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铝基复合资料

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  铝基复合材料及其应用 1、综述 2、种类及分类 3、材料的制备工艺 4、结构与性能 5、应用 6、实例分析 金属基复合材料的综述 金属基复合材料,是在各金属材料基体内用多种 不同复合工艺,加进增强体,以改进特定所需的机械 物理性能。金属基复合材料在比强度、比钢度、导电 性、耐磨性、减震性、热膨胀等多种机械物理性能方 面比同性材料优异得多。金属基复合材料(MMCs)有 铝基、镁基、钛基、镍基、铁基复合材料等多种,其 中尤以铝基复合材料发展最快而成为金属基复合材料 中的主流。 铝基复合材料基体 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。 常见铝基体 (1)工业纯铝 (2)铸造冶金变形铝合金(常见有2014、2024、2124 等,且不含Mn、Cr的铝合金,因其产生脆性相 ) (3)粉末冶金变形铝合金 (4)铸造铝合金 (5)新型铝合金 复合材料增强基 分类:连续的和非连续的纤维、晶须、颗粒 特性: 高强度、高模量、高刚度、抗疲劳、耐热、耐磨、抗腐 蚀、热膨胀系数小、导电、导热以及润湿性、化学相容性、 易加工等。 铝基复合材料的增强纤维有硼纤维,碳纤维,碳化硅纤 维等。 铝复合材料的种类与分类 ? 铝合金材料可按增强相,铝基体及材料特性三方面进行 分类。 按增强体分类: 长纤维增强复合材料 短纤维增强复合材料 颗粒增强复合材料 混合增强复合材料 纳米复合材料 层合复合材料 倾泻复合材料 表面复合材料 以铝基体分类 变形铝合金基复合材料 铸造铝合金基复合材料 新型铝合金基复合材料 工业纯铝基复合材料 以特性分类 功能复合材料 结构复合材料 智能复合材料 铝基复合材料的制造工艺 连续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、液态金属搅拌铸造法 颗粒增强铝基复合材料的制造方法: 1、粉末冶金 2、搅拌熔铸 3、压力铸造 4、喷射沉积 纳米管铝基复合材料的制备方法: 1、粉末冶金 2、搅拌铸造 3、熔体浸渍 4、原位合成 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,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。 高能-高速固结工艺 在短时间内使陶瓷颗粒和铝合金粉末的混合物受到 高脉流的放电作用后,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。 铝合金复合材料的结构与性能 碳纤维增强铝基复合材料结构 Ⅰ、用液态浸渍法制备(概念) 其铝基中无方向性,表明具有各向异性。 Ⅱ、用固态热压法制备(概念) 其铝基中含有纤维,表明具有较高拉伸强度。 (一)、长纤维增强铝基复合材料性能 1、硼—铝复合材料 特点:有优异的疲劳强度,比强度和比模量高,尺寸稳定性 好,线膨胀系数与半导体芯片非常接近。 硼纤维增强铝基复合材料用于航天飞机主舱体龙骨桁架和支柱 (二)短纤维增强铝基复合材料 特点:在室温和高温下的弹性模量有较大的提高,但线膨胀系数 由所下降,耐磨性改善,并具有良好的的导热性。 (三)碳—铝复合材料 特点:碳纤维的长度与直径比例对碳—铝复合材料的性能有很 大的影响(当长径比增大时,抗拉强度增大,增大到一定值 时,抗拉强度又开始减少) (四)晶须和颗粒增强铝基复合材料 特点:优异的性能,制造方法简单,增强体主要是碳化硅和氧 化铝。 碳化硅:随它的含量增加,抗拉强度和弹性模量都增加氧化铝: 比强度和比刚度高。 铝基复合材料的应用 1、在汽车领域的应用 美国的Duralcan研制出用SiC颗粒增强铝基复合材料 制造汽车制动盘,用其代替传统铸铁制动盘,使其重 量减轻40%~60%,而且提高了耐磨性能,噪音明显减 小,摩擦散热快;同时该公司还用 SiC 颗粒增强铝基 复合材料制造了汽车发动了活塞和齿轮箱等汽车零部 件,这种汽车活塞比铝合金活塞具有较高的耐磨性、 良好的耐高温性能和抗咬合性能,同时热膨胀系数更 小,导热性更好。 用 SiCp/Al 复合材料制成的汽车齿轮箱在 强度和耐磨性方面均比铝合金齿轮箱有 明显的提高。铝合金复合材料也可以用 来制造刹车转子、

本站文章于2019-10-07 05:50,互联网采集,如有侵权请发邮件联系我们,我们在第一时间删除。 转载请注明:铝基复合资料
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