金属基复合材料的现状与展望

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颗粒增强金属基复合材料的研究现状及展望

颗粒增强金属基复合材料的研究现状及展望

第20卷第1期V o l.20N o.1 硬 质 合 金CE M EN T ED CA RB I D E2003年3月M ar.2003综合评述颗粒增强金属基复合材料的研究现状及展望王基才Ξ 尤显卿 郑玉春 程娟文(合肥工业大学材料学院,合肥,230009)摘 要 从材料的选择、制备技术和性能等方面对颗粒增强金属基复合材料的研究现状进行综合评述。

分析了颗粒增强金属基复合材料发展过程中存在的一些问题及改进措施,指出了颗粒增强金属基复合材料的几个重要发展方向:制备技术的改进、应用范围向特色应用领域的拓宽和再生回收的重视。

关键词 复合材料 碳化物粒子 制备技术 性能 生产应用1 引 言自1965年A Kelly,G J davies和D C ratch ley 等[1]首先总结和提出了金属基复合材料(M etal M atrix Com po sites,简称MM C s)的资料以来, MM C s就以其高的比强度、比刚度及良好的热稳定性、耐磨性、尺寸稳定性及成分可设等优点[2-4]吸引了各国学者和科研人员的关注,成为材料研究和开发的热点。

按增强体的形式MM C s可分为连续纤维增强、短纤维或晶须增强、颗粒增强等。

由于连续纤维增强的MM C s必须先制成复合丝,工艺成本高而复杂,因此其应用范围有很大的局限性,只应用于少数有特殊性能要求的零件。

颗粒增强金属基复合材料(Particu late R einfo rced M etal M atrix Com po sites,简称PRMM C)是将陶瓷颗粒增强相外加或自生进入金属基体中得到兼有金属优点(韧性和塑性)和增强颗粒优点(高硬度和高模量)的复合材料。

PRMM C具有增强体成本低,微观结构均匀,材料各向同性,可采用热压、热轧等传统金属加工工艺进行加工等优点[5-8],因而与纤维增强、晶须增强金属基复合材料相比倍受关注[9-10]。

2 PRMM C材料的选择基体材料是MM C s的主要组成部分,起着固结增强相、传递和承受各种载荷(力、热、电)的作用。

金属基复合材料发展和应用前景

金属基复合材料发展和应用前景

金属基复合材料的发展现状与应用前景金属基复合材料( M MCs) 问世至今已有30 余年。

M MCs 的耐温性较高, 力学性能( 特别是刚度) 比一般金属的好, 此外它还具有导电性以及在高真空条件下不释放小分子的特点, 克服了树脂基复合材料在航宇领域中使用时存在的缺点, 因此受到航空航天部门的青睐。

然而, 尽管MM Cs 在航天飞机以及其他一些尖端技术中已经获得应用, 但用量很小, 不足以推动其发展。

近年来虽然努力在民用领域寻找机遇, 但终因成本偏高而缺乏与金属等其他传统材料竞争的优势。

因此发展MM Cs 的出路在于寻找降低成本的措施, 同时也要探索能充分发挥其特色的应用领域。

鉴于复合材料的成型工艺占其成本的60% ~ 70% , 所以研究发展高效、省时、低能耗、设备简单、能实现近似无余量成型的工艺方法是当务之急。

1、金属基复合材料制备技术1.1各种制备方法简评MMCs 通常按增强体的形式分类, 如连续纤维增强、短纤维或晶须增强、颗粒增强以及片层叠合等。

由于连续纤维增强的MM Cs 必须先制成复合丝或复合片等先驱体, 工艺复杂而成本高, 因此除了极少量有特殊要求的零件(如航天飞机的结构梁)采用外,目前尚看不到有扩大应用的可能性。

本文着重叙述的是颗粒、短纤维或晶须等非连续增强体的MM Cs, 其中, 颗粒增强的M MCs 已具备批量生产条件, 有良好的发展前景。

迄今, 已开发出不少非连续增强体MMCs的制备方法,见表1在表 1 列出的各种制备方法中, 搅拌混合法和挤压铸造法比较成熟,已具备批量生产的条件。

对搅拌混合法工艺已完成了大量研究工作,其中包括对增强体进行表面处理,以改善其与基体金属的浸润性;调整基体合金元素以减轻界面反应对MMCs性能的影响;在设备方面则改进了搅拌桨的形式以改善增强体分布的均匀性,此外,研究了增强体的加入机构,为降低气孔率还制作了施加负压的装置;在工艺条件上则研究了搅拌速度和金属熔体温度对混合均匀度和产生气泡的影响。

材料学中的金属基复合材料研究

材料学中的金属基复合材料研究

材料学中的金属基复合材料研究在材料学领域中,金属基复合材料一直是研究的热点之一。

金属基复合材料指的是将两种或更多种不同性质的材料进行组合,以获得具有更优异性能的新材料。

本文将探讨金属基复合材料的研究内容、应用领域以及未来发展趋势。

一、金属基复合材料的研究内容金属基复合材料的研究内容涉及多个方面,包括材料的制备方法、微观结构与力学性能的关系以及复合界面的研究等。

首先是金属基复合材料的制备方法。

制备金属基复合材料的方法通常包括粉末冶金、熔体浸渍、覆盖层、弹性复合等。

每种方法都有其优缺点和适用范围,研究人员需要根据具体的应用需求选择适合的方法。

其次是对金属基复合材料的微观结构与力学性能之间的关系进行研究。

微观结构包括金属基体、增强相和界面三部分。

研究表明,增强相形态、分布和尺寸对材料力学性能有着重要影响。

通过优化复合材料的微观结构设计,可以提高材料的强度、硬度、韧性等性能指标。

最后是复合界面的研究。

金属基复合材料的界面是指增强相与基体之间的接触面。

优质的界面结合能够提高材料的力学性能,而弱的界面结合则容易导致应力集中和断裂。

因此,研究人员致力于寻找新的界面改性方法,例如添加界面反应层或采用界面改性剂,以提高界面结合强度和界面的稳定性。

二、金属基复合材料的应用领域金属基复合材料具有优异的性能表现,因此在多个领域有着广泛的应用。

以下是金属基复合材料常见的应用领域之一:1. 轻量化领域:金属基复合材料具有高比强度和高比刚度的特点,对于航空航天、汽车和高铁等领域的轻量化设计具有重要意义。

例如,使用铝基复合材料可以有效减轻飞机的自重,提高燃油经济性。

2. 功能材料领域:金属基复合材料可以通过添加适量的增强相实现特定功能。

例如,添加碳纤维增强相的金属基复合材料具有良好的导电性和耐腐蚀性,可应用于电子器件和化学工业等领域。

3. 高温材料领域:金属基复合材料具有良好的高温稳定性和耐腐蚀性能,常用于燃气轮机和核工程等高温环境下的应用。

金属材料发展现状及展望

金属材料发展现状及展望

重庆科技学院金属材料工程导论课程论文题目:金属材料发展现状及展望姓名袁建学号43班级金材普11-01成绩金属材料发展现状及展望---金材普2011-01 袁建[摘要]材料对社会、经济及科学技术活动的影响面大和带动力强,u人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。

