碳化硅铝基复合材料ppt
铝基复合材料介绍
铝基复合材料，泛指以铝合金为基体（连续体）的复合材料，品种众多，功能各异。从 复合材料品种来分，主要分两大类：陶瓷颗粒增强铝基复合材料；纤维以及晶须增强的铝基 复合材料，当然，两者也经常混合在一起作为增强项以提供更为优异的性能。更多的时候， 是从材料功能及应用领域来分类的。下面介绍法迪公司目前提供的品种：
Alvaco 采用内部真空的薄壁球状陶瓷颗粒替代传统实心颗粒，并添加短碳纤维、短陶 瓷纤维增韧，浸渗铝合金液体后成形。材料典型特点：
1. 密度小：材料密度 1.4-1.6，典型 1.5（视其中加入的其它增强相而定），约为 铝合金的一半；
2. 机械加工性能得到大幅提升：可攻丝、可铣曲面，加工性能类似 7 系铝合金， 这是传统陶瓷颗粒增强材料无法做到的；
极限抗拉强度 曲服强 断裂伸长率
（MPa）
度(MPa)
(%)
弹性模量 (GPa)
洛氏硬 度(HRB)
10#陶瓷增强铝合金
338
303
1.2
86.2
73
20#陶瓷增强铝合金
359
338
0.4
98.6
77
注：基体合金为 ZL102，金属模铸造，T6 热处理。挤压铸造指标略高。
典型应用：
1. 用于制造刹车盘、刹车鼓、制动卡钳、缸套、悬架臂、车架、曲轴箱等结构件， 替代钢材可减重一半以上。
左图为 Alvaco 的晶相 图，球形的是氧化铝陶瓷中 空微珠，内真空。白色为铝 合金。
材料指标典型值：
抗弯强度：95MPa；
弹性模量：85GPa；
剪切模量：34GPa；
热导率：90W/mK；
热膨胀系数：8.5ppm；
电阻率：30µOhm-cm；
碳化硅铝基复合材料
碳化硅铝基复合材料引言。
碳化硅铝基复合材料是一种新型的高性能陶瓷复合材料，具有优异的耐磨、高温、抗腐蚀等性能，被广泛应用于航空航天、汽车制造、机械加工等领域。
本文将对碳化硅铝基复合材料的制备方法、性能特点以及应用领域进行详细介绍。
一、碳化硅铝基复合材料的制备方法。
碳化硅铝基复合材料的制备方法主要包括原料选择、混合、成型、烧结等步骤。
首先，选择高纯度的碳化硅和铝粉作为原料，按一定的比例进行混合。
然后将混合物进行成型，常见的成型方法包括压制成型、注射成型等。
最后，将成型体进行高温烧结，使其形成致密的碳化硅铝基复合材料。
此外，还可以通过添加其他元素或采用表面涂层等方法来改善材料的性能。
二、碳化硅铝基复合材料的性能特点。
1. 高温性能，碳化硅铝基复合材料具有优异的高温稳定性，可在高温环境下长期工作而不失效。
2. 耐磨性，该材料具有极高的硬度和耐磨性，适用于制造耐磨零部件，如机械密封件、轴承等。
3. 抗腐蚀性，碳化硅铝基复合材料能够抵抗酸碱腐蚀，具有良好的化学稳定性。
4. 导热性，该材料具有良好的导热性能，可用于制造高温导热部件。
三、碳化硅铝基复合材料的应用领域。
1. 航空航天领域，碳化硅铝基复合材料可用于制造航空发动机零部件、航天器热结构件等，具有轻质、高强度、耐高温等优点。
2. 汽车制造领域，该材料可用于制造汽车发动机缸套、刹车盘等耐磨零部件，提高汽车的使用寿命和性能。
3. 机械加工领域，碳化硅铝基复合材料可用于制造高速切削工具、磨料磨具等，具有优异的耐磨性和切削性能。
结论。
碳化硅铝基复合材料具有优异的高温、耐磨、抗腐蚀等性能，广泛应用于航空航天、汽车制造、机械加工等领域。
随着材料制备技术的不断进步，碳化硅铝基复合材料的性能将得到进一步提升，其应用领域也将不断扩大。
因此，碳化硅铝基复合材料具有很大的发展潜力，值得进一步研究和推广应用。
SiC增强铝基复合材料 (2)
