金属基复合材料 (3)推选PPT资料
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• 直接涂覆法可分为：等离子喷涂法、离子涂覆法、 电镀和化学镀法、化学气相沉积法。
等离子喷涂纤维/基体箔材先驱（预制）带（板）：
纤维定向定间距缠绕 等离子喷涂基体粉末定位。
• 液态法 玻璃纤维强度较高价格低廉，但它的模量低易与铝起反应。
比树脂基材料可能达到的强度要高得多。
• 液态法是基体在液态下制造金属基复合材料的所 由于纤维对复合材料的束缚，使得材料的最大轴向断裂延伸率小于1％，致使零件的加工制造在很多情况下是在复合材料热压过程中用
• 直接涂覆法 • 直接涂覆法用于制造长纤维复合材料，系将基体
涂于纤维上而得，一般只能制造半成品—复合丝 或无纬带。在实验室中直接涂覆法常被用来制造 供基础研究用的材料。进行涂覆前，纤维（如碳 纤维）必须脱胶和出去污染物。直接涂覆通常在 较低温度下进行，或者虽然温度很高，但纤维与 基体在高温下接触的时间极短，因而不必担心他 们之间发生严重的化学反应的危险。
金属基复合材料
前言
• 金属基复合材料与树脂基复合材料相比， 具有工作温度高，横向机械性能好，层间 剪切强度高，耐磨损，导电和导热，不吸 湿，不老化，尺寸稳定，可采用金属的加 工办法等优点，引起了人们的广泛重视。
• 于是这节课我们的主要目的是了解一下有 关金属基复合材料的知识…
金属基复合材料的类型
硼—铝复合材料的研究的主要内容：
(1)研制强度高、刚性大、重量轻的构件，这在航 空航天领域中显得尤为重要。
(2)改进大型构件的制造技术，研制可靠耐用的材 料及构件。
(3)改进硼—铝复合材料的制造应用技术，促使其 成本尽可能降低。
增强纤维
对增强纤维的主要要求是比模量高、比强度高、性能重复 性好、价格低以及易于制造成复合材料。
硼铝的弹性模量接近各向同性，非轴向强度也较高，横向抗拉 强度和剪切强度大约与铝合金基体的强度相等。比树脂基材料 可能达到的强度要高得多。
硼—铝复合材料还具有高的导电件和导热性、塑性和韧性、耐 磨性、可涂复性、连接性、成型性和可热处理性及不可燃性。 高温性能和抗湿能力对于工程结构的耐久性也常常是重要的。
玻璃纤维强度较高价格低廉，但它的模量低易与铝起反应。 氧化铝纤维的比模量和比强度较低且价格昂贵。 碳化硅纤维与铝的反应比硼小，并已作为硼纤维的涂层使 用．但其密度比硼高30％、且强度较低。 --钛合金Ti-6Al-4V的冷拉丝材和沉淀硬化钢“火箭”丝 NS—355，内于密度大而在比强度和比模量上难以与硼相比。
• 金属基复合材料可分为两大类： • 一，按用途分：结构用和功能用. • 结构用金属基复合材料根据使用的温度范
围又可分为低温、中温、高温三类； • 功能复合材料是除具有某些特殊功能特性
外，还有一定力学性能要求的符合材料； • 二，按增强材料的种类.金属基复合材料可
分为连续纤维增强、非连续增强体增强和 不同金属板的积层复合三类.
