铝基复合材料
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；
金属基复合材料应用举例
金属基复合材料应用举例金属基复合材料是指以金属为基体，添加一种或多种增强相（如纤维、颗粒、片材等）来改善金属材料的性能和功能的一类材料。
金属基复合材料具有高强度、高韧性、高温稳定性等优点，因此在航空航天、汽车、船舶、电子等领域得到广泛应用。
以下是十个金属基复合材料的应用举例：1. 铝基复合材料：铝基复合材料由铝基体和增强相（如陶瓷颗粒、碳纤维等）构成，具有低密度、高强度、耐磨损等特点。
在航空航天领域，铝基复合材料被用于制造飞机机身、航天器传动系统等部件。
2. 镁基复合材料：镁基复合材料具有低密度、高比强度和良好的导热性能，广泛应用于航空航天、汽车、电子等领域。
例如，在汽车行业中，镁基复合材料被用于制造车身结构和发动机零部件，可以减轻车重，提高燃油效率。
3. 钛基复合材料：钛基复合材料由钛基体和增强相（如陶瓷颗粒、纤维等）构成，具有高强度、低密度和良好的耐腐蚀性能。
在航空航天领域，钛基复合材料被用于制造飞机发动机叶片、航天器外壳等高温部件。
4. 镍基复合材料：镍基复合材料由镍基体和增强相（如陶瓷颗粒、纤维等）构成，具有高温强度和良好的耐腐蚀性能。
在航空航天领域，镍基复合材料被用于制造航空发动机涡轮叶片、燃烧室等高温部件。
5. 铜基复合材料：铜基复合材料由铜基体和增强相（如碳纤维、陶瓷颗粒等）构成，具有高导电性和高热导率。
在电子领域，铜基复合材料被用于制造高性能散热器、电子封装材料等。
6. 钨基复合材料：钨基复合材料由钨基体和增强相（如碳纤维、陶瓷颗粒等）构成，具有高密度、高熔点和高强度。
在核工业领域，钨基复合材料被用于制造核反应堆材料、高温组件等。
7. 铁基复合材料：铁基复合材料由铁基体和增强相（如碳纤维、陶瓷颗粒等）构成，具有高强度和良好的耐磨性。
在机械制造领域，铁基复合材料被用于制造高性能齿轮、轴承等零部件。
8. 锆基复合材料：锆基复合材料由锆基体和增强相（如陶瓷颗粒、纤维等）构成，具有高温稳定性和良好的耐腐蚀性能。
铝基复合材料
铝基复合材料的制造工艺
连续纤维增强铝基复合材料的制造 1 粉末冶金法 2 高能-高速固结工艺 3 压力浸渗铸造工艺 4 液态金属搅拌铸造法
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粉末冶金法
粉末冶金法是最早用来制造铝基复合材料的方法,是 一种比较成熟的工艺方法。采用粉末冶金法时,首先将颗 粒增强物和铝合金粉末用机械手段均匀混合,进行冷压实, 然后加热除气,在液相线与固相线之间进行真空热压烧结, 得到复合材料的坯料,在将坯料进行挤压、轧制、锻造、 拉拔等二次加工就可制成所要的型材零件。
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常见铝基体
工业纯铝 铸造冶金变形铝合金（2014、2024、2124
等，且不选含Mn Cr的铝合金，因其产生脆 性相 ） 粉末冶金变形铝合金 铸造铝合金 新型铝合金
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复合材料增强基
分类： 连续的和非连续的纤维、晶须、颗粒。
特性： 高强度、高模量、高刚度、抗疲劳、耐
热、耐磨、抗腐蚀、热膨胀系数小、导电、 导热以及润湿性、化学相容性、易加工等。
硼纤维增强铝基复合材料用于航天飞机主舱体龙骨桁架和支柱