碳化硅增强铝基复合材料专业班级：国教材料102姓名：秦振国学号：201006374223指导老师：张小立目录摘要-------------------------------------------------31.引言-----------------------------------------------42.碳化硅增强铝基复合材料的制备-----------------------42.1粉末冶金法-------------------------------------42.2搅拌铸造法-------------------------------------42.3 压力铸造法------------------------------------62.4 无压渗透法------------------------------------62.5 喷射沉积法------------------------------------72.6 离心铸造法------------------------------------73.碳化硅铝基复合材料性能的相关研究-------------------8 3.1 SiC铝基复合材料的拉伸性能----------------------8 3.2 SiC铝基复合材料的超塑性------------------------9 3.3 SiC增强陆基复合材料的热性能研究----------------93.3.1 导热性------------------------------------103.3.2 热膨胀性----------------------------------103.3.3 热稳定性----------------------------------114.碳化硅铝基复合材料细观损伤的温度效应---------------125. 碳化硅铝基复合材料断裂韧度的研究------------------136.碳化硅铝基复合材料的现状与未来---------------------14 参考文献---------------------------------------------15碳化硅增强铝基复合材料的研究摘要：碳化硅铝基复合材料充分结合了碳化硅陶瓷和金属铝的不同优势，具有高导热性、与芯片相匹配的热膨胀系数、密度小、重量轻，以及高硬度和高抗弯强度，是新一代电子封装材料中的佼佼者，满足了封装的轻便化、高密度化等要求，适于应用航空、航天、高铁及微波等领域，是解决热学管理问题的首选材料。
碳化硅铝基复合材料
应用
铸造SiC颗粒增强 A356和A357复合材料可 以制造飞机液压管、直升 机的起落架和阀体等
应用
在精密仪器和光学仪 器的应用研究方面,铝基复 合材料用于制造望远镜的 支架和副镜等部件。
制造工艺
喷射共沉淀法
制造工艺
优点： 增强颗粒分布均匀 没有严重的界面反应 基体组织有快速凝固特征 呈细小等轴晶形态等优点 且产率高 易于制备大件。
制造工艺
压力浸渗工艺 原理：压力浸渗工艺是先将增强体制成预制件,再将预 制件放入模具后,以惰性气体或机械装置为压力媒体将 铝液压入预制件的间隙,凝固后即形成复合材料。 优点：这种工艺简单,但预制件中的气体不易在凝固前 排出而造成气孔与疏松,同时预制件也易产生变形和偏 移。
制造工艺
压力浸渗工艺图：
制造工艺
液态搅拌铸造法
基本原理：将SiC颗粒增强物直接加入到熔融的铝合金 中,通过一定方式的搅拌使颗粒均匀地分散在基体熔体 中,复合成颗粒增强铝基复合材料。复合好的熔体可浇 铸成锭坯、铸件等使用。
优点：工艺简单、生产效率高、制造成本低廉。复合好 的铸锭经重熔后,可精密压成各种型材、管材、棒材等 。是目前最成熟、最具竞争力、也是工业化规模生产铝 基复合材料的最主要的方法。
应用
在航空航天领域的应用 Cercast公司采用熔模铸造工艺研制成A357SiC20%Vol+复