现代社会种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础,金属材料的发展前景如何,不仅对相关行业有着重大影响,甚至对整个社会有着密切的关系。

本文对金属材料的发展现状和未来的发展前景做了简要的叙述。

[关键词]金属材料研发前景发展趋势1 前言能源、信息、材料是社会发展的三大支柱,而材料又主要分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料,这其中金属材料是人类历史上系统的应用研究时间最长,在目前应用也较为广泛的一种重要材料。

金属材料在人类历史上一直扮演着重要的角色,这是由其自身性质决定的,金属材料具有高弹性模量、高韧性和强度硬度较高等优点,同时金属材料来源广泛,种类繁多和加工技术相对成熟等优异的特性,这些优点都决定了金属材料在材料领域中占有极其重要的地位。

随着现代金属材料科学的不断发展,金属材料在机械制造业、国防领域、航空航天、建筑业、农业、矿业资源、电子信息等领域,有明显的性价比优势和广阔的市场。

2 .1 钢铁材料发展钢铁材料是国民经济的重要基础,在整个材料大家庭中始终占据着重要的地位。

随着国民经济的不断发展和科技的更新,当的份额。

未来不锈钢的趋势发展主要集中在加强发挥其自身优势,使其能具有在特殊条件下使用的特殊性能不锈钢,同时如何降低其研发生产成本,也是未来的一个方向。

此外,钢铁材料的新需求和新技术也在不断地出现。

特别是在能源工业、交通运输、航空技术对新型钢铁材料的社会需求。

由于要有新的产品产出,所以就会带动产生新的技术。

超纯净钢生产工艺就是其中的一种。

随着钢铁生产工艺的技术进步与生产装备的进一步完善。

对于连铸质量,围绕无缺陷连铸坯的生产,重点解决以下技术困难:(1) 高碳钢连铸的中心偏析与疏松缺陷;(2) 包晶钢、含Ti不锈钢的表面质量控制;(3) 卷渣造成的大型夹杂物控制技术;(4)铸坯质量的准确预报与表面修磨技术。

金属基复合材料的现状与发展趋势

金属基复合材料的现状与发展趋势

金属基复合材料的现状与发展趋势金属基复合材料是指将金属作为基体材料,与其他非金属材料(如陶瓷、复合材料纤维等)进行复合制备的材料。

目前,金属基复合材料在诸多领域中得到了广泛的应用,包括航空航天、汽车、电子、建筑等。

金属基复合材料的现状主要体现在以下几个方面:1. 材料种类丰富:金属基复合材料的种类非常多样,包括金属基陶瓷复合材料、金属基纤维复合材料、金属基聚合物复合材料等。

不同种类的金属基复合材料具有不同的特性和应用领域。

2. 性能优良:金属基复合材料具有金属和非金属材料的优势,综合性能较好。

例如,金属基纤维复合材料具有较高的强度和刚度,金属基陶瓷复合材料具有较高的耐磨性和耐高温性能。

3. 制备技术成熟:金属基复合材料的制备技术已经较为成熟,包括热压、热等静压、粉末冶金、特殊金属/陶瓷涂覆等多种制备方法。

这些方法能够制备出具有均匀组织结构和良好性能的金属基复合材料。

未来,金属基复合材料的发展趋势主要包括以下几点:1. 变革材料设计:研究人员将继续探索金属基复合材料的设计、制备和性能调控方法,以实现更好的性能和应用。

例如,通过优化复合材料的界面结构和增加金属间化合物相的形成,进一步提高复合材料的力学性能和耐磨性能。

2. 发展新型金属基复合材料:随着科学技术的不断进步,新型金属基复合材料将不断涌现。

例如,碳纳米管增强金属基复合材料、石墨烯增强金属基复合材料等具有很高研究和应用价值。

3. 应用拓展:金属基复合材料在航空航天、汽车、电子等领域的应用将进一步拓展。

例如,开发具有轻质、高强度和高温耐受性能的复合材料,可用于制造飞机、汽车零件、电子器件等。

金属基复合材料具有广阔的应用前景,并且随着技术的发展和研究的深入,其性能和应用将得到进一步提高和扩展。

金属基复合材料的现状与发展趋势

金属基复合材料的现状与发展趋势

摘 要 :在过 去的二十多年 里 ,金属基 复合材料凭借其结 构轻量化 和优异的耐 磨 、热 学和 电学性 能 ,逐渐 在 陆上运输 ( 车 汽
和火 车) 、热 管理 、民航 、工 业和体育休 闲产业 等诸 多领 域实 现 商业 化的应 用 ,确立 了作 为 新材 料 和新 技术 的地 位。但 是 , 金属基 复合 材料的未来发 展仍 然面临不 确定性 ,既有 可能持续扩 大应用领域 和市 场规模 ,也有 可能在 其它 材料 和技 术 的竞争
领 域 和市 场规 模 ,也 有 可 能在其 它 材 料和 技 术 的竞 争 下
Ab ta t I tep s t o d cd s s r c : n h at w e a e ,me t x c m o i s( t ma i o p s e MMC )h v e n e t l h d a e t a n l a r t s a eb e s bi e sa n w mae l a d a s i r s
事 国防 向 民用 领 域 渗 透 ,如 今 已在 陆 上 运 输 ( 车 和 火 汽
征 与控制 问题 、可 调控 增 强体 空 间分 布 的复 合 技 术 与二 次加 工技 术 等 。这 一切 帮 助确 立 了金 属基 复 合 材 料作 为 新 材 料 和新 技 术 的地位 。但是 ,金属 基 复合 材 料 的 未来 发 展仍 然 面 临很 大 的不 确定 性 ,既 有 可 能持 续 扩大 应 用
a d r s r h. n e eac
Key wor ds: mea tx c mp sts rp re ;a piain tlmar o oi ;po e is p l t i e t c o
1 前 言
在过 去 的二 十几 年 中 ,金属 基 复合 材 料 逐 渐地 从 军

