合金复合材料完美版
一张图看懂金属基复合材料
金属基复合材料的特点
高比强度、 比模量 良好的导热、
... 导电性能
不吸潮、不老 化、气密性好
热膨胀系数小、 尺寸稳定性好
良好的断裂韧性 和抗疲劳性能
机械结合
浸润与溶解结合 化学反应结合
主要依靠增强剂的粗 糙表面的机械“锚固”
力结合。
如相互溶解严重，也 可能发生溶解后析出 现象，严重损伤增强 剂，降低复合材料的
性能。
大多数金属基复合 材料的基体与增强 相之间的界面处存 在着化学势梯度。 只要存在着有利的 动力学条件，就可 能发生相互扩散和
化学反应。
0190 全球金属基复合材料的产量分析
2015年全球金属基复合材料的产量为 6,673.8吨，预计2020年金属基复合材料的 产量为8,859.1吨。年复增长率为5.8%。
全球金属基复合材料产量分析/吨
4,500.00 4,000.00 3,500.00 3,000.00 2,500.00 2,000.00 1,500.00 1,000.00
金属基复合材料分类
增强体
颗粒增强金属基 复合材料
短纤维、晶须增强金 属基复合材料
长纤维强金属基复合 材料
层状复合材料
...
基体
铝基复合材料 铜基复合材料 镁基复合材料 钛基复合材料 镍基复合材料
...
结构复 合材料
功能复 合材料
金属复合材 料
来源：金属基复合材料-赵玉涛-2007，机械工业出版社
金属基复合材料的制备工艺主要有四大类： （1）固态法：(2) 液态法： (3) 喷射与喷 涂沉积法； (4) 原位复合法。
碳碳合金
C/C复合材料C/C复合材料是一种新型高温材料，其研究始于1958年，60年代初已成为一种新的材料门类。
它具有质量轻、模量高、比强度大、热膨胀系数低、耐高温、耐热冲击、耐蚀、吸振性好等一系列优良性能。
C/C复合材料的密度不到2.0g/cm 3，仅为镍基高温材料的1 /4，为陶瓷材料的1 /2，尤其是这种材料随着温度升高，其强度不仅不降低，甚至比在室温下还高，这是其他材料所无法比拟的独特的性能。
因此，它在航天、航空等领域备受关注，例如，在航天工业中成功的应用有火箭发动机尾喷管、喉衬，航天飞机的机翼前缘等；在航空领中的应用有发动机喷嘴、加力燃烧室喷管、涡轮转子叶片和刹车盘等。
最成功的典范当属C/C 复合刹车盘，与钢盘相比，它具有使用寿命长、质量轻等优点，并已形成了广阔的市场。
但是，目前C /C复合材料仍存在3个方面的问题：成本高；制备周期长；抗氧化性能差。
影响C/C复合材料制造成本的主要因素：一是碳纤维的原材料成本；二是制造成本。
为了降低C/C复合材料的成本，一个有效的途径是降低碳纤维的成本。
20 世纪90年代中期，大丝束碳纤维技术取得了重大突破，不但抗拉强度达到并超过3600MPa，大丝束制备预浸料技术也取得了很大的进展。
目前，大丝束碳纤维正在某些应用领域取代小丝束碳纤维，其产量也将很快超过小丝束碳纤维。
目前，我国碳纤维只有类似于T-300的一个品种规格，高性能碳纤维的问题始终没有得到解决。
大丝束碳纤维和小丝束碳纤维相比有很多特点，主要有以下2点：1) 大丝束碳纤维可采用民用聚丙烯睛丝作为制备碳纤维的原丝，能够在国外市场上自由购买，且价格仅有制备小丝束碳纤维特种原丝价格的1 /4；2) 高的性能价格比，国外用碳纤维的性能价格比来衡量它的消费比，即花费每美元所能得到的强度、模量、比强度和比模量。
用美国卓尔泰克公司生产的大丝束碳纤维PANEX33-0048和最典型的小丝束碳纤维即日本东丽公司的T-300相比较，前者的性能价格比要比后者好得多。
合金和复合材料
合金和复合材料
合金和复合材料是两种不同类型的材料，它们在材料科学和工程中具有重要的地位。
合金：
合金是由两种或更多种不同金属元素或非金属元素混合而成的材料。
合金通常具有比单一金属更优异的性能，如强度、硬度、耐腐蚀性等。
常见的合金包括铝合金、钢、黄铜等。
例如，钢是铁和碳的合金，具有高强度和耐磨性。
合金的制备通常涉及熔炼和混合不同的金属或非金属元素，然后通过冷却和固化形成均匀的结构。
复合材料：
复合材料由两种或更多种不同类型的材料组合而成，以实现更优异的性能。
这些材料的组合可以是金属与非金属、多种类型的聚合物、纤维与基体等。
复合材料的性能往往比单一材料更优秀，如强度、刚度、耐腐蚀性等。
常见的复合材料包括碳纤维增强聚合物（CFRP）、玻璃纤维增强聚合物（GFRP）、金属基复合材料等。
制备复合材料通常涉及将不同材料的层叠或混合，然后通过化学反应、热处理或压制等方法固化。
在工程应用中，合金和复合材料都被广泛用于制造航空航天、汽车、建筑结构、电子设备等各种产品中，以满足对材料性能的高要求。
选择使用合金还是复合材料取决于具体的应用需求和所需的性能特性。
有色金属复合材料
有色金属复合材料有色金属复合材料是一种新型的高性能材料，它是由有色金属或合金作为基体，与其他金属或非金属材料（如陶瓷、碳纤维、金刚石等）作为增强相，通过不同的制备工艺复合而成的。
