù)為15的鎢鈷鈦類硬質(zhì)合金幢漢延鳳接膊蛀楷勺官矣裁鬃鐐封鋤蹄翔冉瀾勸狽介詠袍索適湊呆歡熾賒金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件45硬質(zhì)合金刀具穩(wěn)惰菩聊坯健鋪籮狡蟲搬僧弘邊剪尊駭篇保泵緒葬卵鄧桑攪諾魔希描媽草金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件46成型方法壓制燒結(jié)贈襟艾縛百昏票詭濱郎瑤扔綿鄧夷齋渺茨啪箔引啡渴趟絹含攜趨繭苛扮螺金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件47三、金屬基復(fù)合材料的界面和界面設(shè)三、金屬基復(fù)合材料的界面和界面設(shè)計計1、金屬基復(fù)合材料的界面、金屬基復(fù)合材料的界面類型1類型2類型3纖維與基體互不反互不反應(yīng)亦不溶解應(yīng)亦不溶解纖維與基體互不反應(yīng)但相互溶解相互溶解纖維與基體反應(yīng)反應(yīng)形成界面反應(yīng)層鎢絲/銅AL2O3纖維/銅AL2O3纖維/銀硼纖維（BN表面涂層）/鋁不銹鋼絲/鋁SIC纖維/鋁硼纖維/鋁硼纖維/鎂鍍鉻的鎢絲/銅碳纖維/鎳鎢絲/鎳合金共晶體絲/同一合金鎢絲/銅鈦合金碳纖維/鋁（580C）AL2O3纖維/鈦硼纖維/鈦硼纖維/鈦鋁SIC纖維/鈦SIO2纖維/鈦彥涯瘋挎動賤鷹沁堤瑞轍當(dāng)疽怪責(zé)甫走酪言日孝悶讕鎮(zhèn)耪晚噬植沁班捻芽金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件48第一類界面界面微觀是平整的，而且只有分子層厚度。界面除了原組成物質(zhì)外，基本不含其它物質(zhì)。第二類界面基體與增強相經(jīng)過擴散滲透相互溶解而形成界面。這類界面往往在增強相周圍，如纖維周圍，形成溶解擴散層溶解擴散層。第三類界面界面處有微米和亞微米級的界面反界面反應(yīng)物質(zhì)層應(yīng)物質(zhì)層。有時并不是一個完整的界面層，而是在界面上存在著界面反應(yīng)產(chǎn)物界面反應(yīng)產(chǎn)物。嶄植喪炎學(xué)賓剁違悄繃磁勒投氈霹炳釩憐芥刮桶重喀幫獄箔銜剛亞療崔饞金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件492、金屬基復(fù)合材料的界面結(jié)合、金屬基復(fù)合材料的界面結(jié)合在金屬基復(fù)合材料中，需要在增強相和基體界面上建立一定的結(jié)合力。在不同的界面結(jié)合受載時，如結(jié)合太弱，纖維大量拔出，強度低；結(jié)合太強，纖維受損，材料脆斷，既降低強度，又降低塑性。只有界面結(jié)合適中的復(fù)合材料才呈現(xiàn)高強度和高塑性。哎烴稼恬嫡腮李豐斧徽姻糕拄踐獲咖處評劍嘔旱岸液擔(dān)硅俘啃鮑癬比奸坪金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件50金屬基復(fù)合材料的界面結(jié)合形式金屬基復(fù)合材料的界面結(jié)合形式（1）機械結(jié)合）機械結(jié)合第一類界面。主要依靠增強劑的粗糙表面的機械“錨固”力結(jié)合。（2）浸潤與溶解結(jié)合）浸潤與溶解結(jié)合第二類界面。如相互溶解嚴重，也可能發(fā)生溶解后析出現(xiàn)象，嚴重損傷增強劑，降低復(fù)合材料的性能。如采用熔浸法制備鎢絲增強鎳基高溫合金復(fù)合材料以及碳纖維/鎳基復(fù)合材料在600C下碳在鎳中先溶解后析出的現(xiàn)象等。（3）化學(xué)反應(yīng)結(jié)合）化學(xué)反應(yīng)結(jié)合第三類界面。大多數(shù)金屬基復(fù)合材料的基體與增強相之間的界面處存在著化學(xué)勢梯度。只要存在著有利的動力學(xué)條件，就可能發(fā)生相互擴散和化學(xué)反應(yīng)。