最新以镁合金为基体的复合材料教学讲义PPT课件

重熔稀释法
• 重熔稀释法（Remelting and Dilution，简称 RD）作为 一种原位生成技术，已经在镁基复合材料的制备中使用
• 反复塑性变形法
• 反复塑性变形（Repeated Plastic Working，简称RPW） 是 Kondoh 等人提出的一种非平衡加工技术。在材料制备 过程中，将增强相颗粒与基体材料混合均匀后，用不同的 压头交替进行压缩与挤压，经多次塑性变形后，坯体通过 固相反应可以制备原位反应生成的强化相微粒子增强的高 性能复合材料。压缩过程中，由于粒子的相对流动而互相 混合、均匀分散；挤压过程中，基体与添加粒子受剪切力 作用被细化。反复进行压缩与挤压，便可达到了晶粒细化 与均匀分散的双重效果。
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粉末冶金法
• 粉末冶金法是把均匀混合的陶瓷颗粒或者增强纤维与微细 纯净的镁合金粉末进行机械混合,排列以后,在模中压制, 然后加热至合金两相区进行烧结,使增强物与镁基体聚集 成一体形成镁基复合材料的方法。
• 粉末冶金法制备镁基复合材料的优点主要在于制备过程
中基体纯镁或者镁合金不必经过全熔的高温状态,因而能 避免铸造法带来的诸如镁合金强烈氧化,基体与增强物界 面处发生过量反应等问题,且增强体颗粒在基体内分布均 匀,从而赋予镁基复合材料更高的综合性能。而且粉末冶 金法对增强体类型没有限制,可以任意改变增强物与基体
液态反应法
• 液态反应法就是先将基体合金熔化后,加入含有一 定反应产物元素的反应原料,进行搅拌,反应物原 料与基体合金中某种或几种元素发生化学反应,原 位生成增强相,制备复合材料。
• 液态反应法制备的镁基复合材料的增强相在镁熔 体中原位生成,界面无污染,界面结合良好,而且反 应生成的增强相粒子尺寸细小,分布比较均匀,对 提高复合材料的性能十分有利。但是由于镁的活 性比较大,容易和许多物质发生反应,所以目前还 没有合适的反应体系可以形成热力学稳定性高、 硬度大、弹性模量高的增强相。因此探索合适的 反应体系是液态反应法研究的主要方向。
以镁合金为基体复合材料的优点
材料制备
• 由于镁的熔点与铝相近，镁基复合材料的制备工 艺与铝基复合材料相似。纤维、颗粒、晶须增强 镁基复合材料的制备方法主要有搅拌铸造、挤压 铸造以及粉末冶金，除了这些传统的制备方法以 外，近年还出现了机械合金化、熔体浸渗、DMD 法、自蔓延高温合成法、重熔稀释法、反复塑性 变形等新型制备方法。
的配比,制得高体积分数增强相的镁基复合材料。缺点是
粉末冶金工艺设备复杂,成本较高,不易制备形状复杂的零 件,而且在生产过程中存在粉末燃烧、爆炸等危险,不易大 规模工业化生产。适宜在实验室中使用。
DMD 法
• DMD 法（Disintegrated Melt Deposition）是 Gupta等人 提出的，先将基体与增强体颗粒在氩气保护下加热熔化并 过热，然后将过热处理的镁熔体搅拌均匀，
• ②先进复合材料自身的优点和特性越来越被人 们认识和发掘，如优异的比强度和比刚度带来 的大幅度结构减重、高耐腐蚀性、良好的疲劳 耐久性以及可以大规模整体成型等；
各种增强体的特点
• 长纤维增强金属基复合材料性能好，但造 价昂贵，不利于向民用工业发展，另外其 各向异性也是阻碍因素之一．
• 颗粒或晶须等非连续物增强金属复合材料 是各向同性的，有利于进行结构设计，可 以二次加工成型，可进一步时效强化，并 具有高的强度，模量，硬度，尺寸稳定性， 优良的耐磨、耐蚀、减振性能和高温性能， 已日益引起人们的重视。
• 由两个氩气喷嘴将射流均匀地喷射沉积到底部的基板 • 上制备复合材料。 • 用 DMD 法制备的复合材料基体与增强相之间的 • 界面良好，增强相在基体里分布均匀，起到显著的晶 • 粒细化作用，极大限度地抑制了孔洞的产生，是一种 • 新型而有效的镁基复合材料的制备方法。
自蔓延高温合成法
• 自蔓延高温合成技术 （ SelfpropagatingHigh-temperature Synthesis，简称 SHS）是将含有两种或两 种以上物质的混合物压坯的一端进行点火 引燃使其发生化学反应，仅依靠化学反应 放出的热量蔓延引起未反应的邻近部分发 生燃烧反应，直至整个坯料反应结束，其 反应的生成物一般为陶瓷或金属间化合物， 尺寸可达亚微米至微米级。
薄膜冶金法
• 薄膜冶金法是表面处理方法,首先制备镁基体薄膜, 然后在薄膜表面涂敷一层增强体,然后进行挤压变 形和热处理,使增强体和基体紧密结合在一起形成 镁基复合材料。
• 薄膜冶金法制备的镁基复合材料的增强相与基体 主要靠机械粘合,界面结合较差,另外制备工艺复 杂,所有操作均需在惰性气体保护下进行,设备要 求条件高,成本高。而且薄膜冶金法对增强体的种 类有限制,只能选择和基体有良好润湿性的增强体 材料才能形成结合良好、没有显微裂纹的薄膜复 合材料,工艺比较复杂,工艺过程比较长,在实际的 应用中有很大的困难
半固态搅拌熔铸法
• 半固态搅拌熔铸法就是靠桨叶旋转产生的机械搅 拌作用使半固态镁基体合金熔体形成涡流来强制 引入增强颗粒,在增强颗粒与先凝固的金属晶粒混 合均匀后再升温浇铸,凝固后得到复合材料的方法。
• 半固态成型可以减少宏观偏析,使陶瓷颗粒在基体 内分布均匀,降低凝固收缩和成型温度,很大程度 上降低了镁在高温下的氧化烧损,减小危险性 [11,12]。而且该工艺可以进行连续操作,有希望 用于大规模工业生产,但是现在半固态设备要求复 杂,成本高,且镁基复合材料的半固态工艺不成熟, 限制了半固态成型方法的广泛应用。
以镁合金为基体的复合 材料
1.复合材料发展的必然性
2.以镁合金为基体的复合材料 的特点及制备
3.以镁合金为基体的复合材料 的应用及发展现状
4.参考文献
复合材料发展的必然性
• 从世界范围看，复合材料特别是先进复合材料 遇到了前所未有的发展机遇。这是由几个重要 因素所决定的：
• ①能源短缺，燃料持续涨价，要减少有害污染 和排放等，环保要求越来越高，于是减轻结构 质量，发展高性能结构材料，成为至关重要的 解决措施之一。