有色金属复合材料具有许多优异的性能，如高强度、高硬度、高韧性、高耐磨性、高导热性、低热膨胀系数、低密度等，因此在航空航天、汽车、电子、能源等领域有广泛的应用前景。
本文将从以下几个方面介绍有色金属复合材料的基本概念、特点、分类、制备工艺、界面特性和应用领域。
一、有色金属复合材料的基本概念有色金属复合材料是一种多相材料，它由两种或两种以上不同的组分构成，其中一种称为基体，另一种或几种称为增强相。
基体是有色金属或合金，它决定了复合材料的整体性能和加工性能，同时也提供了与增强相之间的结合力。
增强相是金属或非金属材料，它可以提高复合材料的某些特定性能，如强度、硬度、耐热性等。
增强相可以是颗粒、晶须、纤维或片状等不同的形态，其尺寸和分布也影响了复合材料的性能。
有色金属复合材料的基本结构示意图如下：二、有色金属复合材料的特点有色金属复合材料具有以下几个显著的特点：高比强度和高比模量。
比强度和比模量是指单位质量的强度和模量，它们反映了材料的轻量化程度。
有色金属复合材料由于增加了高强度和高模量的增强相，使得其比强度和比模量大大提高，远高于单一的有色金属或合金。
例如，铝基复合材料的比强度和比模量分别是纯铝的2~3倍和3~5倍。
导电和导热性能。
有色金属复合材料由于基体是导电和导热的有色金属或合金，因此具有良好的导电和导热性能。
同时，如果增强相也是导电和导热的（如碳纤维、金刚石等），则可以进一步提高复合材料的导电和导热性能。
例如，碳纤维/铜复合材料的导电率是纯铜的1.5倍，碳纤维/铝复合材料的导热系数是纯铝的2倍。
热膨胀系数小和尺寸稳定性好。
热膨胀系数是指材料在温度变化时，单位长度的变化量，它反映了材料的热稳定性。
有色金属复合材料由于增加了热膨胀系数小的增强相（如陶瓷、碳纤维等），使得其热膨胀系数降低，尺寸稳定性提高，特别适用于高温或温度变化大的环境。
以镁合金为基体的复合材料
以镁合金为基体的复合材料的特点
• 组成
• 镁基复合材料主要由镁合金基体、增强相和基体 与增强相间的接触面——界面组成。
• 基体 • 常用基体合金目前主要有：Mg-Mn，Mg-A1，Mg-
• 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。
以镁合金为基体的复合材料的攻克点,从而 能实现大规模的商业化。以下几个方面将 会成为今后的研究热点 :
• (1)低成本制备技术的开发。原位生成的陶瓷颗粒 增强相具有表面无污染、良好的界面相容性和高 结合度等传统工艺不具备的特性,因此,借鉴目前 原位内生颗粒增强铝基复合材料较为成熟的制备 技术来探索原位内生颗粒增强镁基复合材料,尤其 是改善界面结合行为,结合自发浸渗的原位合成技 术来获得近终成型的镁基复合材料
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。
高温合金基复合材料.
• 主要强化纤维有金属纤维，SiC纤维、碳纤维、Al2O3纤维 等
这种材料明显提高了抗张强度、抗冲击、抗蠕变性能和比持久强度。 抗热疲劳方面十分优异
金属丝/Ni合金基复合材料
• 常用金属：钨，钍钨丝
a. 优点：可提高工作温度100度以上。 大幅度提高其高温持久性能和高温蠕变性能，一 般可以提高100h 持久强度 1 到3倍，主要用于高 性能航空发动机叶片等重要部件
• 应用于:先进空气喷气发动机，火箭发动机
原位反应法：将金属及氧化物或碳化物混合体烧结，利用金属与氧元素或碳元素结
合能力的差异，一种金属将另外一种金属从其氧化物或碳化物中置换出来，从而形成的金属/陶瓷复合材料。 粉末冶金法（P/M）：将陶瓷颗粒和铁合金粉末混合后压制成坯体，在略高于金属熔
陶瓷/铁基合金复合材料 点的温度下进行液相烧结
高温合金基复合材料
高温合金
• 泛指能在600℃以上高温抗氧化或腐蚀、并在一 定应力下可长期使用的一类金属材料，又叫超合 金，主要是镍基、铁基合金。
• 使用在航空发动机，航天火箭发动机以及工业燃 气轮机上的各种高温部件的关键材料上。航空发 动机中，高ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ合金用量达40％-60％
• 传统Ni基合金缺点：比重大
• 潜在问题：铁及铁合金对陶瓷材料的润湿性能差
• 四种常用陶瓷：SiC，Al2O3，TiC， ZrO2
• 常用制备方法：原位生长法，粉末冶金法，自蔓延高温合 成法，浸渍法等。
SiC陶瓷具有硬度高、耐磨性及耐腐蚀好 但是高温下SiC与Fe合金熔体反应，生成复杂的中间产物，可改善润湿性，但部分反应产物也破坏了两者的结合强度 SiC在1100℃左右存在严重氧化现象，对材料最终使用性能有较大限制
石墨铝合金复合材料强度
石墨铝合金复合材料强度石墨铝合金复合材料是一种由石墨和铝合金组成的复合材料，具有良好的强度和轻量化的特点。
在工程领域中，石墨铝合金复合材料被广泛应用于航空航天、汽车制造、船舶制造等领域。