易于弯曲的预制板加工成最终形状的。
有方法的总称. 金属基复合材料可分为两大类：
硼纤维是用化学气相沉积法由钨底丝上用氢还原三氯化硼制成的。
硼纤—维铝 定复向• 合定材间分料距的缠为研绕究：的主要一内容、： 连续浸渍法。（只适用于长纤维）
金属基复合材料可分为两大类：
• 二、铸造法 氧化铝纤维的比模量和比强度较低且价格昂贵。
成型
硼—铝复合材料的成型涉及到它的组分——强而 近于脆性的纤维和软而延性的铝。
纤维在室温拉伸实验时具有完全弹性的应力—应变 特性，在高温下具有很高的抗蠕变能力，不会有什么 塑性延伸。
由于纤维对复合材料的束缚，使得材料的最大轴 向断裂延伸率小于1％，致使零件的加工制造在很多 情况下是在复合材料热压过程中用易于弯曲的预制板 加工成最终形状的。
• 二、粉末冶金法（原则上可以用来制造各类增强 体增强的金属基复合材料，但主要用它制造非连 续增强复合材料，特别是晶须和颗粒复合材料及 他们的小尺寸的零件）：
• 三、压力加工法； • 四、爆炸焊接法（特点是作用时间极短，材料几
乎不加热）。
粉末冶金工艺过程
原料粉末
混合
其它添加剂
热压 松装烧结 粉浆烧注
在实验室中直接涂覆法常被用来制造供基础研究用的材料。
• （3）液态模锻法； 碳化硅纤维与铝的反应比硼小，并已作为硼纤维的涂层使用．但其密度比硼高30％、且强度较低。
对增强纤维的主要要求是比模量高、比强度高、性能重复性好、价格低以及易于制造成复合材料。
• （4）共喷法。
固态法
• 可分为：一、扩散粘结法（又称扩散焊接和热压， 是金属基复合材料的重要制造方法之一）可以用 其处理半成品，也可以直接用来制造金属基复合 材料。
• 扩张阅读
• 金属基粒子复合材料又称金属
陶瓷，是由钛、镍、钴、铬等
金属与碳化物、氮化物、氧化
物、硼化物等组成的非均质材 料。 • 碳化物金属陶瓷作为工具材料
硬质合金组织(Co+WC) 硬质合金铣刀
已被广泛应用，称作硬质合金。
硬质合金通常以Co、Ni作为粘
结剂，WC、TiC等作为强化相。
金属基复合材料的制造技术
硼纤维是用化学气相沉积法由钨底丝上用氢还原三氯化硼制 成的。将钨丝电阻加热到1100—1300℃并连续拉过反应器以获得 一定厚度的硼沉积层．这样便在钨丝上沉积了颗粒状的无定形硼。
(3)改进硼—铝复合材料的制造应用技术，促使其成本尽可能降低。
• 又可分为：（1）、真空压力铸造法； 在实验室中直接涂覆法常被用来制造供基础研究用的材料。
某些金属基复合材料的基本性能 直接涂覆法可分为：等离子喷涂法、离子涂覆法、电镀和化学镀法、化学气相沉积法。
• （2）复合铸造法； 目前大量供应的纤维有100um和140um两种直径，有的纤维带有2um厚的碳化硅涂层，其目的是为了改进纤维的抗氧化性能。
烧结
烧结
压制 预烧结
等静压制 轧 挤压 烧缩
浸适 热处理 电镀 高温烧结 复压 精整 锻造 轧制 挤压 烧结 锻打 复烧 （浸油）热处理 拉丝
粉末冶金成品
某些金属基复合材料的基本性能
• 一、硼/铝复合材料； • 二、其他长纤维增强金属基复合材料的性
能
一 硼铝复合材料
硼纤维极高强度的共价结合，铝是被选用最广的基体材料。 硼--铝复合材料在研究上很重视。
等离子喷涂纤维/基体箔材先驱（预制）带（板）：
纤维定向定间距缠绕 等离子喷涂基体粉末定位。
• 液态法 玻璃纤维强度较高价格低廉，但它的模量低易与铝起反应。
比树脂基材料可能达到的强度要高得多。
• 液态法是基体在液态下制造金属基复合材料的所 由于纤维对复合材料的束缚，使得材料的最大轴向断裂延伸率小于1％，致使零件的加工制造在很多情况下是在复合材料热压过程中用
• 直接涂覆法 • 直接涂覆法用于制造长纤维复合材料，系将基体
涂于纤维上而得，一般只能制造半成品—复合丝 或无纬带。在实验室中直接涂覆法常被用来制造 供基础研究用的材料。进行涂覆前，纤维（如碳 纤维）必须脱胶和出去污染物。直接涂覆通常在 较低温度下进行，或者虽然温度很高，但纤维与 基体在高温下接触的时间极短，因而不必担心他 们之间发生严重的化学反应的危险。
金属基复合材料
前言
• 金属基复合材料与树脂基复合材料相比， 具有工作温度高，横向机械性能好，层间 剪切强度高，耐磨损，导电和导热，不吸 湿，不老化，尺寸稳定，可采用金属的加 工办法等优点，引起了人们的广泛重视。
• 于是这节课我们的主要目的是了解一下有 关金属基复合材料的知识…
金属基复合材料的类型
硼—铝复合材料的研究的主要内容：
(1)研制强度高、刚性大、重量轻的构件，这在航 空航天领域中显得尤为重要。
(2)改进大型构件的制造技术，研制可靠耐用的材 料及构件。
(3)改进硼—铝复合材料的制造应用技术，促使其 成本尽可能降低。
增强纤维
对增强纤维的主要要求是比模量高、比强度高、性能重复 性好、价格低以及易于制造成复合材料。
硼铝的弹性模量接近各向同性，非轴向强度也较高，横向抗拉 强度和剪切强度大约与铝合金基体的强度相等。比树脂基材料 可能达到的强度要高得多。
硼—铝复合材料还具有高的导电件和导热性、塑性和韧性、耐 磨性、可涂复性、连接性、成型性和可热处理性及不可燃性。 高温性能和抗湿能力对于工程结构的耐久性也常常是重要的。
玻璃纤维强度较高价格低廉，但它的模量低易与铝起反应。 氧化铝纤维的比模量和比强度较低且价格昂贵。 碳化硅纤维与铝的反应比硼小，并已作为硼纤维的涂层使 用．但其密度比硼高30％、且强度较低。 --钛合金Ti-6Al-4V的冷拉丝材和沉淀硬化钢“火箭”丝 NS—355，内于密度大而在比强度和比模量上难以与硼相比。
• 金属基复合材料可分为两大类： • 一，按用途分：结构用和功能用. • 结构用金属基复合材料根据使用的温度范
围又可分为低温、中温、高温三类； • 功能复合材料是除具有某些特殊功能特性
外，还有一定力学性能要求的符合材料； • 二，按增强材料的种类.金属基复合材料可
分为连续纤维增强、非连续增强体增强和 不同金属板的积层复合三类.