金属基复合材料的制备方法及发展现状

金属基复合材料的制备方法及发展现状

金属基复合材料的制备方法及发展现状赵鹏鹏;谭建波【摘要】金属基复合材料具有较高的比强度和比刚度,广泛用于军事、航天等领域,其研究和发展受到了各行各业,尤其是重工业产业的密切关注.介绍了金属基复合材料的研究历史和发展现状,根据基体类型和增强相形态对其进行了分类.常见的金属基复合材料制备方法包括粉末冶金法、铸造凝固成型法(搅拌铸造法和挤压铸造法)、喷射成型法和原位复合法,重点介绍了粉末冶金法和铸造凝固成型法.指出了现阶段金属基复合材料发展需解决成本偏高、工艺复杂、分布不均匀、高温下易发生界面反应及偏聚等问题.%Due to their high specific strength and high specific stiffness,metal matrix composites are widely used inmilitary,spaceflight,etc.,and the research and development of which has been widely concentrated,especially in heavy industry.The research history and development status of metal matrix composites are introduced,andthe classification of metal matrix composites is given according to the types of the matrix and the morphology of the reinforcing phase.The common methods for the preparation of metal matrix composites include powder metallurgy,casting solidification molding (stir casting and squeeze casting),spray forming and in situ compounding.The powder metallurgy method and casting solidification forming method are mainly introduced.The problems that need be solved for the development of metal matrix composites including high cost,complicate craft,uneven distribution,and incident surface reaction and segregation under high temperature are pointed out.【期刊名称】《河北工业科技》【年(卷),期】2017(034)003【总页数】8页(P214-221)【关键词】金属基复合材料;基体类型;增强相;粉末冶金法;挤压铸造【作者】赵鹏鹏;谭建波【作者单位】河北科技大学材料科学与工程学院,河北石家庄 050018;河北省材料近净成形技术重点实验室,河北石家庄050018;河北科技大学材料科学与工程学院,河北石家庄 050018;河北省材料近净成形技术重点实验室,河北石家庄050018【正文语种】中文【中图分类】TG146.4近些年来,由于一些高新技术的兴起,一些传统材料已无法满足多种产业对其比强度、比刚度等性能的要求。

金属基复合材料的发展现状及展望要点

金属基复合材料的发展现状及展望要点

金属基复合材料的发展现状及展望摘要:介绍了金属基复合材料的研究及应用现状。

就算了金属基复合出来的分类性能特点,并总结了其主要应用。

对于大批量生产的复合材料来讲,轧制方法复合具有比其它方法有更多的适用性和经济性,最后对金属基复合材料(MMC)的发展作出展望。

关键词:金属基复合材料;发展现状;应用;前景前言现代科学的发展和技术的进步,对材料性能提出了更高的要求,往往希望材料具有某些特殊性能的同时,又具备良好的综合性能。

传统的单一材料已经很难满足这种需要。

因此,人们将注意力转向复合材料,复合材料是指由两种或两种以上成分不同,性质不同,有时形状也不同的相容性材料以物理方式合理的进行复合而制成的一种材料。

其以最大限度的发挥各种材料的特长,并赋予单一材料所不具备的优良性能,复合材料的性能还具有可设计性的重要特征[1]。

近年来,金属基复合材料的研究、开发、应用方面己经取得了非凡的发展。

但是国内外关于MMCs的研究都是集中在有色金属基体复合材料的研究,其主要的应用对象为航空航天工业和特殊场合,这类复合材料虽然具有密度低、刚性好等特殊性能,但是一方面它的生产成本高,另一方面它不适用于高温、高速、高载、高磨损的恶劣工作情况,而这样的工作条件下使用的陶瓷基或金属间化合物基复合材料造价昂贵、成本过高,而对以钢铁为基体,以矿山、电力、建材、农机等一般工业为应用目标的复合材料研究比较少。

目前,我国在有色金属基复合材料方面的研究己经接近国际水平,但是在工业生产及应用上存在着巨大的差距,而在黑色金属基复合材料方面的研究和应用都尚处在初步探索阶段,有必要加大对黑色金属基复合材料方面的研究,使金属基复合材料的应用扩大到工业及民用领域,以实现金属基复合材料科学技术的全面发展。

金属基复合材料的分类按基体的类型,金属基复合材料可分为:铝基、镍基、钛基、镁基、铁基等;按增强体的类型,金属基复合材料可分为两大类:长纤维和非长纤维增强的金属基复合材料。

金属基复合材料研究现状与发展

金属基复合材料研究现状与发展

金属基复合材料起步于 60年代初期。当时 由于受到增强纤维品种少的限制,仅发展了硼 纤维增强铝、钛等少量品种。多沿用树脂基复 合材料的成型方法,如铺层工艺和缠绕工艺。 生产的复合材料,价格高昂(如硼 -铅复合材料 的价格约为热轧钢的 1860倍),仅限于用在航 空航天上。
80年代中期,长纤维增强、短纤维增强、
在纤维增强金属基复合材料中适当的界面结合 强度是材料具有最高性能的保证,此时界面既 能有效地传递载荷,又能有效地阻止裂纹的扩 展,充分发挥纤维的作用。
过强的界面结合可能使材料发生早期的低 应力破坏,反应产物呈脆性,在应力作用下往 往首先断裂,成为裂纹源,引起复合材料的整 体破坏。
有些反应产物本身不稳定,容易分解造成 界面分离。如 Al4C3,与水接触时发生水解生成 甲烷,严重时使复合材料解体。因此必须尽量 控制界面脆性相的生成。
2. 金属基体与增强材料之间浸润性差。 增强材料与基体之间应具有很好的润湿性 (即接触角小于90°),基体才能均匀覆 盖于增强材料表面和渗入到增强材料的间 隙之间,因此,这是得到性能良好的复合 材料的前提。
绝大多数有前景的金属基复合材料体 系中,如碳-铝、碳-镁、碳化硅-铝、氧化 铝-镁等,基体与增强材料之间的浸润性都 很差,必须采取技术措施加以改善。
1. 增强材料以设计的体积分数和排列均匀地分布于 基体中;
2. 尽量不使增强材料和金属基体原有性能下降, 特别是不能对高性能增强材料造成损伤,应使增强材料 和金属的优良性能得以叠加和互补;
3. 尽量避免增强材料和金属基体之间发生不利的化 学反应,应得到合适的界面结构和性能,充分发挥增强 材料的增强效果;
金属基复合材料的研 究现状与发展
材料学院 耿浩然
基本概念

金属基复合材料的研究进展及发展趋势

金属基复合材料的研究进展及发展趋势

金属基复合材料界面的研究进展及发展趋势周奎(佳木斯大学材料科学与工程学院佳木斯 154007)摘要本文介绍了目前金属基复合材料界面的研究现状,存在的问题及优化的有效途径。

重点阐述了金属基复合材料在各个领域的应用情况。

最后在综述金属基复合材料界面的研究进展与应用现状的基础上,对学者未来研究呈现的趋势进行了简述并对其发展趋势进行了展望。

关键词金属基复合材料界面特性应用发展趋势The research progress of metal matrix composites interface and development trendZHOU Kui(jiamusi university school of materials science and engineering jiamusi 154007) Abstract:Interface of metal matrix composites are introduced in this paper the current research status, existing problems and the effective ways to optimize. Expounds the metal matrix composites and its application in various fields. Finally in this paper the research progress and application of metal matrix composites interface status quo, on the basis of research for scholars in the future the trend of the present carried on the description and its development trend is prospected.Keywords: metal matrix composites application Interface features the development trend1前言金属基复合材料(MMCS)是以金属、合金或金属间化合物为基体,含有增强成分的复合材料。