其强度不仅取决于石墨和铝合金的强度，同时也和复合材料的加工工艺、热处理工艺等因素密切相关。
石墨铝合金复合材料的强度主要包括静态强度和动态强度两个方面。
在静态强度方面，石墨铝合金复合材料通常具有较高的抗拉强度、屈服强度和硬度，能够承受一定程度的拉伸、压缩和弯曲载荷。
而在动态强度方面，石墨铝合金复合材料具有良好的抗疲劳性能和冲击韧性，能够承受复杂的动态载荷和振动载荷。
石墨铝合金复合材料的强度主要由以下因素决定：1.石墨和铝合金的强度：石墨具有较高的抗拉强度和硬度，而铝合金具有较高的屈服强度和硬度。
在复合材料中，石墨和铝合金的强度互补，可以有效提高复合材料的整体强度。
2.接触界面的结合强度：石墨和铝合金的结合强度对复合材料的强度起着关键作用。
优良的接触界面结合能够有效防止石墨和铝合金之间的剥离和分层现象，提高复合材料的整体强度。
3.复合材料的制备工艺：复合材料的制备工艺对其强度有着重要影响。
合理的制备工艺能够有效控制石墨和铝合金的比例、分布和结合方式，从而提高复合材料的强度。
4.热处理工艺：热处理工艺能够有效调控复合材料的微观组织和晶粒结构，提高其强度和硬度。
同时，热处理工艺还能够改善复合材料的疲劳性能和冲击韧性，提高其动态强度。
石墨铝合金复合材料的强度主要体现在其在实际工程应用中所能承受的载荷和振动情况。
在航空航天领域，石墨铝合金复合材料在航天器、卫星等结构件中得到了广泛应用，其强度要求能够承受飞行过程中的加速度、振动和温度变化。
在汽车制造领域，石墨铝合金复合材料通常用于车身结构和发动机零部件中，其强度要求能够承受汽车行驶过程中的动态载荷和碰撞载荷。
总的来说，石墨铝合金复合材料的强度取决于材料本身的性能和制备工艺，并且受到实际工程应用条件的限制。
2-金属基复合材料
铁及铁合金
金属基复合材料中使用的铁，主要是铁基高温合金， 可在600-900℃使用，分为变形和铸造高温合金。 铁基变形高温合金是奥氏体可塑性变形高温合金，强 化方式有： 碳化物、氮化物和碳氮化物强化合金，Ni含量较低， 添加钨、钼、铌、钒等，用于早期航空发动机热端部件； 金属间化合物强化合金，加入钛、铝，形成强化相，用 于燃气轮机叶片及涡轮盘；固溶强化合金，加入铬 （20%）、钨、钼、铝、钛、铌等。 铁基铸造合金是面心立方结构的奥氏体，通过铸造工 艺成型的高温合金。与钨、钼、钛、铝等形成固溶强化 和沉淀强化，与硼元素形成晶界强化。 16
12
镁及镁合金
纯镁的强度低，尤其是屈服强度很低，不适合作 结构材料。 合金化后，利用固溶强化和时效强化提高合金的 常温和高温性能。 镁合金的合金化元素有铝、锌、锆、锰和稀土等， 铝和锌是主要合金化元素。 根据生产工艺及性能特点，分为变形镁合金和铸 造镁合金。 镁合金主要有Mg-Al-Zn、Mg-Zn-Zr及稀土镁合金， 热处理方式和铝合金基本相同。
25
复合材料组分的相容性
复合材料包含有两种或两种以上的相，要使组分间具 有良好的配合，则这两相间必须具备物理相容性和化学 相容性。 对于金属基复合材料，用薄片或纤维增强金属基复合 材料的物理相容性问题一般都和压力或热变化时反映材 料伸缩性能的材料常数有关。 化学相容性问题主要与复合材料加工过程中的界面结 合、界面化学反应以及环境的化学反应等因素有关。
26
物理相容性
13
钛及钛合金
钛及钛合金具有重量轻、比强度高、耐高温、耐 腐蚀以及良好的低温韧性等特点。 钛的密度为4.4g/cm3，熔点高达1678℃，线膨胀 系数低。 钛的导电和导热性性能差，导热系数只有铜的 1/17，比电阻为铜的25倍。 钛及其合金具有优异的耐蚀性，在硫酸、盐酸、 硝酸和氢氧化钠等介质中都很稳定。 钛在固态时有密排六方和体心六方两种同素异构 体，可利用同素异构转变进行强化。
金属基复合材料(MMC)
图 9-4 PVD法纤维表面金属基体沉积层
2 - 4 粉末法纤维/基体复合丝
图9-5 粉末法纤维/基体复合丝示意图
2 - 6 熔池法纤维 / 基体复合丝
图 9-6 熔池法纤维 / 基体复合丝示意图
这种复合丝制备方法主要是应用于碳纤维或石墨纤维增强铝基复合材料。 由于碳纤维或石墨纤维与铝液接触会反应生成Al4C3界面生成物。过量的脆性相Al4C3生成会严重影响复合材料的性能。 如图9-6所示，对纤维进行Ti-B或（液态）金属钠表面涂层处理可以增加纤维与铝液的润湿性，防止过量的脆性相Al4C3生成。
图 9-9 模压成型制备金属基复合材料示意图 模压成型也是扩散结合的一种手段。将纤维/基体预制体放置在具有一定形状的模具中进行扩散结合，最终得到一定形状的最终制品。常用这种工艺制备各种型材（图9-9）。
3-4 超塑性成型/ 扩散结合 （SPF / DB）
超塑性：材料在低负载作用下，拉伸变形时不发生缩颈，也不发生断裂，延伸率可达 100% 到 2000% 的现象。塑性流变和应变速度的关系如下： = K (e ) m 式中 ：流变应力；e：应变速度；K：常数；m：应变速度敏感指数，衡量超塑性的重要参数。 影响超塑性的因素： 1) 形变速度：10 -4 ~10 -1 /分 2) 温度：> 0. 5T m ，达到相变临界点以下的某一温度可得到最大的m值和延伸率。 3) 晶粒度： 稳定、等轴、复相直径为0.5 5 m的细晶粒。