易于弯曲的预制板加工成最终形状的。
有方法的总称. 金属基复合材料可分为两大类：
硼纤维是用化学气相沉积法由钨底丝上用氢还原三氯化硼制成的。
硼纤—维铝 定复向• 合定材间分料距的缠为研绕究：的主要一内容、： 连续浸渍法。（只适用于长纤维）
金属基复合材料可分为两大类：
• 二、铸造法 氧化铝纤维的比模量和比强度较低且价格昂贵。
成型
硼—铝复合材料的成型涉及到它的组分——强而 近于脆性的纤维和软而延性的铝。
纤维在室温拉伸实验时具有完全弹性的应力—应变 特性，在高温下具有很高的抗蠕变能力，不会有什么 塑性延伸。
由于纤维对复合材料的束缚，使得材料的最大轴 向断裂延伸率小于1％，致使零件的加工制造在很多 情况下是在复合材料热压过程中用易于弯曲的预制板 加工成最终形状的。
• 二、粉末冶金法（原则上可以用来制造各类增强 体增强的金属基复合材料，但主要用它制造非连 续增强复合材料，特别是晶须和颗粒复合材料及 他们的小尺寸的零件）：
• 三、压力加工法； • 四、爆炸焊接法（特点是作用时间极短，材料几
乎不加热）。
粉末冶金工艺过程
原料粉末
混合
其它添加剂
热压 松装烧结 粉浆烧注
在实验室中直接涂覆法常被用来制造供基础研究用的材料。
• （3）液态模锻法； 碳化硅纤维与铝的反应比硼小，并已作为硼纤维的涂层使用．但其密度比硼高30％、且强度较低。
对增强纤维的主要要求是比模量高、比强度高、性能重复性好、价格低以及易于制造成复合材料。
• （4）共喷法。
固态法
• 可分为：一、扩散粘结法（又称扩散焊接和热压， 是金属基复合材料的重要制造方法之一）可以用 其处理半成品，也可以直接用来制造金属基复合 材料。
• 扩张阅读
• 金属基粒子复合材料又称金属
陶瓷，是由钛、镍、钴、铬等
金属与碳化物、氮化物、氧化
物、硼化物等组成的非均质材 料。 • 碳化物金属陶瓷作为工具材料
硬质合金组织(Co+WC) 硬质合金铣刀
已被广泛应用，称作硬质合金。
硬质合金通常以Co、Ni作为粘
结剂，WC、TiC等作为强化相。
金属基复合材料的制造技术
硼纤维是用化学气相沉积法由钨底丝上用氢还原三氯化硼制 成的。将钨丝电阻加热到1100—1300℃并连续拉过反应器以获得 一定厚度的硼沉积层．这样便在钨丝上沉积了颗粒状的无定形硼。
(3)改进硼—铝复合材料的制造应用技术，促使其成本尽可能降低。
• 又可分为：（1）、真空压力铸造法； 在实验室中直接涂覆法常被用来制造供基础研究用的材料。
某些金属基复合材料的基本性能 直接涂覆法可分为：等离子喷涂法、离子涂覆法、电镀和化学镀法、化学气相沉积法。
• （2）复合铸造法； 目前大量供应的纤维有100um和140um两种直径，有的纤维带有2um厚的碳化硅涂层，其目的是为了改进纤维的抗氧化性能。
烧结
烧结
压制 预烧结
等静压制 轧 挤压 烧缩
浸适 热处理 电镀 高温烧结 复压 精整 锻造 轧制 挤压 烧结 锻打 复烧 （浸油）热处理 拉丝
粉末冶金成品
某些金属基复合材料的基本性能
• 一、硼/铝复合材料； • 二、其他长纤维增强金属基复合材料的性
能
一 硼铝复合材料
硼纤维极高强度的共价结合，铝是被选用最广的基体材料。 硼--铝复合材料在研究上很重视。