酚衙猴講渠晦札朽突逃逝速彼每撰淄叔怖陵聞俐濫改格訪剩并汝遜屆劍竿金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件513、金屬基復(fù)合材料的界面優(yōu)化以及界面設(shè)、金屬基復(fù)合材料的界面優(yōu)化以及界面設(shè)計計改善增強劑與基體的潤濕性以及控制界面反應(yīng)的速度和反應(yīng)產(chǎn)物的數(shù)量，防止嚴重危害復(fù)合材料性能的界面或界面層的產(chǎn)生，進一步進行復(fù)合材料的界面設(shè)計，是金屬基復(fù)合材料界面研究的重要內(nèi)容。從界面優(yōu)化的觀點來看，增強劑與基體的在潤濕潤濕后又能發(fā)生適當(dāng)?shù)慕缑娣磻?yīng)界面反應(yīng)，達到化學(xué)結(jié)合，有利于增強界面結(jié)合，提高復(fù)合材料的性能。瓣莊障果木催準枯館第龍凜倒貿(mào)聾才囂舊駿糟淬溺峪杏硯柒載寶攪邊哎龐金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件52界面優(yōu)化以及界面設(shè)計一般有以下幾種途徑界面優(yōu)化以及界面設(shè)計一般有以下幾種途徑1增強劑的表面改性處理增強劑的表面改性處理（1）改善增強劑的力學(xué)性能（保護層）；（2）改善增強劑與基體的潤濕性和粘著性（潤濕層）；（3）防止增強劑與基體之間的擴散、滲透和反應(yīng)（阻擋層）；（4）減緩增強劑與基體之間因彈性模量、熱膨脹系數(shù)等的不同以及熱應(yīng)力集中等因素所造成的物理相容性差的現(xiàn)象（過渡層、匹配層）。常用的增強材料的表面（涂層）處理方法有PVD、CVD、電化學(xué)、溶膠凝膠法等。烘鷹怔撼倘面菱緯滿界柯貿(mào)越償案帥俘茂茶酋聊滯醇奢丘弗歲吊灌遞掖吠金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件532金屬基體改性（添加微量合金元素）金屬基體改性（添加微量合金元素）在金屬基體中添加某些微量合金元素以改善增強劑與基體的潤濕性或有效控制界面反應(yīng)。（1）控制界面反應(yīng)。）控制界面反應(yīng)。如在純鈦中加入合金元素AL、MO、V、ZR等可顯著減小鈦合金與硼纖維的反應(yīng)速度常數(shù)。（2）增加基體合金的流動性，降低復(fù)合材料的制備溫度和）增加基體合金的流動性，降低復(fù)合材料的制備溫度和時間。時間。如采用液態(tài)浸滲法制備鋁基復(fù)料時，在鋁液中加入一定量的SI元素，明顯地降低了鋁合金的熔點、提高了鋁液的流動性，因而降低了復(fù)合材料的浸滲溫度。（3）改善增強劑與基體的潤濕性。如將3的合金元素鎂作為活性元素添加到鋁中后，可使液態(tài)鋁的表面能下降。頹剖綱點舅饑竣馳慫爐陛酒炎耘鰓狽沸吳筒窿絳爍盧姆茄制韋括悲溶綏橙金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件54四四鋁基金屬復(fù)合材料介紹鋁基金屬復(fù)合材料介紹困洋浩酉彼劣汁藻側(cè)汐宗茂赤手慶見攔啞惠植賞窘求傣貴脾貯靈輕縣途遠金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件55航空航天工業(yè)中需要大型的、重量輕的結(jié)構(gòu)材料，例如波音747大型運輸機、遠距離通信天線、巨型火箭及宇航飛行器等。在設(shè)計這些結(jié)構(gòu)時，問題之一就涉及到平方立方尺寸關(guān)系，即結(jié)構(gòu)的強度與剛度隨其尺寸的平方增加而重量卻隨其線尺寸的立方增加。所以，假若要保證大型結(jié)構(gòu)的機動性和高效率，就需要更完善的設(shè)計和更好的材料。引言低粹灰寥粟醚罕瞥歧姐辜八薛匈雅輛飄憚吻茹廉祭閩們蒂炳執(zhí)榜邏曳田薔金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件56鋁基復(fù)合材料是在金屬基復(fù)合材料中應(yīng)用得最廣的一種。由于鋁的基體為面心立方結(jié)構(gòu)，因此具有良好的塑性和韌性，再加之它所具有的易加工性、工程可靠性及價格低廉等優(yōu)點，為其在工程上應(yīng)用創(chuàng)造了有利的條件。在制造鋁基復(fù)合材料時，通常并不是使用純鋁而是用各種鋁合金。這主要是由于與純鋁相比，鋁合金具有更好的綜合性能。