合材料,用该材料代替钛合金制造直径达180mm、重17.3kg的 飞机摄相镜方向架,使其成本和重量明显降低, 同时该复合材 料还可用来制造卫星反动轮和方向架的支撑架。 美国DWA公司用/6061SiC 25%p铝基复合材料代替7075制 造航空结构的导槽、角材，使其密度下降了17%，模量提高 了65%。
材料导论第十四章复合材料ppt课件
复合材料的种类
金属基
陶瓷基
按基体相分
聚合物基
水泥基
复 合 材
按增强相 的形态分
颗粒增强 纤维增强 晶须增强
碳纤维 玻璃纤维 有机纤维
复合纤维
料
编织物增强
按用途分
结构复合材料 承受载荷，作为承力结构使用
功能复合材料
电、磁、光、热、声、摩 擦、阻尼、化学分离性能
复合材料的特点
多相: 至少两相 复合效应：不仅保留了原组成材料的特色，而且
3、石墨/镁复合材料
这种材料密度低、线膨胀系数为零，尺寸的稳定性好，是金属基复合材料中具 有最高比强度和比弹性模量的复合材料。可在石墨纤维表面沉积TiB2，提高石 墨纤维的润湿性。
金属基复合材料
长纤维增强金属基复合材料
4、碳化硅/钛复合材料
碳化硅纤维比强度高、比模量高，高温强度高，耐热、耐氧化，与金属的反 应小，润湿性好。
主要应用于飞机发动机部件和涡轮叶片以及火箭发动机箱体材料。
5、氧化铝/铝复合材料
氧化铝纤维在氧化气氛中稳定，能在高温下保持其强度、刚度， 且硬度高，耐磨性好。这种复合材料具有高强度和高刚度，可用于 汽车发动机活塞和其他发动机零件。
金属基复合材料
1、氧化铝/铝复合材料
短纤维/晶须增强金属基复合材料 2、碳化硅/铝复合材料 3、氧化铝/镍复合材料
突出特点
性树脂基体—热塑性玻璃钢。
密度低：1.6～2.0g/cm3；
比强度高：较最高强度的合金钢还高3倍；
耐烧蚀
耐腐蚀
应用
航空航天工业：如雷达罩、机舱门、燃料箱、行李架和地板等。 火箭：发动机壳体、喷管。 汽车工业：如汽车车身、保险杠、车门、挡泥板、灯罩、内部装饰件等。 石油化工工业：如玻璃钢贮罐、容器、管道、洗涤器、冷却塔等
《SiC碳化硅》课件
废弃物资源化利用
对生产过程中的废弃物进行资源 化利用，降低对环境的影响。
THANKS
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光学性质
总结词
碳化硅具有优异的光学性能，可用于制造光学器件和激光器等。
详细描述
碳化硅是一种宽带隙半导体材料，具有优异的光学性能，能够吸收紫外线和蓝光等短波长光，并可在 高温下保持稳定的光学性能。因此，碳化硅在光学器件、激光器和LED等领域有广泛应用。
03
Sic碳化硅的应用
磨料和磨具
碳化硅作为磨料和磨具有着广泛的应 用，由于其硬度高、耐磨性好，常用 于磨削、研磨和抛光各种硬质材料。
详细描述
碳化硅具有很高的熔点和化学稳定性，能够在高达2800°C的高温下保持稳定， 同时对酸、碱和盐等化学物质具有很好的抗腐蚀性。
电绝缘性
总结词
碳化硅是一种优秀的电绝缘材料 ，适用于电子和电力行业。
详细描述
碳化硅在常温下的电绝缘性能非 常好，其电阻率极高，因此被广 泛应用于电子和电力行业的绝缘 材料。
切削性能。
在切割工具领域，碳化硅可以用 于制造锯条、切割片、切割刀等 ，用于切割各种硬质材料，如石
材、玻璃、陶瓷等。
在刀具领域，碳化硅可以用于制 造铣刀、钻头、车刀等，用于切 削金属材料，提高加工效率和刀
具寿命。
耐火材料和坩埚
碳化硅具有优良的高温性能，可以作为耐火材料和坩埚材料用于高温炉和熔炼设备 中。
详细描述
Sic碳化硅是由碳元素和硅元素组成的化合物，其晶体结构中，每个碳原子与四个硅原子形成共价键，形成了一种 坚固的、类似于金刚石的晶体结构。由于其独特的晶体结构和化学键合状态，Sic碳化硅展现出许多优异的物理和 化学性质。
发现与历史
总结词
碳化硅铝基复合材料
碳化硅铝基复合材料
碳化硅铝基复合材料是一种新型的高性能材料，具有优异的耐高温、耐磨损、
耐腐蚀等特性，因此在航空航天、汽车制造、机械加工等领域有着广泛的应用前景。