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二、短纤维增强铝基复合材料 特点：在室温和高温下的弹性模量有较大的提高，但线膨胀
系数由所下降，耐磨性改善，并具有良好的的导热性。
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2、碳—铝复合材料 特点：碳纤维的长度与直径比例对碳—铝复合材料的性能有很大
的影响（当长径比增大时，抗拉强度增大，增大到一定值时， 抗拉强度又开始减少）
金属基复合材料常用基体有铝、镍、镁、钛及其合 金。
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铝基复合材料基体
铝有许多特点,如质量轻、密度小、可塑性 好,熔点低制备工艺简单。
铝基复合技术容易掌握,易于加工，比强度 和比刚度高,高温性能好,更耐疲劳和更耐 磨,阻尼性能好,热膨胀系数低。
铝基复合材料的发展现状与研究样本
铝基复合材料的发展现状与研究样本铝基复合材料是以铝为基体材料，通过添加一定量的强化剂或增强材料制成的材料。
铝基复合材料具有优异的力学性能、耐热性能和耐腐蚀性能等特点，被广泛应用于航空航天、汽车、船舶等领域。
随着科技的不断进步，铝基复合材料的研究与发展也变得越来越重要。
目前，铝基复合材料的研究主要集中在以下几个方面。
首先，增强剂的研究。
铝基复合材料中的增强剂起到增加材料强度和刚度的作用。
目前常用的增强剂有陶瓷颗粒、纤维和纳米颗粒等。
通过改变增强剂的尺寸、形状和含量等因素，可以调控铝基复合材料的力学性能。
其次，界面的研究。
界面是铝基复合材料中起到连接基体和增强剂之间作用的关键部分。
研究表明，优化界面相互作用可以有效提高铝基复合材料的力学性能。
因此，界面改性成为当前铝基复合材料研究的热点。
此外，加工工艺的研究也是铝基复合材料发展的关键。
复合材料的加工工艺对于材料的力学性能和成本都具有重要影响。
目前，常用的加工工艺包括热压、挤压和等离子弧焊等。
通过优化加工工艺参数，可以制备出具有理想力学性能的铝基复合材料。
另外，近年来，铝基纳米复合材料也成为铝基复合材料研究的热点之一、铝基纳米复合材料是将纳米颗粒加入到铝基复合材料中，可以显著改善材料的力学性能和热性能。
这得益于纳米颗粒的小尺寸效应、高比表面积和界面效应等特点。
总体来说，铝基复合材料的研究与发展主要集中在增强剂的研究、界面的研究、加工工艺的研究和铝基纳米复合材料的研究等方面。
随着科技的不断进步和社会对材料性能的不断需求，铝基复合材料在实际应用中的发展前景将会更加广阔。
颗粒增强铝基复合材料的制备方法
颗粒增强铝基复合材料的制备方法大家好，今天咱们聊聊颗粒增强铝基复合材料的制备方法，这听上去可能有点高大上，不过别担心，我会把它说得简单易懂，甚至有点幽默，让你觉得像是在听一场轻松的故事会。
1. 什么是颗粒增强铝基复合材料？首先，咱们得了解一下啥是颗粒增强铝基复合材料。
说白了，这种材料就是在铝合金里加入一些颗粒，目的是让铝合金更强、更耐磨。
像什么？嗯，像在铝基“菜谱”里加点特别的调料。
就好比你做饭时加点盐和胡椒，能让味道更棒。
铝基复合材料的颗粒可以是各种各样的，比如碳化硅、氮化铝等等。
这些颗粒在铝里就像小卫兵，增强了铝的性能，让它在各种条件下都能表现出色。
2. 制备方法大揭秘好啦，既然知道了什么是颗粒增强铝基复合材料，那咱们就来看看怎么做它们。
这个过程其实有点像制作美味的泡面，得有步骤、有材料。
大致可以分为几个步骤：2.1 选择颗粒首先，选择合适的颗粒。
这个环节就像挑选食材，你得考虑颗粒的种类、大小和分布。