金属基复合材料蠕变性能的研究现状和展望

金属基复合材料蠕变性能的研究现状和展望
关 键 词 金属基复合材料 位错 门槛应力 蠕变
Re e r h a d De eo s a c n v lpm e to e p o e a a rx Co p sts n fCr e fM t lM t i m o ie TI AN u ,LIW e fn Jn n a g ,HAN ia ,P L f。 ENG iu Jh a
t r r e fm ea t i o o i s i i aa e p e e t d u ec e p o t l ma rx c mp s n Ch n r r s n e . e Ke l s y wo d m e a t i o o i s i l c t n,t r s o d s r s ,c e p tl ma rx c mp s e ,d so a i t o h e h l te s r e
金 属基 复合 材料 蠕 变性 能的研 究现 状和 展 望/ 田 君 等
・19 1 ・
金 属 基 复合 材 料 蠕 变性 能 的研 究现 状 和 展 望
田 君 , 文 芳 韩 立发 彭 继 华 李 , ,
( 1华南理工大学材料科学与工程学 院 , 广州 50 4 ; 莞理工学院机械工程学 院 , 16 0 2东 东莞 53 0 ) 2 8 8 摘要 综述 了国内外金属基复合材料 的抗 高温蠕 变性 能的研 究进 展 。重 点分析 了蠕 变理论研 究中的 3种理
Ab ta t s r c Re e r h d v l p n n h g e e a u e c e p o t l t i o o ie th me a d a r a r s a c e e o me to i h t mp r t r r e fme a ma rx c mp st sa o n b o d a e

金属基等生物医用复合材料

金属基等生物医用复合材料

将生物活性物质(如生长因子、药物等)与金属基生物医用复合材料结合,实现治疗和修 复的双重功能。
02
金属基生物医用复合材料的制 备技术
Chapter
粉末冶金法
粉末冶金法是一种传统的制备金属基复合材料的方法, 通过将金属粉末与增强相混合,经过压制、烧结等工艺 制备出复合材料。 该方法的优点是制备工艺简单、成本低,可以制备出形 状复杂的复合材料,适用于大规模生产。
定义
金属基生物医用复合材料是由金属或其合金作为基 体,与其他生物材料(如陶瓷、高分子、生物活性 玻璃等)复合而成,用于人体组织和器官的诊断、 治疗和修复的一类新型生物医用材料。
分类
根据金属基体和复合材料的种类,金属基生物医用 复合材料可分为金属/陶瓷复合材料、金属/高分子 复合材料、金属/生物活性玻璃复合材料等。
维实体。
该方法的优点是可以快速制造出 复杂的形状,且可以个性化定制

缺点是打印过程中容易出现层间 开裂、翘曲等问题,且打印材料
的种类有限。
03
金属基生物医用复合材料的性 能研究
Chapter
力学性能
总结词
金属基生物医用复合材料的力学性能对其在医疗应用中的稳定性和持久性至关 重要。
详细描述
这些材料需要具备足够的强度和刚度,以承受使用过程中的各种应力,同时保 持结构的完整性。此外,良好的韧性也是必不可少的,以防止因冲击或疲劳而 导致的断裂。
金属基生物医用复合材料的应用领域
01
人工关节
用于替代病变或损伤 的关节面,提高关节 功能和患者生活质量 。
02
牙科修复材料
用于牙齿缺损的修复 和美容,如牙种植体 和牙冠等。
03
血管支架
用于治疗血管狭窄或 闭塞性疾病,支撑狭 窄或闭塞的血管。

金属基复合材料

金属基复合材料

金属基复合材料耐蚀性能研究现状现代科学的发展和技术的进步,对材料性能提出了更高的要求,往往希望材料具有某些特殊性能的同时,又具备良好的综合性能。

传统的单一材料已经很难满足这种需要。

因此,人们将注意力转向复合材料,复合材料是指由两种或两种以上成分不同,性质不同,有时形状也不同的相容性材料以物理方式合理的进行复合而制成的一种材料。

其以最大限度的发挥各种材料的特长,并赋予单一材料所不具备的优良性能,复合材料的性能还具有可设计性的重要特征[1]。

作为复合材料重要分支的金属基复合材料(MMCs),发展于20世纪50年代末期或60年代初期。

金属基复合材料是由连续的金属或者合金基体和增强体构成,具有一系列与金属性能相似的优点。

当今,作为金属基复合材料的基体有铝基、镁基、铜基、铁基、钛基、镍基、高温合金基、金属间化合物及难熔金属基等,目前,国内外学者研究的金属基复合材料基体主要集中在铝和镁两个合金系上。

增强体的选择要求与复合材料基体结合时的润湿性较好,并且增强体的物理、化学相容性好,载荷承受能力强,尽量避免增强体与基体合金之间产生界面反应等。

常用的增强体主要有C纤维、Ti纤维、B纤维、Al2O3短纤维、SiC晶须、BC颗粒、SiC颗粒、Si3N4颗粒、WC颗粒、Mo2C颗粒、ZrO2颗粒、ZrB2颗粒、A12O3颗粒、碳纳米管和石墨等。