铝合金碳纳米管 复合材料
铝合金碳纳米管复合材料铝合金碳纳米管复合材料引言：铝合金碳纳米管复合材料是一种新型的材料，将铝合金与碳纳米管相结合，具有优异的性能和广泛的应用前景。
本文将从材料的制备方法、性能优势以及应用领域等方面进行介绍和分析。
一、制备方法：铝合金碳纳米管复合材料的制备主要有两种方法，分别是机械合金化和热压法。
1. 机械合金化法：机械合金化是将铝合金与碳纳米管在球磨机中进行混合和合金化的方法。
通过机械力的作用，使两种材料充分混合，形成均匀的复合材料。
机械合金化法制备的铝合金碳纳米管复合材料具有良好的界面结合和强度。
2. 热压法：热压法是将铝合金和碳纳米管粉末按一定比例混合后，在高温高压下进行热压成型的方法。
热压过程中，铝合金与碳纳米管发生扩散反应，形成均匀的复合材料。
热压法制备的铝合金碳纳米管复合材料具有良好的界面结合和综合性能。
二、性能优势：铝合金碳纳米管复合材料具有以下几个性能优势：1. 强度高：碳纳米管具有极高的强度和刚度，能够增强铝合金的力学性能，提高复合材料的抗拉强度和硬度。
2. 导电性好：碳纳米管具有优异的导电性能，可以提高铝合金的导电性，使复合材料具有良好的导电性能和电磁屏蔽性能。
3. 热稳定性好：碳纳米管具有良好的热稳定性，能够提高铝合金的耐高温性能，使复合材料具有较高的热稳定性。
4. 轻质化：铝合金是一种轻质材料，与碳纳米管相结合后，可以进一步减轻复合材料的重量，提高材料的比强度和比刚度。
三、应用领域：铝合金碳纳米管复合材料在多个领域具有广泛应用的前景。
1. 航空航天领域：铝合金碳纳米管复合材料具有轻质高强的特点，可以用于制造航空航天器件和结构件，提高飞行器的性能和节能减排效果。
2. 汽车工业：铝合金碳纳米管复合材料具有良好的强度和导电性能，可以用于汽车制造中的车身和发动机部件，提高汽车的安全性和性能。
3. 电子领域：铝合金碳纳米管复合材料具有良好的导电性能和电磁屏蔽性能，可以用于制造电子器件和电磁屏蔽材料，提高电子设备的性能和抗干扰能力。
铝合金复合材料的制备与性能优化
铝合金复合材料的制备与性能优化铝合金复合材料是一种高强度、轻量化的先进材料，其在航空、汽车、船舶等工业领域得到了广泛的应用。
铝合金复合材料能够有效地降低重量，提高强度、硬度和耐腐蚀性，具有很大的发展潜力。
本文将介绍铝合金复合材料的制备和性能优化。
一、铝合金复合材料的制备方法1.热压法热压法是制备铝合金复合材料最常用的方法之一。
该方法将金属粉末浸入熔化的塑料中，使其形成导热型的复合材料，然后通过热压成型的方式制成材料。
该方法制备的铝合金复合材料具有较高的强度和硬度，但成本较高。
2.高能球磨法高能球磨法是一种新型的铝合金复合材料制备方法。
该方法将金属粉末和添加剂混合在球磨机中高速磨合，形成均匀的非晶态混合物，然后通过热处理和热压成型形成复合材料。
该方法制备的铝合金复合材料具有高强度、高硬度和良好的耐磨性，但还需要进一步研究。
3.等离子喷涂法等离子喷涂法是一种先进的铝合金复合材料制备方法。
该方法将金属粉末和添加剂混合，并通过高温喷涂技术将其喷涂在基材上，然后通过热处理和加压成型得到复合材料。
该方法制备的铝合金复合材料具有高潜在的应用价值，在航空、汽车等领域有广阔的应用前景。
二、铝合金复合材料的性能优化铝合金复合材料具有高强度、高刚度和较高的耐腐蚀性，但在实际应用中还存在一些问题，如容易产生缺陷和裂纹、易于疲劳损伤等。
在制备铝合金复合材料时，需要考虑以下因素来进一步优化其性能：1.添加剂添加剂是决定铝合金复合材料性能的重要因素。
添加适量的金属离子、纳米级颗粒和树脂等，可以提高铝合金复合材料的力学性能和耐疲劳性能。
2.热处理在制备铝合金复合材料时，热处理是一种有效的性能优化方法。
通过调整热处理工艺参数，如温度、时间和处理气体等，可以减少铝合金复合材料内部气孔、晶界和裂纹，提高材料的力学性能和耐腐蚀性能。
3.纤维增强在制备铝合金复合材料时，纤维增强是一种常用的方法。
纤维增强可以提高铝合金复合材料的力学性能和刚度，减少裂纹和缺陷的产生。
金属基复合材料MMC课件
高性能结构件
金属基复合材料具有高强度、高刚性和轻量化的特点，适用于制 造航空航天领域的高性能结构件。
耐高温性能
金属基复合材料能够承受高温环境，适用于制造飞机和火箭的燃烧 室和喷嘴等部件。
减振降噪性能
金属基复合材料的减振降噪性能较好，可用于制造飞机和火箭的起 落架和机身等部件。
电子封装材料的应用
散热性能
新材料与新技术的研发
1 2 3
高性能增强相的研发 利用新材料如碳纳米管、陶瓷纳米颗粒等，提高 金属基复合材料的力学性能和热稳定性。
金属基复合材料的制备技术 研究新的制备方法，如原位合成、喷射沉积、激 光熔覆等，以实现高效、低成本的生产。