不同的颗粒会带来不同的效果，就像不同的配料会改变一道菜的风味。
比如，碳化硅颗粒可以增加硬度，而氮化铝颗粒则可以提高热导率。
选对了颗粒，就能让铝合金在各种应用中表现得更棒。
2.2 混合和熔炼接下来，就是混合和熔炼的过程。
这个环节有点像把各种材料搅拌在一起，确保颗粒均匀分布。
首先，把铝合金加热到一定的温度，使其熔化。
然后，把选好的颗粒加入熔融铝中，搅拌均匀。
这个步骤很关键，搅拌得不够均匀的话，颗粒可能会在铝合金中“散步”，导致性能不稳定。
想象一下，炒菜时油和调料如果不均匀，那味道可就差得多了。
2.3 成型和冷却最后，把混合好的铝合金倒入模具中，等待它冷却和凝固。
这个过程就像是给铝合金穿上一件新衣服，让它“定型”。
冷却的速度和温度都会影响最终的性能，所以这一步也要控制得当。
冷却得太快，可能会导致材料内部出现裂纹；冷却得太慢，又可能会影响硬度。
就像你在做蛋糕时，烤箱的温度和时间都要把握好，不然蛋糕就会不成型。
碳化硅铝基复合材料
Байду номын сангаас 应用
在汽车领域旳应用
美国旳Duralcan研制出用SiC颗粒增强铝基复合材料制造汽 车制动盘,用其替代老式铸铁制动盘，使其重量减轻了60%~40%, 而且提升了耐磨性能,噪音明显减小,摩擦散热快; 同步该企业还用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旳耐磨性、良 好旳耐高温性能和抗咬合性能,同步热膨胀系数 更小,导热性更加好。
制造工艺
喷射共沉淀法
制造工艺
优点：
增强颗粒分布均匀 没有严重旳界面反应 基体组织有迅速凝固特征 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旳间隙,凝固后即形成 复合材料。
应用
铸造SiC颗粒增强 A356和A357复合材料 能够制造飞机液压管 、直升机旳起落架和 阀体等
应用
在精密仪器和光学 仪器旳应用研究方面, 铝基复合材料用于制 造望远镜旳支架和副 镜等部件。
应用
在航空航天领域旳应用 Cercast企业采用熔模铸造工艺研制成A357SiC20%Vol+ 复合材料,用该材料替代钛合金制造直径达180mm、重 17.3kg旳飞机摄相镜方向架,使其成本和重量明显降低, 同步该复合材料还可用来制造卫星反动轮和方向架旳支 撑架。 美国DWA企业用/6061SiC 25%p铝基复合材料替代7075 制造航空构造旳导槽、角材，使其密度下降了17%，模 量提升了65%。
SiC铝基合金复合材料 ——制备工艺
组员：
目录
1、生产背景 2、构造组织 3、制造工艺 4、利用
铝基复合材料的制备及其热学性能研究
铝基复合材料的制备及其热学性能研究铝基复合材料又称为铝基复合材料，是由铝与另一种非金属或金属元素制得的材料，常用的非金属元素包括氧、硅、碳等，常用的金属元素包括钛、镁等。
铝基复合材料具有高强度、高刚度、轻量化、抗腐蚀性好等优点，在航空、车船制造、电子等领域有广泛的应用。
本文将介绍铝基复合材料的制备方法及其热学性能研究。
一、铝基复合材料的制备方法（一）机械合金化机械合金化是将两种或两种以上的粉末在高能球磨机中进行混合和反应的方法，使粉末中的原子和分子互相融合，形成均匀的合金混合物。
通过机械合金化方法可以制备出不同组分、不同形貌的复合粉末，从而制备出不同性能的铝基复合材料。
（二）热压法热压法是将预先压制得到的铝基复合材料粉末，在高温和高压条件下进行加热压实，使得不同粒子在原位形成连续增长的晶粒，最终形成密实的铝基复合材料。
（三）多相反应烧结法多相反应烧结法是将多种原始材料在高温下进行反应，形成不同的化合物，其中铝是主要的基体材料，其他化合物则填充在铝的孔隙中。