首先，碳化硅铝基复合材料具有优异的高温性能。
由于碳化硅具有高熔点和高
硬度，而铝基材料具有良好的导热性能，因此碳化硅铝基复合材料能够在高温环境下保持稳定的性能，适用于高温发动机零部件、航空航天器件等领域。
其次，碳化硅铝基复合材料具有出色的耐磨损性能。
碳化硅具有类似金刚石的
硬度，能够有效抵抗磨损，而铝基材料具有较好的韧性，使得碳化硅铝基复合材料在高速摩擦、磨损严重的工况下表现出色，适用于汽车发动机零部件、机械设备的磨损件等领域。
此外，碳化硅铝基复合材料还具有优异的耐腐蚀性能。
碳化硅具有较高的化学
稳定性，能够抵抗酸碱腐蚀，而铝基材料具有良好的抗氧化性能，因此碳化硅铝基复合材料能够在恶劣的化学环境下保持稳定的性能，适用于化工设备、海洋工程等领域。
总的来说，碳化硅铝基复合材料以其优异的高温性能、耐磨损性能和耐腐蚀性能，成为了各个领域中备受青睐的材料之一。
随着材料科学技术的不断发展，碳化硅铝基复合材料的性能和应用领域将得到进一步拓展，为各行各业带来更多的技术创新和发展机遇。
碳化硅颗粒增强铝
应用
在光学仪器上的应用
用碳化硅增强铝复合材料用于制造超轻 空间望远镜的支架，支承和副镜，使其质 量大为减轻。此外，在战术坦克的红外线 观测镜，发射控镜中，也使用碳化硅颗粒 增强铝。
碳化硅颗粒增强铝基复合材料
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碳化硅颗粒增强铝
设计思路 组织和性能 生产工艺 应用与前景
设计思路
铝基体
优点：含量最高 ，不仅重量轻，质地 坚，而且具有良好的延展性、导电性、 导热性、耐热性和耐核辐射性。 缺点：低强度、低刚度、不耐高温、 抗腐蚀性抗疲劳性低。
设计思路
碳化硅增强体（SiC）
生产工艺
4.粉末冶金法
优点：（1）增强体分 布均匀，晶粒细 （2）可减少 界面反应，具有优 异 力学性能。 缺点：（1）工艺繁琐 （2）组织不 均匀，孔洞率较大， 必须进行二次加工
应用
在航空航天上的应用
在航空航天工业中，碳化硅颗粒增强 铝被用来制造承重缩杆，直升机的导轨和 滑行着陆装置，导弹镶嵌结构，通用天线 架等。
生产工艺
1.真空压力浸透法
原理： 先将增强体制成预制件，再将预制件放入 位于承压容器的模具内，抽出预制件内的气体后 ，在真空和惰性气体的共同作用下，采用压力将 金属熔体由通道压入模具内，使之浸透预制件。 优点：（1）可直接制成复合零件，特别是形状复 杂的零件。 （2）浸渍在真空进行，无气孔，疏松， 缩孔等缺陷。 （3）工艺简单，参数易控制 缺点：设备比较复杂，工艺周期长，投资大，成 本 高。
生产工艺
3.挤压铸造法
原理：把碳化硅颗粒用适当的 粘结剂粘结，按照设计要求制 成 预制块放入浇铸模型中 ，预热到一定温度，然后浇入 基体金属液，立即加压，使熔 融的金属液浸透到预制块中， 在压力下凝固。 优点：（1）设备简单，工艺简 单，稳定性好，生产周期短。 （2）基本无界面反应， 无需表面热处理。 缺点：易出现气体或夹杂物， 缺陷较多。
碳化硅培训课件
—加强工艺管理 —努力提高各级管理人 员的专业业务素质和管 理水平
主
讲——胡风伟
神宁集团太西炭基工业有限公司—碳化硅厂
基层工艺管理存在的问题
对生产工艺的情况不了解，造成问题发现不及时、不准确； 数据上报中，原料、产量、产品指标有异常不进行分析，落 实不到位。当设备出现故障时没有分析影响生产的环节问题；
神宁集团太西炭基工业有限公司—碳化硅厂
碳化硅用途