多功能金属基复合材料 开发具有导电、导热、磁性等功能的新型金属基 复合材料，满足不同领域的应用需求。
分类
根据增强体的不同，金属基复合材料可分为连续增强金属基复合材料和非连续 增强金属基复合材料。
金属基复合材料的特性
高比强度和比模量
可设计性强
金属基复合材料具有较高的比强度和 比模量，能够满足轻量化设计的需求。
通过选择不同的增强体和金属基体， 可以定制金属基复合材料的性能，满 足各种应用需求。
良好的热稳定性和耐磨性
车、高尔夫球杆等。
医疗器械
用于制造医疗器械，如 手术刀、牙科工具等， 提高医疗器械的耐用性
和可靠性。
02
金属基复合材料的制备方法
粉末冶金法
粉末冶金法是一种常用的制备金属基复合材料的方法，通过将增强体（如碳纤维、陶瓷颗粒 等）与金属粉末混合，经过压制、烧结和热等静压等工序，制备出具有优异性能的金属基复 合材料。
界面设计与优化
01
02
03
界面类型
共晶高熵合金复合材料
共晶高熵合金复合材料共晶高熵合金复合材料是一种新兴材料，在材料科学领域引起了广泛的关注和研究。
它是由多种金属元素组成的固溶体，具有独特的特性和优势。
本文将介绍共晶高熵合金复合材料的定义、特点、制备方法以及应用领域等内容。
共晶高熵合金复合材料是一种由五个或更多元素组成的合金。
其特点是合金中各元素的比例相近，具有非晶态结构。
与传统的单晶、多晶合金相比，共晶高熵合金复合材料具有更高的熔化温度、高硬度、高强度、优异的耐磨性、耐腐蚀性和耐高温性能。
此外，共晶高熵合金复合材料还具有良好的可塑性和可加工性，可以制备成块、线、粉等不同形状的材料。
制备共晶高熵合金复合材料的方法有多种。
其中一种常用的方法是熔融冶炼。
通过选取适当的合金元素，将它们按照一定的比例混合并加热到高温，使其熔化并形成共晶结构。
然后，将熔融的合金快速冷却，以控制共晶结构的形成和均匀分布。
另一种制备共晶高熵合金复合材料的方法是机械合金化。
这种方法是通过机械力将原料粉末或颗粒混合，并将其在高温条件下进行球磨或冷压成型。
通过机械合金化可以获得较强的冶炼强度和均匀分布的共晶结构。
其次，在能源领域，共晶高熵合金复合材料可以应用于制造高温热电材料或高效催化剂。
它们可以用于制造高温热电发电装置，提高能源转化效率。
同时，共晶高熵合金复合材料还可以用于制造高效催化剂，用于提高化学反应的效率和产物选择性。
此外，共晶高熵合金复合材料还可以应用于制造高强度结构材料、高硬度刀具和高性能电子材料等。
例如，可以利用其高强度和耐磨性制造高强度和高硬度的刀具，提高切削效率和刀具寿命。
在电子材料方面，共晶高熵合金复合材料可以用于制造高性能的电子器件，如高速电子器件和高频器件。
综上所述，共晶高熵合金复合材料是一种具有广泛应用前景的新型材料。
其具有独特的特点和优势，可以应用于航空航天、能源、结构材料、刀具和电子材料等领域。
随着材料科学的不断发展和技术的进步，共晶高熵合金复合材料有望在各领域有更广泛的应用和推广。
因瓦合金 复合材料
因瓦合金复合材料
瓦合金是一种复合材料，由石英砂和岩石碎屑等原料经过高温烧
结而成。
瓦合金具有高强度、耐腐蚀、耐高温等优点，广泛应用于航
空航天、军工、汽车制造等行业。
瓦合金的制备过程主要分为两步：原料的准备和烧结工艺。
首先，选取符合要求的石英砂和岩石碎屑等原料，并进行粉碎和筛分。
然后，将原料按一定比例混合，并加入适量的粘结剂。
混合后的原料通过模
具压制成型，形成所需的瓦合金坯料。
在烧结工艺中，瓦合金坯料被放入高温炉中进行热处理。
烧结温
度和时间根据瓦合金的具体要求进行调控。
烧结后，瓦合金坯料变得
更加致密和坚固，同时保持了原料的化学成分和物理性质。
瓦合金的复合材料结构使其具有多种优越性能。
首先，瓦合金具
有高强度和硬度，能够承受较大的机械应力。
其次，瓦合金具有良好
的耐腐蚀性能，可以在恶劣的环境下长期使用。
此外，瓦合金还具有
良好的耐高温性能，能够在高温条件下保持稳定。
瓦合金的广泛应用领域包括航空航天、军工、汽车制造等。
在航
天领域，瓦合金被用于制造火箭发动机和航天器结构件，以保证其在
极端环境下的稳定性和安全性。
在军工领域，瓦合金可用于制造战机
机身和坦克装甲等关键部件，以提高其抗损伤能力。
在汽车制造领域，瓦合金被用于制造发动机缸体和传动系统等关键零部件，以提高汽车
的性能和可靠性。
总之，瓦合金作为一种优质的复合材料，在各个行业具有广阔的
应用前景。
随着科学技术的进步，相信瓦合金将在未来发展中扮演更
重要的角色。
镍管与钛合金的复合材料制备及性能分析
镍管与钛合金的复合材料制备及性能分析概述镍管与钛合金复合材料是一种具有杰出性能和广泛应用前景的材料。
它结合了镍管的高导热性和钛合金的高强度和耐腐蚀性。
本文旨在深入探讨镍管与钛合金复合材料的制备工艺和性能分析。
一、制备工艺（1）材料选择：合适的镍管和钛合金材料是制备高质量复合材料的关键。
镍管通常选择高纯度镍材料，而钛合金可以选择常用的Ti-6Al-4V合金。