增强相的选择并不是随意的,选择一个合适的增强体需要从复合材料应用情况、制备方法以及增强体的成本等诸多方面综合考虑[2]。

与合金和聚合物相比,金属基复合材料性能特点有:高比强度、高模量、高韧性、高导热导电性、膨胀系数小、耐磨性好、高温强度高、表面稳定性好等[3]。

金属基复合材料具有强大的综合性能,在外层空间结构以及一些工业领域中有广泛应用前景,因而继树脂基复合材料之后,掀起了对其研究开发的热潮[4]。

目前,金属基复合材料(MMC)作为材料的一个新兴领域已在航空航天系统,汽车系统及建筑等各个系统中得。

金属基复合材料的研究进展与应用前景

金属基复合材料的研究进展与应用前景

金属基复合材料的研究进展与应用前景金属基复合材料是一种具有金属基体和强化相的材料,能够综合发挥金属的优良性能和强化相的增强效果。

近年来,金属基复合材料得到了广泛的研究和应用,其研究进展和应用前景也备受关注。

本文将综述金属基复合材料的研究进展和应用前景。

一、金属基复合材料的研究进展1. 强化相的选择和设计强化相是金属基复合材料中起到增强作用的材料,通常是颗粒、纤维或片状结构。

近年来,随着纳米材料的研究和发展,纳米颗粒和纳米纤维作为强化相的应用逐渐成为研究的热点。

纳米颗粒和纳米纤维具有较大的比表面积和较好的强度,可以显著提高金属基复合材料的力学性能和热学性能。

2. 制备技术的改进金属基复合材料的制备技术对于材料性能具有决定性影响,近年来研究者们在制备技术方面进行了大量的改进。

传统的制备技术包括粉末冶金、熔融法和电化学沉积法等,这些方法能够制备金属基复合材料,但是制备工艺复杂、成本高。

近年来,研究者们开始探索新的制备技术,如激光熔融沉积、电子束熔凝等,这些新的制备技术具有制备精度高和能耗低的优点。

3. 性能测试与评价金属基复合材料的性能测试和评价是研究中的重要环节,目前主要包括力学性能测试、热学性能测试和耐腐蚀性能测试等方面。

力学性能测试包括拉伸性能、硬度、韧性等方面的测试,热学性能测试包括热膨胀系数、导热系数等方面的测试,耐腐蚀性能测试包括盐雾试验、腐蚀电位测试等方面的测试。

通过对金属基复合材料的性能测试和评价,能够了解材料的力学性能和热学性能,为进一步研究和应用提供依据。

二、金属基复合材料的应用前景1. 航空航天领域金属基复合材料具有高强度、高温稳定性和低密度等优点,能够满足航空航天领域对材料高性能的需求。

金属基复合材料在飞机、火箭、导弹等航空航天装备的结构材料中有广泛的应用前景。

例如,金属基复合材料可以用于飞机结构的轻量化设计,提高飞机的燃油效率和载重能力,同时保证结构的强度和刚度。

2. 汽车制造领域汽车制造领域也是金属基复合材料的应用领域之一。

金属基复合材料的研究现状

金属基复合材料的研究现状
1. 固态法 固态法是指基体处于固态来制备金属基复合 材料的方法。在时为了复合得更好,希望有少量 液相存在,也即温度控制在基体合金的液相线和 固相线之间。由于整个过程处于较低温度,因此 金属基体与增强材料之间的界面反应不严重。 固态法包括粉末冶金法、热压法、热等静压 法、轧制法、挤压和拉拔法、爆炸焊接法等。
.
(2)加入合金元素、优化基体成分
合金元素的加入除能改善液态金属与固 态增强材料之间的润湿性,防止或减缓界面 反应外,应能保持基体原有强度和韧性,优 化界面结构。
这些元素或者是表面活性物质,富集 于界面上,改善了基体对增强材料的润湿性, 同时形成扩散挡层;或者是它们能优先与增 强材料发生化学反应,既改善了润湿性,又 起扩散阻挡层作用。与增强材料表面处理相 比,添加合金元素是更方便、经济的途径。
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优点和缺点:在基体合金中颗粒(晶须)可达到较 高的含量,尺寸也可以在较大范围内变化,产品的 组织均匀致密,无缩孔、气孔等缺陷,形状、尺寸 精确、性能均匀。但设备投资大、工艺周期长、材 料的成本较高,制造大尺寸的零件和坯料有一定困 难。
2. 液态法
液态法是指基体金属处于熔融状态下与固态的 增强材料复合在一起的方法。
目前,利用Lanxide法主要用于制备Al基复 合材料或陶瓷基复合材料,其制品已在汽车、 燃气涡轮机和热交换机上得到一定的应用。
.
c. 反应喷射沉积法(RAD)
该工艺是在DLMOXTM法和喷射沉积工艺的 基础上发展起来的。它是利用一个特殊的液体 喷射分散装置,在氧化性气氛中,将铝液分散 成大量细小的液滴,使其表面氧化生成Al2O3膜, 这些带有Al2O3膜的液滴在沉积过程中,相互碰 撞使表层Al2O3膜破碎分散,同时内部Al液迅速 冷却凝固,从而形成具有弥散分布的Al2O3粒子 增强的Al基复合材料。RAD工艺将金属的熔化、 陶瓷增强颗粒的反应合成以及快速凝固等工艺 结合在一起,既使得基体金属的晶粒细小和增 强颗粒的分布均匀,也保证了增强颗粒与基体 的牢固结合,因此,所制得的复合材料可望有 较高的性能。

复合材料发展现状分析

复合材料发展现状分析

复合材料发展现状分析复合材料指将多种材料通过特殊工艺和制造方法复合而成的新型材料。

本文首先对复合材料进行概述,然后对树脂基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料的发展现状进行分析,并对其发展趋势展开讨论。

标签:复合材料;发展现状;发展趋势;陶瓷基引言:《国家“十二五”科学和技术发展规划》为我国科技发展提出明确目标:到2020年,自主创新能力要得到显著提高,用科技促进经济社会发展和保障国家安全,取得能够对世界产生影响的科学技术成果。

特别是在信息、生物、材料和航天等领域达到世界先进水平。

复合材料作为新型材料中的重要部分,在我国的发展现状及发展趋势有待研究。

1 复合材料概述复合材料是由两种及两种以上性质不同的物质复合而成的多相固体材料。

材料主要分为金属材料、无机非金属材料和高分子材料。

其中密度最大的是金属材料,化学性质稳定,脆性最大的是无机非金属材料,高分子材料易老化不耐高温。

随着我国科技水平的快速提高,对材料提出了“高强度、高模量、耐高温、低密度”的要求,普通材料的性能已满足不了科技时代的要求,因此由多种材料复合而成的高性能复合材料被迅速推广。

复合材料按照基体材料种类被分为树脂基复合材料、金属基复合材料及陶瓷基复合材料;按照增强形态被分为纤维增强复合材料、颗粒增强复合材料及层状增强复合材料;按照增强形态复合而成的复合材料具有高强度、高模量、耐高温及断裂安全系数高等特性。

2 复合材料发展现状分析2.1树脂基复合材料发展2.1.1发展现状树脂基复合材料除了高强度、高模量的特点,还具有非常高的可设计性,问世至今已经成为一项重要的技术产业。