1、磨料；绿碳化硅具较高的硬度和一定的韧性；多用于加工光学玻璃、 硬质合金、钛合金以及轴承钢的研磨抛光、高速钢刀具的刃磨等。黑碳 化硅多用于切割和研磨抗强度低的材料，如；有色金属、灰铸铁工件、 玻璃、陶瓷、石材和耐火制品；微粉磨料专用于轴承的超精磨、其特点 是磨削效率和精度高。 2、耐火材料：碳化硅具有很好的抗热震性能，因此是一种优质耐火材 料，按制品的生产工艺不同可分为再结晶碳化硅、制品、高温热压制品、 以氮化硅或粘土为结合剂的制品等，主要产品及用途有；高温炉窑构件、 支撑件、如匣体衬板等，在电炉中作加热式炉底、换热器、热电 偶套 管等；炼铁高炉用于出铁槽，铁水包内衬或碳化硅耐火砖等，焦化厂使 用碳化硅材料衬砌炽热焦炭用流槽，砌筑碳化室炉底等。 3、冶金行业：多用于各种冶炼的耐火内衬，炼钢脱氧剂，铸铁组织改 良等；比焦炭、硅粉等传统炼钢脱氧剂效果好，可使钢材质量提高；电 工行业：多用于电热原件高温半导体材料、远红外线板，避雷器阀片材 料等。化工行业利用碳化硅的稳定性制作各种化工管道、阀门等 。用 于电镀法将碳化硅微粉涂敷于汽（水）轮机叶轮上，可以大大提高叶轮 的耐磨性能，由于碳化硅具有优良的高温强度和抗氧化性能，它以成为 高温非氧化物陶瓷的主要原材料。
复合材料.PPT
钨合金穿甲弹芯
强韧化方法： 强韧化方法： 加入稀土元素等， ●成分优化 加入稀土元素等，达到细 化晶粒， 化晶粒，提高力学性能 ●对钨粉进行化学气相沉积，镀覆一层 对钨粉进行化学气相沉积， 均匀的金属镀层，使烧结时间缩短， 均匀的金属镀层，使烧结时间缩短，提 高强度， 高强度，改善韧性 ●研制变性能或变密度或两者兼顾的新 型钨合金弹芯，以适应侵彻多层装甲。 型钨合金弹芯，以适应侵彻多层装甲。
铀合金穿甲弹芯
●射击试验： 射击试验： GAU-8航炮铀合金穿甲弹在 航炮铀合金穿甲弹在800m外从 航炮铀合金穿甲弹在 外从 空中攻击22辆苏制 辆苏制T62坦克后上部，结 坦克后上部， 空中攻击 辆苏制 坦克后上部 果击毁8辆 重创7辆 果击毁 辆，重创 辆，有6辆需现场修 辆需现场修 理才可使用， 辆脱靶 辆脱靶。 理才可使用，1辆脱靶。
●1994年，瑞典国防研究院研究铝基复合 年 材料用作装甲的可行性，结果如下： 材料用作装甲的可行性，结果如下： 试验材料： 铝合金； 试验材料：6061和2014铝合金； 和 铝合金 增强体：氧化铝颗粒、碳化硅颗粒； 增强体：氧化铝颗粒、碳化硅颗粒； 试验结论： 试验结论：当6061-T6中强度铝合金 中强度铝合金 防护系数为1时 防护系数为 时，用15%（体积）氧化铝增 （体积） 强的铝基复合材料防护系数达1.23；用 强的铝基复合材料防护系数达 ； 30%（体积）碳化硅增强的铝基复合材料 （体积） 防护系数达1.68. 防护系数达
9.4.8 防弹陶瓷
陶瓷材料以其低密度、高硬度、 陶瓷材料以其低密度、高硬度、高模量 低密度 等特点， 等特点，在高速冲击下所表现出来的良好动 态性能， 态性能，在提高装甲防护能力方面发挥着越 来越重要的作用， 来越重要的作用，世界上许多国家都把抗弹 陶瓷作为一项尖端技术，加以广泛重视。 陶瓷作为一项尖端技术，加以广泛重视。
碳化硅颗粒增强铝
组织和性能
碳化硅颗粒增强铝基复合材料具有如下特点： （1）良好的力学性能：较高的强度、模量、硬度、较低的断 裂韧性 （2）良好的化学性能：耐高温性，抗氧化性，耐磨性和耐腐 蚀性 （3）具有良好的尺寸稳定性，可以在温度变化剧烈的环境中 使用 （4）具有各向同性，可以用传统铝合金材料的设计理论进行 结构设计； （5）可以利用传统的金属材料加工技术和设备来制造和进行 二次加工，因而可以降低成本；
设计思路
力学模型
3.有限元分析
将求解域看成是由许多小的在节点出互相连接的子域构 成，单元内部点的待求量通过选定的函数关系查插值求得。 单元划分越细，结果越精确。
基础方程
边界条件
近似求解
数值分析法
组织和性能
宏观上分布均匀，微观下观察，SiC颗粒主要分 布在树枝间和最后凝固的液相区，同时也有部分 存在于初生晶内部作为凝固的核心，即被初生晶 所吞陷。 碳化硅颗粒在金属中弥 散分布，细小而均匀分 布的纳米颗粒高教率地 占据空间，颗粒间距较 小．有效地控制晶粒长 大，使组织细小而均匀