采用多相反应烧结法可以制备出不同性能的铝基复合材料。
二、铝基复合材料的热学性能研究（一）热膨胀性能热膨胀性是指材料在温度变化时线膨胀或线收缩的性质，是复合材料进行热设计的重要参数之一。
铝基复合材料的热膨胀性能受到基体铝和填充物的影响。
通常铝基复合材料的热膨胀系数比铝合金低，但高于陶瓷。
（二）热导率热导率是材料传导热量的能力，是衡量材料热学性能的重要指标之一。
铝基复合材料的热导率不仅取决于基体铝和填充物的种类和形态，还受到材料的制备方法和微观组织的影响。
（三）融合温度融合温度是指材料开始熔化的温度。
铝基复合材料的融合温度受到不同基体铝和填充物的影响。
通常情况下，铝基复合材料的融合温度比铝的融点要高。
（四）热稳定性热稳定性是指材料在高温状态下的稳定性，主要包括材料的热氧化稳定性和热环境稳定性。
铝基复合材料的热稳定性受到填充物的种类和形态的影响，一般情况下，填充物越稳定，铝基复合材料的热稳定性越好。
铝基复合材料的制备与性能研究
铝基复合材料的制备与性能研究铝基复合材料是一种结构轻、强度高的先进材料，因其具有良好的综合性能，广泛应用于飞机、航天器以及高速列车等领域。
本文将探讨铝基复合材料的制备方法以及其性能研究。
一、制备方法铝基复合材料的制备方法主要有粉末冶金法、热压力法和表面处理复合法等。
其中，粉末冶金法是一种常见的制备铝基复合材料的方法。
这种方法通过将金属粉末和增强相粉末混合，利用高温和高压进行烧结和热机械压实，使其形成均匀的复合结构。
热压力法则是将预先制备好的增强相附加在铝基体上，并在高压和高温下进行压实，使其与铝基体结合紧密。
表面处理复合法则是通过在铝基体表面进行化学处理，形成一层与增强相似的物质，再将增强相粘贴在其上，通过热处理将其牢固结合。
二、性能研究铝基复合材料具有良好的性能，主要表现在以下几个方面：1. 机械性能：铝基复合材料的机械性能优异，强度高、硬度大。
这主要得益于增强相的加入，使其成为一种具有强韧性的材料。
通过对不同增强相的选择和控制，可以调节铝基复合材料的力学性能，使其适用于不同的工程领域。
2. 热性能：铝基复合材料的热导率相对较低，热膨胀系数相对较小。
这使得铝基复合材料在高温环境下具有稳定的性能，并能够抵抗热膨胀引起的变形和应力。
3. 导电性：铝基复合材料具有优良的电导性能，可以广泛应用于电子器件和导电材料领域。
增强相的加入可以提高铝基复合材料的导电性，进而提高其在导电领域的应用性能。
4. 耐腐蚀性：铝基复合材料具有较好的耐腐蚀性能，能够抵抗酸碱等腐蚀介质的侵蚀。
这使得铝基复合材料在化学工业等领域具有广泛的应用前景。
在铝基复合材料的性能研究中，可以通过各种表征手段来评估材料的性能。
例如，利用扫描电子显微镜（SEM）来观察材料的微观形貌和界面结构；利用X射线衍射（XRD）来分析材料的晶体结构和相组成；利用力学测试方法来评估材料的强度和硬度等。
这些手段的综合运用可以全面地评价铝基复合材料的性能，并为其进一步的应用研究提供指导。
铝基复合材料的分类
铝基复合材料的分类铝基复合材料是指以铝为基体材料，通过添加一种或多种增强材料，经过加工制备而成的一种具有优良性能的复合材料。
铝基复合材料广泛应用于航空航天、汽车、船舶、电子等领域，具有重量轻、强度高、刚性好、耐热性好等优点。
根据不同的增强材料和制备工艺，铝基复合材料可以分为以下几类：1. 碳纤维增强铝基复合材料碳纤维增强铝基复合材料是将碳纤维作为增强材料与铝基体材料相结合而成。
碳纤维具有优异的机械性能和热稳定性，能够显著提高铝基复合材料的强度和刚度。
