復(fù)合材料磨損研究

復(fù)合材料耐磨性能研究題目：金屬基復(fù)合材料耐磨性能研究院系：材料與化工學(xué)院專業(yè)：金屬材料工程班級(jí)：學(xué)號(hào)：姓名：指導(dǎo)教師：2016年12月#金屬基復(fù)合材料耐磨性能研究摘要本文介紹了金屬基復(fù)合材料的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀。介紹了金屬基復(fù)合材料的分類，性能（主要為耐磨性），對(duì)于大批量生產(chǎn)的復(fù)合材料來(lái)講，研究復(fù)合材料的耐磨性具有重要的使用性和經(jīng)濟(jì)性，最后對(duì)金屬基復(fù)合材料（MMC）的發(fā)展作出展望。關(guān)鍵詞：金屬基復(fù)合材料；發(fā)展現(xiàn)狀和前景；組織；耐磨性金屬基復(fù)合材料（MMC）,這一術(shù)語(yǔ)包括很廣的成分與結(jié)構(gòu)，共同點(diǎn)是有連續(xù)的金屬基體（包括金屬間化合物基體）。現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)對(duì)現(xiàn)代新型材料的強(qiáng)韌性，導(dǎo)電、導(dǎo)熱性，耐高溫性，耐磨性等性能都提出了越來(lái)越高的要求。與傳統(tǒng)的金屬材料相比，金屬基復(fù)合材料具有較高的比強(qiáng)度與比剛度，耐磨性，而與高分子基復(fù)合材料相比，它又具有優(yōu)良的導(dǎo)電性而耐熱性，與陶瓷材料相比，它又具有較高的韌性和較高的抗沖擊性能。金屬基復(fù)合材料的發(fā)展只有40多年的歷史，還處在一個(gè)蓬勃發(fā)展的新階段。從MMC的發(fā)展看，今后它的研究與開(kāi)發(fā)主要集中在以下幾個(gè)方面：（1）不同金屬基體與不同種類與形態(tài)的增強(qiáng)材料的復(fù)合效果；（2）開(kāi)發(fā)新型增強(qiáng)材料；（3）制備工藝的研究與開(kāi)發(fā)；（4）界面優(yōu)化的研究；（5）擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域與范圍。這些優(yōu)良的性能決定了它從誕生之日起就成了新材料家庭中的重要一員。它已經(jīng)在一些領(lǐng)域里得到應(yīng)用并且其應(yīng)用領(lǐng)域正在逐步擴(kuò)大，因此對(duì)復(fù)合材料耐磨性的研究具有十分重要的意義。金屬基復(fù)合材料的組成特點(diǎn)：纖維狀增強(qiáng)材料的特點(diǎn)：與同材質(zhì)的塊體材料相比，強(qiáng)度高得多，原因：影響材料強(qiáng)度的主要因素是材料中存在缺陷的形狀、位置、取向和數(shù)目。纖維狀材料具有較高的柔曲性，大的長(zhǎng)徑比（l/d）使纖維在復(fù)合材料中比其他形狀的增強(qiáng)體更容易發(fā)揮其固有的強(qiáng)度耐磨性較顆粒增強(qiáng)體較差例如（1）連續(xù)纖維增強(qiáng)CRMMC：基體的主要作用是以充分發(fā)揮增強(qiáng)材料性能為主，基體本身應(yīng)與纖維有良好的相容性和塑性。如：Cf/Al中，純鋁或含有少量合金元素的鋁合金作為基體比高強(qiáng)度鋁合金好得多。且鋁合金強(qiáng)度越高，其MMC的性能越低。（2）用于1000°C以上的高溫MMC金屬基體：用于1000°C以上的基體材料主要是鎳基、鐵基耐熱合金和金屬間化合物，較成熟的是鎳基、鐵基高溫合金。W/Ni合金，可以大幅度提高其高溫性能——高溫持久性能和高溫蠕變性能，一般可提高1-3倍，主要用于高性能發(fā)動(dòng)機(jī)葉片等重要零件。鈮基、金屬間化合物基MMC可用于更高溫度，尚處于研究階段。典型工藝分析基體合金粉末與顆粒、短切纖維和晶須的混合均勻程度及基體粉末防止氧化的問(wèn)題是整個(gè)工藝的關(guān)鍵。例如：室溫下硼纖維的化學(xué)穩(wěn)定性好，但表面具有活性，不需要處理就可與樹(shù)脂復(fù)合，其復(fù)合材料具有較高的層間剪切強(qiáng)度。硼纖維主要用于聚合物基和鋁基復(fù)合材料。碳化硅纖維具有很高的比強(qiáng)度、比剛度，耐腐蝕、抗熱震、熱膨脹系數(shù)小、熱傳導(dǎo)系數(shù)大等優(yōu)點(diǎn)同時(shí)還具有良好的抗氧化和高溫性能，其室溫性能可保持到1200C。其成本下降的潛力很大。適合于制備樹(shù)脂、金屬及陶瓷基復(fù)合材料。顆粒增強(qiáng)材料的特點(diǎn)：主要有SiC,TiC,Al2O3等陶瓷顆粒具有高強(qiáng)度、高模量、耐熱、耐磨、耐高溫的陶瓷和石墨等非金屬顆粒，加入到基體材料中起提高耐磨、耐熱、強(qiáng)度、模量和韌性的作用。其成本低，易于批量生產(chǎn)。另外，還有一種顆粒增強(qiáng)體稱為延性顆粒增強(qiáng)體，主要為金屬顆粒，一般是加入到陶瓷基體和玻璃陶瓷基體中起到增韌作用。如A1203中加入Al、Ni,WC中加入Co等，金屬顆粒的加入使材料的韌性顯著提高，耐磨性顯著增強(qiáng)小結(jié)金屬基復(fù)合材料的認(rèn)識(shí)與展望（2）與傳統(tǒng)的金屬材料相比，金屬基復(fù)合材料具有較高的比強(qiáng)度與比剛度，耐磨性，尤其以鋁基復(fù)合材料，鎂基復(fù)合材料，廣泛的應(yīng)用在航空航天，汽車領(lǐng)域，鋁基復(fù)合材料,因?yàn)殇X為面心立方結(jié)構(gòu),因此,具有良好的塑性和韌性,Cf/Al中，純鋁或含有少量合金元素的鋁合金作為基體比高強(qiáng)度鋁合金好得多,且鋁合金強(qiáng)度越高，其MMC的耐磨性能越高。以顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料與纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料有相比較顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料具有更加優(yōu)異的耐磨性，鋁合金可通過(guò)固溶處理，淬火和時(shí)效，在固溶處理過(guò)程中，使鋁合金中第二相完全融入a相，并通過(guò)擴(kuò)散過(guò)程使a固溶體均勻化，使其強(qiáng)度顯著增加，耐磨性增強(qiáng)，例如Al2O3w/Al、SiCp/Al具有良好的耐熱，耐磨，導(dǎo)熱性，因而，廣泛應(yīng)用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)如活塞、缸套.總之，金屬基復(fù)合材料有廣泛的應(yīng)用，今后它的研究與開(kāi)