树脂基复合材料主要应用于武器装备制造业,对武器装备的轻量化、微型化和提高武器性能起到重要作用。

由于树脂基复合材料密度较低,也在航空航天工业领域被广泛应用,能够降低飞机近30%自重。

据统计,树脂基复合材料制品共有40000多种,截止2017年,全世界树脂基复合材料产量近千万吨。

金属基复合材料现状与存在的问题

金属基复合材料现状与存在的问题

金属基复合材料现状与存在的问题
金属基复合材料是指由两种或两种以上的材料组成,其中至少一种为金属的复合材料。

随着现代制造技术的不断发展,金属基复合材料已经广泛应用于航空、汽车、船舶等领域。

但是,金属基复合材料的应用还存在一些问题:
1.成本高:由于金属基复合材料的制造工艺较为复杂,生产成本较高,限制了它的广泛应用。

2.强度不稳定:由于金属基复合材料的组成结构复杂,因此其强度和韧性会受到很多因素的影响,不够稳定。

3.可靠性差:由于金属基复合材料制造工艺复杂,难以完全掌握每个制造环节的质量,因此其可靠性较差。

4.热稳定性差:由于金属基复合材料的热膨胀系数与金属基体不同,容易在高温环境下出现龟裂等问题。

5.环保问题:金属基复合材料中常含有大量的有害物质,对环境造成污染。

因此,金属基复合材料在应用中仍需要进一步探索和改进,提高其可靠性和成本效益,以更好地满足现代工业的需求。

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金属基复合材料的研究现状与进展论文

金属基复合材料的研究现状与进展论文
1.
本文简单综述了金属基复合材料研究意义,国内外研究现状,性能,分类和应用;以及制造工艺等,最后指出了金属基复合材料研究中存在的问题并对其
发展做出了展望。
2.1
金属基复合材料是以金属或合金为基体,以纤维、晶须、颗粒等为增强体的复合材料。通过合理的设计和复合工艺,使之兼有金属良好的塑韧性和加工性能以及增强体的高比强、比刚,更好的导热性、耐磨性以及尺寸稳定性等优点。
在民用工业中,复合材料的应用领域十分广阔。以碳氮化物或金属间化合物颗粒为强化剂的钢基复合材料,能明显提高强度、韧性、耐磨、耐蚀和切削性能。这类材料的特点是重量轻、尺寸稳定、硬度高、摩擦系数小,由于耐高温和高强度,可用于发动机和泵的叶轮,也可加工成模具。另外,发动机钢套、连杆、连销、刹车盘等也在使用金属基复合材料制造,如果能打开市场,将会有较大的产量。其他方面,如运动器材、自行车架、各种型材以及装甲车履带、轻质防弹装甲车等也初步应用复合材料[1]。
Hale Waihona Puke 1 绪论1.1金属基复合材料(Metal Matrix Composites:MMCs)是指以金属或合金为基体,通过某种可能工艺加入一种或几种金属、非金属及或者合金增强相结合而成的新材料。金属基复合材料具有优越的综合性能,它一方面具有原金属(或合金)的特性;另一方面,由于增强材料的加入,还赋予其一些特殊的性能或改善金属(或合金)原有的性能。由于科技的进步,越来越多的工程应用所需要的材料,在性能发面具有很大的可设计性,而单一的金属、陶瓷、高分子等工程材料均难以满足这些迅速增长的性能需要。为了克服单一材料性能上的局限性,充分发挥各种材料特性,弥补其不足,人们已越来越多地根据零、构件的功能要求和工况条件,设计和选择两种或两种以上化学、物理性能不同的材料,按一定的方式、比例、分布结合成复合材料,充分发挥各组成材料的优良特性,弥补其短处,使复合材料具有单一材料所无法达到的特殊和综合性能,以满足各种特殊和综合性能需求,也可以更经济地使用材料。

金属基复合材料现状与存在的问题

金属基复合材料现状与存在的问题

金属基复合材料现状与存在的问题
金属基复合材料是由金属基体和其他材料(如陶瓷、纤维等)组成的复合材料,具有高强度、高刚度、高温性能和耐磨性能等优点,在航空航天、汽车、船舶等领域得到广泛应用。

然而,金属基复合材料的制备技术和性能研究仍存在一些问题:
1. 制备技术复杂:金属基复合材料的制备过程较为复杂,需要进行高温高压的复合反应,制备周期长,成本高。

2. 界面结合强度低:金属基体和其他材料之间的界面结合强度较低,容易出现剥离、开裂等问题,影响材料的整体性能。

3. 腐蚀性能差:金属基复合材料在复合过程中容易出现氧化、污染等问题,导致材料的腐蚀性能下降。

4. 热膨胀系数不匹配:金属基体和其他材料的热膨胀系数不匹配,容易引起材料的热应力,导致变形和开裂等问题。

因此,为了进一步提高金属基复合材料的性能,需要加强制备技术的研究,提高界面结合强度和腐蚀性能,并寻求解决热膨胀系数不匹配的方法。

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金属基复合材料论文

金属基复合材料论文

金属基复合材料论文摘要:金属复合材料在机械制造的应用近年来在工程机械制造业中,机械零部件、机械操作系统等设虽然一直在改良和提升性能,但仍然存在许多薄弱环节,长期以来各种机械配件大多使用传统钢材,其缺点也在使用过程中暴露无遗,但近年来兴起的金属复合材料大行其道。

关键词:金属基复合材料论文近年来在工程机械制造业中,机械零部件、机械操作系统等设虽然一直在改良和提升性能,但仍然存在许多薄弱环节,长期以来各种机械配件大多使用传统钢材,其缺点也在使用过程中暴露无遗,但近年来兴起的金属复合材料大行其道,由于金属复合材料在性能方面的协调较高,拥有传统金属材料难以拥有的优势,金属复合材料以其强度高、质量小等优点在机械制造过程中被广泛运用。

现今的金属复合材料可分为功能型和构造型材料两种,前者耐磨、耐高温性极好,普遍用于机械工程中的零部件制造方面,有利于增加机械零部件寿命,保证工件质量的;而后者那么由于其质量小、强度大等优势在机械设备制造中得到了很好的应用,对降低机械设备的重量十分有效,极大的提高了机械制造行业的工作效率[1]。