碳纤维增强铝基复合材料在航空航天领域得到广泛应用，如飞机结构件、导弹外壳等。
2. 碳化硅颗粒增强铝基复合材料碳化硅颗粒增强铝基复合材料是将碳化硅颗粒作为增强材料与铝基体材料相结合而成。
碳化硅具有高硬度、高熔点和良好的耐磨性，可以显著提高铝基复合材料的耐磨性和高温性能。
碳化硅颗粒增强铝基复合材料广泛应用于汽车发动机缸套、摩擦制动器等高温摩擦部件。
3. 碳纳米管增强铝基复合材料碳纳米管增强铝基复合材料是将碳纳米管作为增强材料与铝基体材料相结合而成。
碳纳米管具有优异的力学性能和导电性能，能够显著提高铝基复合材料的强度和导电性能。
碳纳米管增强铝基复合材料在电子领域得到广泛应用，如电子封装材料、散热器等。
4. 陶瓷颗粒增强铝基复合材料陶瓷颗粒增强铝基复合材料是将陶瓷颗粒作为增强材料与铝基体材料相结合而成。
陶瓷颗粒具有高硬度、高耐磨性和耐腐蚀性，可以显著提高铝基复合材料的硬度和耐磨性。
陶瓷颗粒增强铝基复合材料广泛应用于机械制造领域，如轴承、齿轮等耐磨件。
铝基复合材料根据不同的增强材料可以分为碳纤维增强铝基复合材料、碳化硅颗粒增强铝基复合材料、碳纳米管增强铝基复合材料和陶瓷颗粒增强铝基复合材料等多种类型。
这些铝基复合材料在不同领域具有广泛的应用前景，将为相关行业的发展带来巨大的推动力。
未来，随着科技的不断进步和材料制备技术的不断改进，铝基复合材料的性能将会进一步提升，为各行各业的发展提供更多可能性。
铝基复合材料
目录一、复合材料综述 (2)1.1 复合材料简介 (2)1.2 复合材料的分类 (2)二、金属基复合材料 (2)2.1 金属基复合材料的分类 (2)2.1.1 铝基复合材料 (3)2.1.2 镍基复合材料 (3)2.1.3 钛基复合材料 (3)2.2 金属基复合材料的性能 (3)三、铝基复合材料 (3)3.1 铝基复合材料的分类 (4)3.2 铝基复合材料增强相 (4)3.2.1纤维增强 (4)3.2.1.1 硼纤维 (4)3.2.1.2 碳纤维 (5)3.2.1.3 碳化硅纤维 (5)3.2.2 晶须增强 (5)3.2.3 颗粒增强 (5)3.3 铝基复合材料的基体 (6)四、铝基复合材料的制备 (6)4.1 粉末冶金法 (6)4.2 高能-高速固结法 (6)4.3 压力浸渗铸造法 (7)4.4 液态金属搅拌铸造法 (7)4.5 半固态搅拌复合铸造 (7)4.6 反应自生成法 (8)五、铝基复合材料的应用 (8)5.1 在汽车领域的应用 (8)5.2 在航空航天领域的应用 (9)5.3 在电子和光学仪器领域的应用 (9)5.4 在体育用品上的应用 (9)一、复合材料综述1.1 复合材料简介复合材料（Composite materials）是应现代科学发展需求而涌现出的具有强大生命力的材料，是由两种或两种以上不同性质的材料，通过各种工艺手段，在宏观上组成具有新性能的材料。
1.2 复合材料的分类复合材料按其组成分为金属与金属复合材料、金属与非金属复合材料、非金属与非金属复合材料。
按其结构特点又分为纤维增强复合材料、夹层复合材料、细粒复合材料、和混杂复合材料。
60年代，为满足航空航天等尖端技术所用材料的需要，先后研制和生产了以高性能纤维为增强材料的复合材料，这种复合材料按基体材料不同，通常分为聚合物基（或树脂基）复合材料（PMCs）、金属基复合材料（MMCs）和陶瓷基复合材料（CMCs）。
其使用温度分别达250～350℃、350～1200℃和1200℃以上。
军用铝基复合材料类型
军用铝基复合材料类型一、引言铝基复合材料是一种由铝基体和增强体组成的复合材料，具有优异的力学性能、物理性能和化学性能，因此在航空、航天、军事等领域得到了广泛的应用。