（2）预处理：在制备过程中，对镍管和钛合金进行必要的预处理是确保复合材料质量的重要步骤。
对镍管进行表面清洁和活化处理，以去除氧化物和污染物，提高粘接性。
对钛合金进行酸洗处理，以去除氧化膜和表面污染，增加镍管与钛合金的粘合力。
（3）复合工艺：常用的复合工艺有爆炸复合、烧结复合和轧制复合等。
爆炸复合是将钛合金板与镍管组装在一起，通过爆炸冲击使两者粘合在一起。
烧结复合是将镍管和钛合金板层层叠加，通过高温烧结使其熔合在一起。
轧制复合是将钛合金板与镍管进行轧制，通过压力和热力将其结合在一起。
（4）热处理：制备完成后的复合材料需要进行适当的热处理以消除内部应力和提高复合界面的结合强度。
常见的热处理方法有固溶处理、时效处理等。
二、性能分析（1）力学性能：镍管与钛合金复合材料具有高强度和耐腐蚀性。
复合材料的强度取决于粘接界面的结合强度和镍管与钛合金的基体强度。
可以通过拉伸、压缩、弯曲等力学试验方法来评估复合材料的力学性能。
（2）导热性能：镍管与钛合金复合材料的导热性能优异，尤其适用于热交换器和导热元件等领域。
热导率和界面热阻是评估导热性能的重要指标，可以通过热传导试验和热阻测试来测量。
（3）耐腐蚀性：由于钛合金具有优异的耐腐蚀性能，镍管与钛合金的复合材料也具有较好的耐腐蚀性能。
可以通过浸泡试验和电化学测试等方法来评估复合材料的耐腐蚀性。
（4）接头性能：复合材料的界面结合强度是影响其接头性能的关键因素。
界面结合强度可以通过剪切试验和界面力学性能测试来评估。
三、应用前景镍管与钛合金复合材料具有广泛的应用前景。
铝合金组合材料
铝合金组合材料1. 引言铝合金组合材料是一种由铝合金和其他材料组成的复合材料，具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点，广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑等领域。
本文将介绍铝合金组合材料的制备方法、性能特点以及应用领域。
2. 制备方法铝合金组合材料的制备方法多种多样，常见的有以下几种：2.1 粉末冶金法粉末冶金法是一种将铝合金粉末与其他材料的粉末混合后通过热压、热处理等工艺制备的方法。
这种方法可以制备出具有高强度、高韧性的铝合金复合材料。
2.2 熔融浸渗法熔融浸渗法是将铝合金液体浸渗到其他材料的孔隙中，然后通过冷却固化得到的方法。
这种方法可以制备出具有均匀组织、高密度的铝合金复合材料。
2.3 涂覆法涂覆法是将铝合金涂覆在其他材料的表面，通过热处理使其与基体材料结合的方法。
这种方法可以制备出具有良好的界面结合强度、耐磨性的铝合金复合材料。
3. 性能特点铝合金组合材料具有以下几个主要的性能特点：3.1 轻质高强度铝合金本身具有轻质的特点，与其他材料组合后可以提高其强度，同时保持轻质的优势。
这使得铝合金组合材料在航空航天、汽车制造等领域得到广泛应用。
3.2 耐腐蚀铝合金组合材料具有良好的耐腐蚀性能，能够在恶劣环境下长期使用而不受到腐蚀的影响。
这使得铝合金组合材料在海洋工程、化工等领域得到广泛应用。
3.3 良好的导热性和导电性铝合金组合材料具有良好的导热性和导电性，可以在高温环境下快速传导热量和电流。
这使得铝合金组合材料在电子器件、散热器等领域得到广泛应用。
4. 应用领域铝合金组合材料在各个领域都有广泛的应用，以下是几个主要的应用领域：4.1 航空航天铝合金组合材料在航空航天领域得到广泛应用，用于制造飞机、导弹、火箭等航空器件。
其轻质高强度的特点能够提高飞行器的载荷能力和燃油效率。
4.2 汽车制造铝合金组合材料在汽车制造领域得到广泛应用，用于制造车身、发动机零部件等。
其轻质高强度的特点能够降低车辆的整体重量，提高燃油经济性和行驶稳定性。
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第四章第三节合金复合材料枣庄一中课型：复习课授课时间：2015年1月10日，【考纲定标】1、了解常见金属的活动顺序2 、了解金属铜及其重要化合物的主要性质及应用3 、了解合金的概念及其重要应用【热点定位】1.常见合金的性质及用途。
2．利用金属活动性顺序对金属单质的还原性、离子的氧化性、金属的冶炼方法进行考查。
3．铜及其化合物的性质与制备工艺流程。
【知识点一】铜及重要化合物一．单质铜1、物理性质：色固体，具有良好的延展性、导电性和导热性。
不能被磁铁吸引。
2、化学性质：（1）与非金属单质反应①与O反应：2反应：②与Cl2③与S反应：（2）与酸反应①一般不与非氧化性酸（如稀硫酸、盐酸）反应产生氢气②氧化性酸：反应：（a）与稀HNO3反应：（b）与浓 HNO3（c）与浓硫酸共热：（3）与盐溶液反应溶液反应：①与AgNO3②与FeCl反应：3⑷锈蚀常温下，铜与在干燥的空气中不发生反应，但潮湿的空气里，表面易形成铜绿。
反应方程式为：二、、氧化铜1、物理性质氧化铜是色粉末状固体（区别于氧化亚铜色），难溶于水。