随着当前机械设备制造的需求与日俱增,金属复合构造材料由于其性能优势,被广泛的应用到了机械制造过程中,并取代了传统金属材料。

成为现代化的机械制造业中最为理想的加工材料。

基于此文对金属复合材料的研究现状,总结其性能特点和限制因素。

利用金属复合材料的优良特性在机械方面的应用,提高效率,增加机械产业的制造,有利于复合金属材料在机械制造业的开展。

与传统材料相比金属复合材料具有明显的优势。

由金属复合材料质量轻于传统的.钢铁材料,其抗性也略胜一筹。

另外,金属复合材料的性能也更适用于机械制造。

现阶段金属复合材料相对而言使用性能更高,现今阶段常见的金属复合材料大体分为以下四种。

由合金元素组成的不锈钢板决定了不锈钢板的性能差异。

这些元素促成了不锈钢板在金属材料中拥有最强的耐化学腐蚀和电化学腐蚀性,有利于保障不同材质材料的原子结合率到达百分之百。

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金属基复合材料的现状与展望学院:萍乡学院专业:无机非金属材料学号:13461001姓名:蒋家桐摘要综述了金属基复合材料的进展情况,重点阐述了颗粒增强金属基复合材料和金属基复合涂层的进展,包括其性能、现有品种、制备工艺、应用情况. 同时报道了目前本领域研究存在的问题,如:力学问题、界面问题、热疲劳问题,并在此基础上展望发展前景.关键词颗粒增强金属基复合材料,复合涂层材料,界面,热疲劳,功能梯度材料随着近代高新技术的发展,对材料不断提出多方面的性能要求,推动着材料向高比强度、高比刚度、高比韧性、耐高温、耐腐蚀、抗疲劳等多方面发展[1 ] . 复合材料的出现在很大程度上解决了材料当前面临的问题,推进了材料的进展.金属基复合材料(MMC) 是以金属、合金或金属间化合物为基体,含有增强成分的复合材料. 这种材料的主要目标是解决航空、航天等高技术领域提高用材强度、弹性模量和减轻重量的需要,它在60 年代末才有了较快的发展,是复合材料一个新的分支. 目前尚远不如高聚物复合材料那样成熟,但由于金属基复合材料比高聚物基复合材料耐温性有所提高,同时具有弹性模量高、韧性与耐冲击性好、对温度改变的敏感性很小、较高的导电性和导热性,以及无高分子复合材料常见的老化现象等特点,成为用于宇航、航空等尖端科技的理想结构材料.1 进展情况目前,金属基复合材料基本上可分为纤维增强和颗粒增强两大类,所用的基体包括Al ,Mg ,Ti 等轻金属及其合金以及金属间化合物等,也有少量以钢、铜、镍、钴、铅等为基体. 增强纤维主要有碳及石墨纤维、碳化硅纤维、硼纤维、氧化铝纤维等,增强颗粒有碳化硅、氧化铝、硼化物和碳化物等. 用以上的各种基体和增强体虽可组成大量金属基复合材料的品种,但实际上只有极少几种有应用前景,多数仍处在研究开发阶段,甚至也有不少品种目前尚看不到其应用前景[2 ] .1. 1 纤维增强金属基复合材料纤维增强金属基复合材料,由于具有高温性能好、比强度、比模量高、导电、导热性好等优点,而成为复合材料的主要类型.1. 2 颗粒增强金属基复合材料由于纤维增强金属基复合材料存在上述缺点,从而未能得以大规模工业应用,只有美国、日本等少数发达国家用于军事工业. 为此,近年来国际上又将注意力逐渐转移到颗粒增强金属基复合材料的研究上. 这一类金属基复合材料与纤维增强金属基复合材料相比制备工艺简单,成本低,可采用常规金属加工设备来制造,这样有利于其开发和应用. 可见,颗粒增强金属基复合材料是非常有发展前途的.金属基颗粒复合材料通常是作为耐磨、耐热、耐蚀、高强度材料开发的,目前用于颗粒增强复合材料的颗粒有数十种,常用的有石墨、SiC、SiO2 、TiC、BN、α- Al2O3 、TiO2 、WC ,它们大多是无机化合物. 目前已有铝基、钼基、钢基、Fe 基、Co 基、Ni 基、Mg 基等颗粒复合. 但随着宇航事业的发展,高温耐热金属基复合材料,如以铜、钼、镍、钴等为基体的金属基复合材料越来越受到人们的重视.池野等[4 ]对Al2O3 颗粒增强纯铝复合材料的性能进行了研究,发现随着Al2O3 颗粒体积分数增加,强度不断上升. 陶瓷颗粒增强铝基复合材料具有高的比强度和比模量,并且具有原材料成本低廉,复合材料制备工艺简单的特点而受到重视. Hosking 等[5 ]的研究结果表明,随着Al2O3 或SiC 颗粒的体积分数增加,不但塑性下降,而且强度也下降. 在Al - 5Si 合金中,加入SiC 和石墨的结果也类似.与轻金属Al 相比,Mg 及其合金密度更小,约1. 8g/ cm2 ,比Al 轻约30 % ,在提高比强度、比刚度上有更大的潜力. 颗粒增强的镁基复合材料已表现出优良性能[6 ] .另外,M. Hunt [7 ]指出为适应火箭发动机、新一代航空发动机和其它高温航空航天用构件的需要,必须开发在高温下具有高强度、高刚度,甚至还有导热性和导电性的金属基复合材料.其中提到美国密执安州麦迪逊的Wall Colmonoy 公司开发了一种用碳化钨增强的镍基粉末合金,用于表面强化. 这种复合材料在基体和增强剂之间产生冶金结合. 这种涂层可用于多种基体金属,包括低碳钢、不锈钢和合金钢. 它们的应用包括传送机、离心机、泥浆泵壳体、钻具和其它需要耐蚀和耐磨的场合.林化春等[8 用碳化铬增强镍基自熔合金,并用真空熔烧法在钢基体上直接熔烧制成复合涂层,母材与基体之间也形成牢固的冶金结合,大大提高了母材的耐磨耐蚀性. 这种新材料利用表面改性技术,在不改变材料整体性能的基础上,提高了表面强度,并降低了成本,是工程上迫切需要的新材料.颗粒增强金属基复合材料因为粒子的长径比小,不能使基体应力有效地向增强相传递,因此,复合材料的抗拉强度比基体本身的强度好不了多少[9 ] . 用纤维增强能解决上述问题,得到高的力学性能. 不过在未来的一段时间内,其制造成本和纤维的价格仍将限制这些材料的使用.对颗粒增强金属基复合材料采用搅拌工艺制备的研究较多. 为改善颗粒和熔体之间的润湿性,提出了对颗粒进行表面处理和改变基体合金组成等两种措施[10 ] ,另外也有不少研究致力于设计搅拌形成及桨叶设计.2 表面涂层技术的进展随着航空和宇航技术的发展,发动机的工作温度愈来愈高,在高温、高压、大流量、大推力的环境下进行工作时,冷、热高速空气流或高温燃气都会对结构材料构成最严重的氧化、腐蚀及疲劳破坏. 具有高温性能好,比强度、比模量高的金属基复合材料的出现,虽然在某些情况下能满足性能要求,但它同时也存在成本高的缺点,从经济上看往往是行不通的. 鉴于材料承受耐磨、腐蚀、疲劳破坏、高温氧化都是从表面开始的,研究和发展表面强化技术,对提高零件使用寿命和可靠性,对于推动高技术和新技术的发展,对于节约材料,节约能源等都有重大意义[11 ] .近30 年来,有许多新的科学技术渗透到表面强化技术领域,使金属的表面强化技术得到迅速发展. 材料的表面涂层是近年来发展最快的一种新的表面技术,是提高材料使用性能和寿命的有效途径[12 ] .热喷涂技术作为一种新的表面防护和表面强化工艺在近20 年里得到迅速发展,它的发展从使用条件最苛刻,要求最严格的宇航工业开始,然后迅速向各民用工业部门扩展开来;激光熔敷能准确控制功率密度和加热深度,变形小,能获得结合强度很好的表面涂层;气相沉积法用材广泛,适用面宽,已广泛用于机械制造、冶金工业以及宇航、核能等领域;70年代发展起来的离子注入新技术,利用注入离子可得到过饱和固溶体,非晶态和某些化合物层,能改变材料摩擦系数,增加表面硬度,提高耐磨性及抗蚀性,延长零件的使用寿命. 还有一些历史较长的表面处理技术,近几十年得到了飞跃发展. 例如,电镀、电刷镀技术,已成为人们公认的金属表面新技术,在我国已得到普遍应用.