本文将介绍军用铝基复合材料的类型、特点以及在军事领域的应用。
二、铝基复合材料的类型根据增强体的不同，铝基复合材料可分为颗粒增强型和纤维增强型两类。
1.颗粒增强型铝基复合材料颗粒增强型铝基复合材料是以铝或铝合金为基体，加入增强颗粒，如SiC、TiB2、BN等，通过熔融法制备而成的一种复合材料。
该材料具有较高的强度、硬度、耐磨性和耐蚀性，适用于制作承受高载荷的零部件。
2.纤维增强型铝基复合材料纤维增强型铝基复合材料是以铝或铝合金为基体，加入增强纤维，如SiC、B4C、Al2O3等，通过热压法或挤压法制备而成的一种复合材料。
该材料具有更高的强度、硬度、耐磨性和耐蚀性，适用于制作承受高载荷、高温和恶劣环境的零部件。
三、铝基复合材料的特点1.高强度、高硬度、高耐磨性：铝基复合材料具有高的强度、硬度和耐磨性，能够承受高载荷和恶劣环境的考验。
2.良好的尺寸稳定性：铝基复合材料具有稳定的尺寸和良好的热稳定性，能够在高温环境下保持性能稳定。
3.良好的耐蚀性：铝基复合材料具有较好的耐蚀性，能够在恶劣环境下保持长期使用。
4.良好的加工性能：铝基复合材料具有良好的加工性能，可以进行切削、钻孔、弯曲等加工操作。
四、铝基复合材料在军事领域的应用铝基复合材料因其优异的性能和广泛的应用，在军事领域中也得到了广泛的应用。
下面将介绍铝基复合材料在军事领域的应用情况。
1.飞机结构材料铝基复合材料具有优异的力学性能和尺寸稳定性，适用于制作飞机结构材料。
例如，碳纤维增强铝基复合材料可以用于制作飞机框架、机身、机翼等部位的结构件，具有高的比强度和比模量，能够减轻重量、提高结构效率。
此外，颗粒增强型铝基复合材料也可以用于制作飞机零部件，如发动机叶片、齿轮等。
2.装甲防护材料铝基复合材料具有高的强度和硬度，能够有效地抵御弹药攻击。
铝基复合材料
铝基复合材料
铝基复合材料是一种由铝合金基体与其他材料（如陶瓷、碳纤维等）组成的复
合材料。
它具有优异的性能和广泛的应用领域，被广泛应用于航空航天、汽车制造、电子设备等领域。
本文将介绍铝基复合材料的组成、性能和应用。
首先，铝基复合材料的组成主要包括铝合金基体和强化相。
铝合金基体通常具
有较高的强度和韧性，而强化相则能够进一步提高材料的性能。
强化相可以是陶瓷颗粒、碳纤维等，通过与铝合金基体的复合，形成了具有优异性能的铝基复合材料。
其次，铝基复合材料具有优异的性能。
首先，它具有较高的比强度和比刚度，
能够满足高强度、轻量化的要求。
其次，铝基复合材料具有良好的耐热性和耐腐蚀性，适用于高温、腐蚀性环境下的使用。
此外，铝基复合材料还具有良好的热传导性和导电性，适用于需要导热、导电的场合。
最后，铝基复合材料还具有良好的加工性能，能够满足复杂零部件的加工要求。
最后，铝基复合材料具有广泛的应用领域。
在航空航天领域，铝基复合材料被
广泛应用于飞机结构件、发动机零部件等领域，能够满足航空航天领域对于高强度、轻量化材料的需求。
在汽车制造领域，铝基复合材料被应用于汽车车身、发动机零部件等领域，能够提高汽车的燃油经济性和安全性。
在电子设备领域，铝基复合材料被应用于手机壳、电脑外壳等领域，能够提高产品的强度和耐用性。
综上所述，铝基复合材料具有优异的性能和广泛的应用领域，是一种具有广阔
发展前景的新型材料。
随着材料科学技术的不断发展，铝基复合材料将会在更多领域得到应用，并为人类社会的发展做出更大的贡献。
铝基复合材料
铝基复合材料
铝基复合材料是一种由铝基合金与其他材料组成的复合材料。
它具有轻质、高强度、高刚度、耐磨性好、耐腐蚀性好等优点，在航空航天、汽车、船舶等领域有广泛的应用。