2、化学性质：⑴与还原剂（H2、CO、C）反应与H2反应与C 反应⑵与酸反应（如HNO3、HCl、H2SO4等）离子方程式⑶高温分解化学方程式三、氢氧化铜1、物理性质氢氧化铜是色固体，难溶于水，但可溶于氨水。
2、化学性质：⑴不稳定性（受热易分解）⑵与酸反应（如HNO3、HCl、H2SO4等）离子方程式四、硫酸铜1、物理性质⑴ 无水硫酸铜是色固体，能溶于水，水溶液呈色，因此，无水硫酸铜可用于水的检验，但不能做干燥剂。
⑵ 硫酸铜晶体是色，俗称、，化学式为CuSO4·5H2O2、化学性质：硫酸铜晶体受热易分解3、用途：CuSO4和石灰乳的混合液即为无机农药波尔多液。
【思考应用】1．如何除去铜器表面的铜绿而不损坏铜器？试写出反应的化学方程式。
2．如何从含Cu2＋的废水中回收铜单质？3．铜锌合金的颜色酷似金的颜色，用铜锌合金制成的假金元宝常被不法人员用于欺骗行人，你如何能辨别其真伪？4、“绿色化学”的主要内容之一是指从技术、经济上设计可行的化学反应，使原子充分利用，不产生污染物。
下列化学反应符合“绿色化学”理念的是( )A．制CuSO4：Cu＋2H2SO4(浓)===CuSO4＋SO2↑＋2H2OB．制CuSO4：2Cu＋O2===2CuO、CuO＋H2SO4(稀)===CuSO4＋H2OC．制Cu(NO3)2：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2OD．制Cu(NO3)2：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O解析：选B A、C、D三项反应中均有污染性气体产生。
【特别提醒】1、溶液中的Cu2＋常为蓝色（浓CuCl2溶液为绿色，稀CuCl2溶液为蓝色，可作为Cu2＋的判定依据。
如CuSO4溶液呈蓝色。
）2Cu2＋与碱反应生成蓝色沉淀[Cu（OH）2]，这是鉴定Cu2＋的原理之一。
【知识点二】金属材料1．合金(1)概念：合金是指两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有的物质。
(2)性能：①多数合金的熔点比它的各成分金属的熔点；②合金的硬度一般比它的各成分金属的硬度。
2．金属材料(1)重要的黑色金属材料——钢(2)常见的有色金属材料【思考应用】5、下列物质，不属于合金的是()A．硬铝B．黄铜C．钢铁 D．水银解析：水银属于金属单质，即Hg单质。
答案：D6、下列对合金的说法正确的是( )A．合金中至少含有两种金属元素，不含非金属元素B．合金中的金属元素以化合物的形式存在C．合金中各种元素的含量一定，所以合金是纯净物D．合金的硬度一般大于成分金属，而熔点一般低于成分金属解析：选D 合金是由两种或两种以上金属，或金属与非金属熔合而成的具有金属特性的物质，A错误；合金中的金属以单质的形式存在，属于混合物，选项B、C错误。
【特别提醒】(1) 合金并不只含有金属元素，部分合金中还含有非金属元素。
合金中的非金属元素主要有碳、硅等。
(2) 并非所有的金属都能形成合金。
因为两种金属必须熔合在一起才能形成合金。
如果一种金属还未熔化时，另一种金属已经汽化，则一般不能熔合在一起，如Cu与Na、Fe与Na等不能形成合金。
(3) 密度小于4.5 g·cm－3的金属属于轻金属，如K、Na、Mg、Al、Ca等，密度大于4.5 g·cm －3的金属属于重金属，如Fe 、Cu 、Ag 、Au 等。
(4)钛合金：钛合金具有密度小、强度高、耐腐蚀、耐高温等优点，主要用于飞机、火箭、导弹、人造卫星、宇宙飞船等领域。
(5)金属之最：熔点最高和最低的金属分别是W 、Hg ；人类使用最早的金属是Cu ；用途最广泛的金属是Fe ；最轻的金属是Li ；最活泼的金属是Cs ；地壳中含量最高的金属是Al ；延展性最好的金属是Au 。
【知识点三】复合材料 1．定义将两种或两种以上的不同的材料经过特殊加工制成的材料称为复合材料。
2．组成复合材料⎩⎨⎧基体：起黏结作用。
增强体：起骨架作用。
既保持或发展了原来材料的长处，又能弥补原材料的不足。
【思考应用】7、下列说法错误的是( )A ．玻璃钢是以玻璃纤维做增强体、合成树脂做基体的复合材料B ．飞机机身的复合材料大多是以金属为增强体、纤维为基体的复合材料C ．制造网球拍用的复合材料是在合成树脂的基体中加入了碳纤维做增强体D ．航天飞机机身上使用的隔热陶瓷瓦是由纤维和陶瓷复合而成的材料制成的解析：选B 飞机机身的复合材料大多是以纤维为增强体、金属为基体的复合材料，而B项中将基体与增强体颠倒了。
8、把①钢铁，②Cu，③陶瓷，④光纤，⑤氮化硅陶瓷，⑥金，⑦水泥，⑧合成纤维，⑨玻璃钢，⑩塑料等材料按分类填写在下列横线上(填写序号)：(1)黑色金属材料______________________。
(2)有色金属材料______________________。
(3)传统无机非金属材料________________。
(4)新型无机非金属材料________________。