生产工艺
1.真空压力浸透法
原理： 先将增强体制成预制件，再将预制件放入 位于承压容器的模具内，抽出预制件内的气体后 ，在真空和惰性气体的共同作用下，采用压力将 金属熔体由通道压入模具内，使之浸透预制件。 优点：（1）可直接制成复合零件，特别是形状复 杂的零件。 （2）浸渍在真空进行，无气孔，疏松， 缩孔等缺陷。 （3）工艺简单，参数易控制 缺点：设备比较复杂，工艺周期长，投资大，成 本 高。
生产工艺
4.粉末冶金法
优点：（1）增强体分 布均匀，晶粒细 （2）可减少 界面反应，具有优 异 力学性能。 缺点：（1）工艺繁琐 （2）组织不 均匀，孔洞率较大， 必须进行二次加工
碳化硅颗粒增强铝基复合材料
许婉芬 张文静 王笑尘 孙冬冬
目录
基体及性质
增强体及性质
复合（合成与制备方法）
复合后性能应用基体源自简介• 银白色轻金属。有延性和展性。 商品常制成棒状、片状、箔状、 粉状、带状和丝状。在潮湿空气 中能形成一层防止金属腐蚀的氧 化膜。铝粉和铝箔在空气中加热 能猛烈燃烧，并发出眩目的白色 火焰。易溶于稀硫酸、硝酸、盐 酸、氢氧化钠和氢氧化钾溶液， 不溶于水。相对密度2.70。熔点 660℃。沸点2327℃。铝元素在 地壳中的含量仅次于氧和硅，居 第三位，是地壳中含量最丰富的 金属元素。航空、建筑、汽车三 大重要工业的发展，要求材料特 性具有铝及其合金的独特性质， 这就大大有利于这种新金属铝的 生产和应用。 应用极为广泛。 •
增强体碳化硅物理特性
合成与制备方法
增强体碳化硅简介
• 碳化硅包括黑碳化硅和绿 碳化硅，其中：黑碳化硅 是以石英砂,石油焦和优质 硅石为主要原料,通过电阻 炉高温冶炼而成。其硬度 介于刚玉和金刚石之间,机 械强度高于刚玉,性脆而锋 利。绿碳化硅是以石油焦 和优质硅石为主要原料,添 加食盐作为添加剂，通过 碳化硅的硬度很大，具有优良 电阻炉高温冶炼而成。其 的导热和导电性能，高温时能 硬度介于刚玉和金刚石之 间,机械强度高于刚玉。 抗氧化。
基体铝简介 • 铝以其轻、良好的导电和导热性能、高反射性和 耐氧化而被广泛使用。做日用皿器的铝通常叫“ 钢精”或“钢种”。
增强体碳化硅简介
• 碳化硅又称金钢砂或耐火 砂。碳化硅是用石英砂、 石油焦(或煤焦)、木屑(生 产绿色碳化硅时需要加食 盐)等原料在电阻炉内经高 温冶炼而成。目前我国工 业生产的碳化硅分为黑色 碳化硅和绿色碳化硅两种， 均为六方晶体，比重为 3.20～3.25，显微硬度为 2840～3320kg/mm2。
碳化硅铝基复合材料
碳化硅铝基复合材料
碳化硅铝基复合材料（SiC-Al composites）是一种新型的结构材料，它具有高强度、高模量、高热稳定性和低热膨胀系数等优良特性，因此在航空、航天、化工等领域中得到
了广泛的应用。
碳化硅铝基复合材料主要由碳化硅（SiC）粉末、铝（Al）粉末、以及其他添加剂如增塑剂、增强剂等组成。
这些材料经过混合，然后在高温下进行烧结或热压制成具有复合性
能的材料。
其中碳化硅作为主要的增强相，因其具有高硬度、高热稳定性、耐腐蚀性等优
良物理化学特性，可以增强材料的耐热性和强度；铝则作为基体相，具有良好的可加工性
和导热性，可以提高材料的可加工性和传热性能。
碳化硅铝基复合材料具有很多优良特性，如高强度、高刚度、高耐热性、低热膨胀系数、耐腐蚀性好等。
其中，其高强度和高刚度主要是由于其增强相碳化硅的独特物理化学
特性，而其耐热性和低热膨胀系数则是由于其铝基体的质地和热处理工艺所决定的。
近年来，随着碳化硅铝基复合材料技术的不断发展，其应用范围也在不断扩大。
例如，在航空航天领域中，碳化硅铝基复合材料可以用于制造先进的高温结构材料和推进器材料；在化工领域中，它可以被用于制造耐高温、耐腐蚀的管道和设备。