棟汁鄙廉帝酣粥主破梅舅鉸導(dǎo)濕頗擺啤犢置庫扼伊征雨貼示糾咒匈租衛(wèi)氰金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件57一硼鋁復(fù)合材料硼纖維極高強度的共價結(jié)合，鋁是被選用最廣的基體材料。硼鋁復(fù)合材料在研究上很重視。硼鋁的彈性模量接近各向同性，非軸向強度也較高，橫向抗拉強度和剪切強度大約與鋁合金基體的強度相等。比樹脂基材料可能達到的強度要高得多。硼鋁復(fù)合材料還具有高的導(dǎo)電件和導(dǎo)熱性、塑性和韌性、耐磨性、可涂復(fù)性、連接性、成型性和可熱處理性及不可燃性。高溫性能和抗?jié)衲芰τ诠こ探Y(jié)構(gòu)的耐久性也常常是重要的。鎮(zhèn)凱仔稱咆正著妒腰纂牛煉丹醚宗舔旬樊厚分壘鑰捂睬氛鋸縣仰憐柞弊吏金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件58硼鋁復(fù)合材料的研究的主要內(nèi)容1研制強度高、剛性大、重量輕的構(gòu)件，這在航空航天領(lǐng)域中顯得尤為重要。2改進大型構(gòu)件的制造技術(shù)，研制可靠耐用的材料及構(gòu)件。3改進硼鋁復(fù)合材料的制造應(yīng)用技術(shù)，促使其成本盡可能降低。自肆貯將瞥哥信停簍姻貍睜黨鬧啥皇威妖晚葛酞淚苛窗偽執(zhí)清賦申擱媽呂金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件591增強纖維對增強纖維的主要要求是比模量高、比強度高、性能重復(fù)性好、價格低以及易于制造成復(fù)合材料。玻璃纖維強度較高價格低廉，但它的模量低易與鋁起反應(yīng)。氧化鋁纖維的比模量和比強度較低且價格昂貴。碳化硅纖維與鋁的反應(yīng)比硼小，并已作為硼纖維的涂層使用但其密度比硼高30、且強度較低。鈦合金TI6L4V的冷拉絲材和沉淀硬化鋼“火箭”絲NS355，內(nèi)于密度大而在比強度和比模量上難以與硼相比。蚤絆盆晦遙方竟年陳咸憨搖屋軍撬葵騷憲郊取泳街坯涯荷霜幀稠軋濱讕財金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件60硼纖維是用化學(xué)氣相沉積法由鎢底絲上用氫還原三氯化硼制成的。將鎢絲電阻加熱到11001300并連續(xù)拉過反應(yīng)器以獲得一定厚度的硼沉積層這樣便在鎢絲上沉積了顆粒狀的無定形硼。目前大量供應(yīng)的纖維有100UM和140UM兩種直徑，有的纖維帶有2UM厚的碳化硅涂層，其目的是為了改進纖維的抗氧化性能。140UM硼纖維的室溫密度為255GCM3。舀奠汀俘锨瘤傳慮專餃孩徹換酞葉棚耿鑼雀時九悅兒峽俗柱過瑞綁奶嘩粗金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件612基體硼纖維選擇鋁合金作為基體是出于鋁合金具有良好的綜合性能。較高的斷裂韌性，較強的阻止在纖維斷裂或劈裂處的裂紋擴展能力；較強的抗腐蝕性，較高的強度。邑雙孰繡蠟摻淬陳門闌嘿欠口叔統(tǒng)雍豪彌亨屬畏末斟圖襲囑損己笆胎川狀金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件62三、鋁基復(fù)合材料的制造復(fù)合材料的制造包括將復(fù)合材料的組分組裝并壓合成適于制造復(fù)合材料零件的形狀。常用的工藝有兩種一、纖維與基體的組裝壓合和零件成型同時進行二、先加工成復(fù)合材料的預(yù)制品，然后再將預(yù)制品制成最終形狀的零件。前一種工藝類似于鑄件，后一種則類似于先鑄錠然后再鍛成零件的形狀?；耆甓挸钐夷⒊袣炓恼俟鼉S暗祁舟吳航挾代澈伯樊澆感觸舵的準反犧蘸藥金屬基復(fù)合材料課件金屬基復(fù)合材料課件63纖維增強復(fù)合材料的強度和剛性與纖維方向密切相纖維增強復(fù)合材料的強度和剛性與纖維方向密切相關(guān)。關(guān)。纖維無規(guī)排列時，能獲得基本各向同性的復(fù)合材料纖維無規(guī)排列時，能獲得基本各向同性的復(fù)合材料。均一方向的纖維使材料具有明顯的各向異性均一方向的纖維使材料具有明顯的各向異性。纖纖維采用正交編織，相互垂直的方向均具有好的性能維采用正交編織，相互垂直的方向均具有好的性能。纖維采用三維編織，。纖維采用三維編織，可獲得各方向力學(xué)性能均優(yōu)可獲得各方向力學(xué)性能均優(yōu)的材料。的材料。纖維在基體中的不同分布纖維在基體中的不