1复合材料-绪论

五、自行车体
10％Al2O3或20％SiC颗粒／Al基合金，其： (1)刚度高； (2)密度低； (3)抗疲劳性能好。
六、发动机缸体 12％Al2O3短纤维+9% C短纤维／ Al-Si合金
(1)耐磨性好； (2)抗热疲劳性好； (3)密度低； (4)高温稳定性及强度高； (5)减振性强； (6wk.baidu.com可铸造薄件。 传统的气缸缸体是用铸铁做成的。铝是一种
四、制动器转盘
20%SiC颗粒／Al-Si合金，其：
(1)耐磨性好；
(2)密度低；
(3)热传导性高。
长期以来，制动器转盘都是用铸铁制造的。 铸铁的耐磨性好，热稳定性高。但是，对于此 类转动件往往希望能降低其密度，从而使得用 铝基MMC作替代非常具有吸引力。显然，还 必须要有很高的耐磨性。1991年10月，FORD 和TOYOTA公司均作出决定，使用DMralcan® 铸造20％SiC ／Al-10％Si，作制动器转盘。但 由于各种各样的试验使实际使用延至1995年以 后。20％的掺入体是综合考虑良好的耐磨性 (它随SiC含量增加而增加)和稳定的热及机械传 递／接触层相结合而定的。基体要经过“时效 处理”以防止使用过程中性能的降低。转盘一 般都是铸造的。但是，它的空气冷却通道使得 铸造工艺复杂化。需要使用可消耗的衬套，或 使用不含石棉的无机纤维作摩擦材料。
余地；
(4)好的热稳定性； (5)良好的导热性。
柴油发动机活塞。显示位于活塞环槽底 部（支撑部分）的纤维增强的区域（暗 的地方）
柴油机活塞的应用历程
这一应用是MMC工业性应用成功的早期例子。在日本这类活塞的 生产逐年递增，现年产量已逾千万件。
为了预防活塞环与上环槽以及孔的胶合，在活塞环附近是使用一 种镍铸铁（ Ni-resist® ）的衬套。遗憾的是，这样做会妨碍热流、 增加重量和加快磨损。在1983年，TOYOTA汽车公司把内衬材料 换成5% Al2O3f 短纤维/Al合金，从而使重量减少了5%-10％。 根据标准测试：相对于未增强的铝合金而言，磨损减少到原来的 1/5、胶滞布力增加了一倍。导热系数4倍于Ni-resist® 合金内衬。
各种发动机缸体的最大输出功率与缸体质量关系
七、宇航望远镜
60% C长纤维/ Al合金，它： (1)轴向刚度高； (2)密度低； (3)超低轴向热膨胀性； (4)导电性好。 用于太空望远镜卫星上，使用时有很大的湿度变化，故要
求有极高的尺寸精度及稳定性。C/Al纤维复合材料满足了所 有性能要求的目标，并且比原来使用C—树脂/Al和复合材料 的设计重量减少了30％。相对于高分子材料而言，在太空技 术中，使用金属材料的优越性是有比较大的环境稳定性，待 别是当有离子放射性作用时更是这样，因为高分子材料在离 子放射性作用下容易发生化学降解。
第一节 应用实例
一、柴油机活塞 二、汽车驱动轴 三、设备架 四、制动器转盘 五、自行车体 六、发动机缸体 七、宇航望远镜 八、微电子器件的基座 九、飞机发动机部件
一、柴油机活塞
5%Al2O3短纤维/ Al合金，这种材料 有如下优点：
(1)良好的耐磨性； (2)高温强度； (3)有选择增强体的
三、设备架
25％SiC颗粒／ Al合金 (1)刚度高； (2)密度低； (3)导电性好。
在Lockheed公司生产的飞机上用以承放电 器设备的架子是一个要求比刚度高和导电 性也要好的应用例子。这一设备架尺寸非 常大，制作架子的是25％SiCp/6061A1 复合材料，由DWA复合材料专业公司生产。 其刚度比所替代的7075Al合金约高65％。 当飞机扭转和旋转时引起的重力作用下， 7075Al合金会弯曲太多。曾经试过用碳环氧树脂材料，但由于其铝包覆膜在设备 放入和取出时经常剥落使接地出现问题， 铝基复合材料的导电性好，也就避免了这 一问题。
八、微电子器件的基座
20-65％SiC颗粒／Al合金，其： (1)热膨胀匹配(8×10-6K-1)； (2)导热系数高； (3)适于钎焊； (4)密度低； (5)导电； (6)尺寸稳定性好。
微电子器件的基座－要求
九、飞机发动机部件
40% SiC单片纤维／钛基合金，其： (1)高温性能好； (2) 强度提高； (3)密度 低； (4)部件简化； (5) 刚度提高。
很有希望的替代材料，但其抗点蚀、擦伤磨 损、流蚀磨损及热疲劳的性能等均较欠缺。 使用以铸铁作为垫圈的铝基缸体时，可以改 善气缸功率与其重量之比。作为这一方向的 逻辑性发展，Honda 公司制造并测试了以铝 基MMC作垫圈的铝缸体。Honda “preluda” 发动机的16阀门、2升缸体就是用Al-Si过共 晶合金铸造的，在该合金中加入了碳及氧化 铝纤维的混合坯件。测试表明，这些发动机 的效能比使用铸铁垫圈的缸体又有显著的提 高。
1970年代，注意力主要集中于改善转子叶片的抗涌变性能；方法是采用硼纤维增 强铝；但是，这种材料对外来杂物损坏的容忍度极低，这是一个极大的障碍。近来， 许多注意力集中于轴对称飞机发动机的部件，单向性能极好的材料最理想地适合许 多的此类部件；环匝钛基长纤维增强复合材料可获得极佳的单向性能。很多国家对 特定部件的研究与开发都非常活跃。但是公开发表的信息很少。虽然这一领域内仍 在发展阶段，但这方面的研究可能对设计有很大影响，可能对发动机的重量和性能 有很大改进的潜力。
A12O3f /Al复合材料性能特点
二、汽车驱动轴
20％Al2O3颗粒／ Al合金，其优点为：
(1)刚度高； (2)密度低， (3)韧性满足要求。
汽车驱动轴
汽车驱动轴是简单的管材，它将动力传输到差动器处，然后 分配到轮上。这就要求轴要有极高的动力稳定性和很高的抗 扭曲能力。发生动力学不稳定性时的临界速率(w’)取决于轴 长(L)、内径与外径(R1，R0)以及管子材料的刚度与密度。
另外一个重要因素是热疲劳寿命，热疲劳寿命受制于环槽与活塞 之 间 的 开 裂 或 尺 寸 的 不 稳 定 性 ， Al2O3f衬 套 的 寿 命 比铸 造 Ni— resist ® 合金衬套和基体合金的都长。
纤维含量的选择要综合考虑提高耐磨性、抗胶滞性、相对于Niresist的优良机加工能力、可以容忍的疲劳强度以及相对于未增强 合金的导热系数的少量降低等因素。最后，应提到的是，利用均 匀增强20％SiCp/Al的活塞铸件也开发出来。