目前,国内外应用较多的制造涂层的方法是热喷涂、等离子喷焊、激光熔敷等新技术,但它们还存在一些工艺问题,如热喷涂涂层薄,涂层与母材结合强度低,由于对工件局部加热,易产生热应力,引起工件热变形;激光熔敷设备复杂,昂贵,激光器功率小,涂层不易制备;等离子喷焊噪声污染难以克服等,所以应用范围受到限制. 真空熔烧涂层工艺,不但在设备方面比激光器及等离子喷涂等设备简单,而且工艺质量也易于控制. 同时,真空熔烧在真空状态下进行熔化与凝固,因此可以提高表面涂层的质量.真空熔烧涂层已在很多方面得到实际应用,其中包括:内燃机排气阀,汽轮发动叶片,线材轧辊,轧辊机导卫板等,均取得了很好的效果.随着涂层技术的发展,涂层材料也得到了迅速发展,包括金属、陶瓷、塑料及其混合物等.目前用的比较多的是陶瓷涂层,陶瓷涂层虽具有高硬度、耐热、耐蚀、耐磨等许多优点. 但它有一个致命的弱点:脆性大. 这就大大限制了它的使用范围. 由于当前先进的航空机械推进系统、火箭发动机、空间核动力系统和宇航用电子器件等都是在高温环境下工作,所以耐高温的金属及合金粉末如镍基、钴基、铁基得到了人们的重视[7 ] . 而在这些合金中添加强脱氧元素硼、硅而得到的自熔性合金粉末由于具有熔点低,脱氧性和造渣性好,润湿性、流动性好及高耐磨性而被广泛应用. 向这些自熔性合金粉末中添加各种硬质相,如碳化物、金属陶瓷、氮化物等,制成金属基复合材料,在钢表面直接熔烧获得表面涂层复合材料,使基体的耐磨、耐蚀性及抗高温氧化性显著提高. 近年来,国内外主要是添加WC ,添加碳化铬的很少.3 金属基复合材料研究中存在的问题3. 1 在力学上存在的问题以往对复合材料力学性能的研究大都是建立在连续介质力学的理论基础上,属宏观力学.但实际上,复合材料的结构与连续介质的模型偏离很远,建立的很多模型并不能很好地描述复合材料的力学行为,所以人们开始注意微观结构与力学性质的关系,试图建立和补充微观力学的研究[13 ] . 由于复合材料结构复杂,应考虑随机和统计的概念,而且其力学受工艺、环境及原材料性能影响很大,因此,要建立严格的力学模型和数学模型困难很大,只能采取由实验结果寻找经验关系的方法来进行研究,将来或许可利用模糊数学的概念来解决复合材料的力学问题.3. 2 金属基复合材料的界面界面是多种复合材料中既重要又复杂的关键问题,也是一直困扰本领域研究者的重大问题,复合材料中增强相与基体的界面强烈地影响着材料的物理性能和机械性能. 当前的工作是致力于用各种先进的分析手段如透射电镜、扫描电镜、X 射线衍射仪等方法表征界面结构.对于复合材料来说,不同材料的良好复合应该有适当匹配的热扩散,其中扩散系数是表征物质扩散能力和热物理化学性能的重要参量. 研究界面扩散和扩散系数传统的方法是把含界面的样品按不同的距离逐层剥离下来,而后用化学分析或光谱分析的方法剖析分离物样的浓度. 这样的方法相当繁琐,而且仍然是以平均成分代替真实成分,也不能微观和精确. 现代电子探针分析( EPMA) 方法的发展,提供了一种微观界面研究的最佳方法. 陶景光等[14 ]对金刚石复合界面的扩散问题提出了能谱仪与波谱仪原位互补分析研究的方法,并指出较低熔点钴的扩散分布是金刚石复合界面质量的关键. 黄大千等[15 ]用电子探针、X 射线能谱仪、透射电镜、扫描电镜研究了碳化硅颗粒增强Al2014 复合材料的界面,发现界面没有Si 和Al 的相互扩散.由于界面结构对复合材料性能具有很大影响,人们希望得到最佳的界面,以获得复合材料的最佳性能. 因此,界面的研究成为材料科学中普遍而重要的问题[16 ] .3. 3 热疲劳问题金属基复合材料及涂层技术的发展,赋予材料高的耐磨、耐蚀性及抗高温氧化性,但对于在高温、高压环境下工作的零部件,由于在使用过程中受温度急剧变化而易产生热疲劳破坏,这就要求对这些新材料的热疲劳性能进行研究.目前国内外已进行热疲劳试验的颗粒增强金属基复合料有WC - Co - 钢、WC - Co 、金属陶瓷等. 由于WC - Co 应用比较广泛,对其研究的多一些. Lagerpuist [17 ]对WC - Co 复合材料进行了热疲劳裂纹扩展的研究,结果指出其机理主要是WC 粒与Co 粘结相之间的热膨胀系数有很大差异,而引起高应力,导致裂纹萌生与扩展,疲劳裂纹优在WC - Co 晶界和WC - Co 相界上扩展. 明文龙[18 ]等在研究Ti (C ,N) 基金属陶瓷热疲劳性能时也提出了热疲劳裂纹具有沿相界面开裂的特征.对于涂层材料,尽管它发展较晚,但也有人对其热疲劳性能进行了研究. 彭其凤等[19 ]对激光敷陶瓷涂层的热疲劳行为进行了研究,发现陶瓷与钢的热膨胀系数差异及陶瓷内部微小裂纹的应力集中是陶瓷涂层热疲劳破坏的主要原因. W. C. REVELOS 等[20 ] ,N. Czech 等[21 ]和刘北兴等[22 ]则认为在热疲劳过程中,随循环上限温度升高,循环数增加,热疲劳抗力明显降低.目前对热疲劳性能的研究多采用试验法. 随着电子计算机和数值分析技术的发展,用有限元模拟热疲劳过程的力学行为已开始受到人们的重视[23 ] ,但热疲劳过程本身就是一个复杂的力学行为过程,在这个过程中,既有弹性力学问题,又有塑性力学、热力学问题,而涂层材料的热疲劳问题就在此基础上进一步复杂化. 所以目前对涂层材料热疲劳的研究多限定在定性分析,对其力学行为有待于人们进一步研究.4 金属基复合材料的发展前景由上述可知,金属基复合材料要在未来取得进一步的发展,并列入规模生产品种的行列,还有一段艰难的路程,但是由于它性能优势的存在,是有明确发展前景的.就当前的实际情况来看,颗粒和短纤维增强的复合材料是有生命力的,并已在汽车工业等方面初步获得应用.随着涂层技术的发展,利用先进的涂层制作方法,如热喷涂、等离子喷焊、激光熔敷等,以金属基复合材料作为涂层材料,在钢或其它金属表面制成涂层,用以提高材料的表面强度,已越来越受到重视,它在提高性能与节材方面达到很好的结合,具有广阔的应用前景.另外,对于涂层材料需指出的是,由于涂层与基体之间存在一个性能突变的界面,尤其是热膨胀系数相差较大,难以得到足够的结合强度,并在高温下内外温差较大的使用环境中,界面处易产生很大的热应力而引起涂层的剥落. 这也是引起热疲劳破坏的一个主要原因. 在功能梯度材料研究基础上开展的功能梯度薄膜的研究,就很好地解决了这一问题. 功能梯度薄膜材料就是使成分、组织、性能从基体到表面呈无界面连续变化,这一材料具有表面改性技术的优点和功能梯度材料的特殊性能,有广阔的研究和应用前景.相信经过艰苦的努力,在不远的将来,金属基复合材料作为复合材料的一个分支,会有举足轻重的地位,并在众多材料行列中占有一席之地.参考文献1 Latanish R M. Corrosion Science Corrion Engineering and Advanced Technologies. CORROSION SCIENCE , 1995 ,51 (4) :270~2832 肯尼思. G. 克雷德,金属基复合材料. 北京:国防工业出版社,19823 风仪. 纤维强化金属基复合材料及其应用. 机械工程材料,Fcb. 19954 池野进等. 轻金属(目) . 1987 :37 (6)5 Singer A R E et al. Powder Metall , 1985 ,28 (2) :726 苏莹. 非连续物增强镁基复合材料. 机械工程材料,1996 (2) :6~87 Hunt M. 高温金属基复合材料. 国外金属材料,1991 ,4 :8~108 林化春,丁润刚. 镍基合金- 碳化铬复合涂层显微组织和相结构分析. 金属热处理学报,1996 (6) :55~589 Stefanescu D M. Key Eng Mater , 1993 ,79 - 80 :7410 谢国宏. 材料工程,1994 (12) :5。

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