尽管碳化硅铝基复合材料具有很多优良特性，但同时也存在一些局限性。
例如，其制
造工艺较为复杂，以及成本较高等。
另外，在碳化硅铝基复合材料的制备过程中，如果控
制不好工艺参数，容易出现气孔等缺陷，进而影响其性能。
综上所述，碳化硅铝基复合材料是一种应用前景广阔的材料，具有很多优良特性。
今后，随着科学技术的不断发展，碳化硅铝基复合材料的制备和应用将会得到进一步的提高
和拓展。
铝碳化硅介绍
一铝碳化硅简介铝碳化硅AlSiC（SICP/Al或Al/SiC、SiC/Al），是铝基碳化硅颗粒增强复合材料的简称，是一种颗粒增强金属基复合材料，采用Al合金作基体，按设计要求，以一定形式、比例和分布状态，用SiC颗粒作增强体，构成有明显界面的多组相复合材料，兼具单一金属不具备的综合优越性能，充分结合了陶瓷和金属铝的不同优势，实现了封装轻便化、高密度化等要求。
二材料性能AlSiC密度在2.95~3.1g/cm3之间，热膨胀系数（CTE）6.5~9ppm/℃，具有可调的体积分数，提高碳化硅体积分数可以使材料的热膨胀系数显著降低。
同时，铝碳化硅还具有高的热导率和比刚度，表面能够镀镍、金、银、铜，具有良好的铝碳化硅复合材料的比刚度是所有电子材料中最高的：是铝的3倍，铜的25倍，另外铝碳化硅的抗震性好，因此是恶劣环境（震动较大，如航天、汽车等领域）下的首选材料。
铝碳化硅复合材料已成为航空航天、国防、功率模块和其他电子元器件所需求的新型封装材料。
用于航空航天微波、功率放大模块等电子器件及模块的封装壳体或底座。
一方面AlSiC（铝基碳化硅）的热膨胀系数与半导体芯片和陶瓷基片实现良好的匹配，能够防止疲劳失效的产生,甚至可以将功率芯片直接安装到AlSiC（铝基碳化硅）基板上；另一方面AlSiC（铝基碳化硅）的热导率是可伐合金的十倍，芯片产生的热量可以及时散发。
这样，整个元器件的可靠性和稳定性大大提高。
■热膨胀系数等性能可通过改变其组成而加以调整，因此产品可按用户的具体要求而灵活地设计，能够真正地做到量体裁衣，这是传统的金属材料或陶瓷材料无法作到的。
■密度与铝相当，比铜和Kovar轻得多，还不到Cu/W的五分之一，特别适合于便携式器件、航空航天和其他对重量敏感领域的应用。
■比刚度（刚度除以密度）是所有电子材料中最高的：是铝的3倍，是铜的25倍，另外AlSiC（铝基碳化硅）的抗震性比陶瓷好，因此是恶劣环境（震动较大，如航天、汽车等领域）下的首选材料。
铝基复合材料(课堂PPT)
• 3 在电子和光学仪器中的应用 • 铝基复合材料,特别是 增强铝基复合材料,由于具
有热膨胀系数小、密度低、导热性能好等优点,适 合于制造电子器材的衬装材料、散热片等电子器 件。 颗粒增强铝基复合材料的热膨胀系数完全可 以与电子器件材料的热膨胀相匹配,而且导电、导 热性能也非常好。在精密仪器和光学仪器的应用 研究方面,铝基复合材料用于制造望远镜的支架和 副镜等部件。另外铝基复合材料还可以制造惯性 导航系统的精密零件、旋转扫描镜、红外观测镜、 激光镜、激光陀螺仪、反射镜、镜子底座和光学 仪器托架等许多精密仪器和光学仪器。
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• 4 在体育用品上的应用 • 铝基复合材料可以代替木材及金属材料来
制作网球拍、钓鱼竿、高尔夫球杆和滑雪 板等。用 颗粒增强铝基复合材料制作的自 行车链齿轮重量轻、刚度高、不易挠曲变 形,性能优于铝合金链齿轮。
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铝基复合材料的制造工艺
• 铝基复合材料的制备方法对材料的性能影响很大, 其成本也取决于材料的制造工艺,因此研究和发展 有效的制造工艺一直是铝基复合材料的重要研究 内容。
点之一。