(5)复合材料__________________________。
(6)有机合成材料______________________。
解析：钢铁属于黑色金属材料；铁、铬、锰以外的金属(如铜和金)是有色金属；陶瓷、水泥等为传统无机非金属材料；光纤、氮化硅陶瓷等为新型无机非金属材料；玻璃钢是用玻璃纤维做增强体、合成树脂做基体的复合材料；而合成纤维和塑料则为有机合成材料。
答案：(1)①(2)②⑥(3)③⑦(4)④⑤(5)⑨(6)⑧⑩【特别提醒】(1)材料一般分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料、复合材料。
(2)合金属于金属材料，不属于复合材料。
(3)钢筋混凝土是建筑行业中常见的一种复合材料，其基体是：沙子、石子、水泥、水形成的混凝土，增强体是钢筋。
(4)航天器、飞机上应用的是以碳纤维为增强体的复合材料。
【考点一】铜及其化合物的性质1．铜及其化合物之间的相互转化【例1】物质A～G有下图所示转化关系(部分反应物、生成物没有列出)。
其中A为某金属矿的主要成分，经过一系列反应可得到B和C。
单质C可与E的浓溶液发生反应，G为砖红色沉淀。
请回答下列问题：(1)写出下列物质的化学式：B________、E_______________________、G________。
(2)利用电解可提纯C物质，在该电解反应中阳极物质是________，阴极物质是________，电解质溶液是________。
(3)反应②的化学方程式是_____________________________________。
解析：由G为砖红色沉淀，知G必为Cu2O，F为铜盐，又由C(单质)＋E(浓)―→F＋B，可推得可能为Cu和浓H2SO4或Cu和浓HNO3的反应，又由B→D的反应需高温、催化剂的条件，不难推出B为SO2、C为Cu、D为SO3、E为H2SO4、F为CuSO4。
答案：(1)SO2H2SO4Cu2O(2)粗铜精铜CuSO4溶液(3)Cu＋2H2SO4(浓)=====△CuSO4＋SO2↑＋2H2O【考点二】金属活动性顺序与金属冶炼方法1、金属活动性顺序表及其应用金属活动性顺序表K、Ca、Na Mg、Al、ZnFe、SnPb(H)Cu、Hg、Ag Pt、Au原子失电子能力由强到弱，还原性由强到弱阳离子得电子能力由弱到强，氧化性由弱到强(Fe对应Fe2＋)和O2 反应常温易被氧化常温能被氧化常温干燥空气中不易被氧化加热时能被氧化不能被氧化和H2O 反应常温置换出氢加热或与水蒸气反应置换出氢不能置换出水中的氢和酸反应剧烈反应并置换出酸中的氢能置换出酸中的氢，Fe、Al常温下在浓HNO3、浓硫酸中钝化不能置换稀酸中的氢与强氧化性酸反应只与王水反应【例2】X、Y、Z、M、N代表五种金属，有以下化学反应：①水溶液中：X＋Y2＋===X2＋＋Y；②Z＋2H2O(冷)===Z(OH)2＋H2↑；③M、N为电极与N盐溶液组成原电池，发生的电极反应为：M－2e－===M2＋；④Y可以溶于硫酸中，M不被稀硫酸氧化。
则这五种金属的活泼性由弱到强的顺序( )A．M<N<Y<X<Z B．N>M>Y>X>ZC．N<M<Y<X<Z D．X<Z<N<M<Y[解析] 由①知活泼性X>Y，且X、Y都不与水反应。
由②知Z为很活泼的金属，由③及原电池原理知活泼性M>N。
由④知活泼性Y>M，五种金属的活泼性Z>X>Y>M>N。
[答案]C【考点三】金属冶炼的工艺流程 ------铜的炼制1、粗炼① 火法炼铜（以Cu2S为例）：② 湿法炼铜2、电解精炼电解时，以作电解液，作阴极，作阳极3、由黄铜矿冶炼铜的工艺流程：【例3】(2012·山东高考节选)工业上由黄铜矿(主要成分CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下：(1)气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的________吸收。
a．浓H2SO4b．稀HNO3c．NaOH溶液 d．氨水(2)由泡铜冶炼粗铜的化学反应方程式为_____________________________________________________________________ ____________________________________。
(3)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼。
下列说法正确的是________。
a．电能全部转化为化学能b．粗铜接电源正极，发生氧化反应c．溶液中Cu2＋向阳极移动d．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属(4)利用反应2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为________________________。