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• 5疲劳与断裂韧性 • 铝基复合材料的疲劳强度一般比基体金属高,而断
裂韧性却下降。影响铝基复合材料疲劳性能和断 裂的主要因素有:增强物与基体的界面结合状态、 基体与增强物本身的特性和增强物在基体中的分 布等。 • 6热性能 • 增强体和基体之间的热膨胀失配在任何复合材料 中都难以避免,为了有效降低复合材料的热膨胀系 数,使其与半导体材料或陶瓷基片保持热匹配,常选 用低膨胀的 合金作为基体和采用不同粒径的颗粒 制备高体积分数的复合材料。
铝基复合材料
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组员：
目录
1、生产背景 2、结构组织 3、制造工艺 4、运用
压力铸造工艺 粉末冶金法 压力浸渗工艺 喷射共沉淀法 液态搅拌铸造法
生产背景
密度：为钢的1/3 强度：比纯铝和中碳钢都高 具有：较高的耐磨性
SiC铝基体复 合材料
高韧性
高塑性
高模量
高硬度
优点：这种工艺简单,但预制件中的气体不易在 凝固前排出而造成气孔与疏松,同时预制件也易产 生变形和偏移。
制造工艺
压力浸渗工艺图：
制造工艺
液态搅拌铸造法
基本原理：将SiC颗粒增强物直接加入到熔融的 铝合金中,通过一定方式的搅拌使颗粒均匀地分散 在基体熔体中,复合成颗粒增强铝基复合材料。复 合好的熔体可浇铸成锭坯、铸件等使用。 优点：工艺简单、生产效率高、制造成本低廉。 复合好的铸锭经重熔后,可精密压成各种型材、管 材、棒材等。是目前最成熟、最具竞争力、也是 工业化规模生产铝基复合材料的最主要的方法。
制造工艺
喷射共沉淀法
制造工艺
优点：
增强颗粒分布均匀 没有严重的界面反应 基体组织有快速凝固特征 呈细小等轴晶形态等优 YOU
2020/1/10
制造工艺
压力浸渗工艺
原理：压力浸渗工艺是先将增强体制成预制件, 再将预制件放入模具后,以惰性气体或机械装置为 压力媒体将铝液压入预制件的间隙,凝固后即形成 复合材料。
应用
在汽车领域的应用
美国的Duralcan研制出用SiC颗粒增强铝基复合材料制造汽 车制动盘,用其代替传统铸铁制动盘，使其重量减轻了60%~40%, 而且提高了耐磨性能,噪音明显减小,摩擦散热快; 同时该公司还用SiC颗粒增强铝基复合材料制造 了汽车发动机活塞和齿轮箱等汽车零部件,这种 汽车活塞比铝合金活塞具有较高的耐磨性、良 好的耐高温性能和抗咬合性能,同时热膨胀系数 更小,导热性更好。
应用
铸造SiC颗粒增强 A356和A357复合材料 可以制造飞机液压管、 直升机的起落架和阀 体等
应用
在精密仪器和光学 仪器的应用研究方面, 铝基复合材料用于制 造望远镜的支架和副 镜等部件。
SUCCESS
THANK YOU
2020/1/10
结构组织
SiC颗粒增强铝基复合 材料
碳化硅
颗粒状的铝
结构组织
石英砂
SiC 高温冶炼
石油焦(或煤 焦)
木屑
制造工艺
压力铸造法：颗粒预制块的制备和液态铝合金在一定压
力下渗入预制块中两部分。
制造工艺 粉末冶金法：
制造工艺
粉末冶金法是最早用来制造铝基复合的方法, 是一种比较成熟的工艺方法。
优点: 可将增强物颗粒和铝合金粉按任意比例 混合,而且混合均匀性好,不会出现偏析和偏聚, 制备的复合材料机械性能较高。 缺点： 粉末冶金法制造工艺及装备复杂,生产成 本高。
应用
在航空航天领域的应用 Cercast公司采用熔模铸造工艺研制成A357SiC20%Vol+ 复合材料,用该材料代替钛合金制造直径达180mm、重 17.3kg的飞机摄相镜方向架,使其成本和重量明显降低, 同时该复合材料还可用来制造卫星反动轮和方向架的支 撑架。 美国DWA公司用/6061SiC 25%p铝基复合材料代替7075 制造航空结构的导槽、角材，使其密度下降了17%，模 量提高了65%。