铝基复合材料的制备方法包括粉末冶金法、溶液法、电化学方法等。
其中最常用的方法是粉末冶金法。
该方法是将铝基合金粉末与其他材料的粉末混合，并通过热压或热处理等工艺将其固化在一起。
这种方法制备的铝基复合材料具有均匀分布的颗粒和较好的界面结合性能。
铝基复合材料的优点之一是其轻质。
铝是一种密度较小的金属，因此铝基复合材料具有较低的密度，可以显著减轻结构的重量。
这对于需要提高载荷能力的应用非常有益。
此外，铝基复合材料的强度和刚度也很高，可以满足复杂工况下的使用要求。
另一个优点是其耐磨性好。
铝基合金具有良好的耐磨性能，而与其他材料组合后，其耐磨性能更加突出。
这对于一些需要面对高速摩擦或重负荷情况的部件来说是非常重要的。
例如，在汽车制动系统中使用铝基复合材料可以提高刹车片的耐磨性和散热性能，从而提高制动效果。
此外，铝基复合材料还具有良好的耐腐蚀性能。
铝本身具有较好的耐腐蚀性，与其他材料组合后，能够更好地抵抗酸碱腐蚀等恶劣环境的侵蚀。
这使得铝基复合材料在海洋工程、化工设备等领域有广泛的应用。
综上所述，铝基复合材料具有轻质、高强度、高刚度、耐磨性好、耐腐蚀性好等优点。
随着科学技术的发展，铝基复合材料在航空航天、汽车、船舶等领域的应用前景也会越来越广阔。
铝基复合材料的制备和性能研究
铝基复合材料的制备和性能研究一、引言铝基复合材料是一种由铝和其他金属、陶瓷等材料复合而成的材料。
它具有较高的强度、刚度和耐热性能，在航空、航天、汽车、机械等领域广泛应用。
本文将分别从制备和性能研究两个方面，探讨铝基复合材料的制备及其性能研究进展。
二、铝基复合材料的制备1. 复合方法铝基复合材料的制备主要包括机械合金化、热扩散、熔融浸渍、等离子喷涂等方法。
（1）机械合金化法机械合金化法是一种通过机械力将两种或多种材料混合在一起，形成复合材料的方法。
该方法制备速度快、成本低，但容易出现氧化等问题，限制了其在实际应用中的发展。
（2）热扩散法热扩散法是一种将两种或多种材料放在一起，在高温下进行扩散反应，形成复合材料的方法。
该方法制备的复合材料结合强度高、纯度高，但制备难度较大、成本较高。
（3）熔融浸渍法熔融浸渍法是一种将一种材料浸渍于另一种材料的熔体中，然后冷却形成复合材料的方法。
该方法制备的复合材料渗透性好、组织致密，但制备过程较为繁琐。
（4）等离子喷涂法等离子喷涂法是一种利用等离子体喷涂技术，将粉末材料喷涂到基体材料表面形成复合材料的方法。
该方法制备速度快、成本低，但制备的复合材料强度较低。
2. 复合材料组成铝基复合材料的组成可分为金属基复合材料、陶瓷基复合材料和有机基复合材料三类。
（1）金属基复合材料金属基复合材料制备简单，性能优异，比如钨/铝、钼/铝等合金材料具有很好的强度和耐热性能，广泛应用于航空航天和核工业等领域。
（2）陶瓷基复合材料陶瓷基复合材料具有硬度大、耐热性好等特点，目前已广泛应用于汽车刹车盘、磨料磨具、人工关节等领域。
常用的陶瓷基复合材料有氧化铝/铝、碳化硅/铝等材料。
（3）有机基复合材料有机基复合材料是以有机高分子为基体，使用纤维或颗粒作为增强材料，常用的有聚偏二氟乙烯（PVDF）基复合材料等。
三、铝基复合材料的性能研究铝基复合材料的性能研究主要包括力学性能、热性能、冲击性能、耐腐蚀性能等方面的研究。
铝基复合材料
目录一、引言 (1)二、铝基复合材料的基本成分 (1)三、铝基复合材料的性能 (1)3.1 低密度 (1)3.2 良好的尺寸稳定性 (1)3.3强度、模量与塑性 (2)3.4耐磨性 (2)3.5疲劳与断裂韧性 (2)3.6热性能 (2)四、铝基复合材料的应用 (3)4.1 在汽车领域的应用 (3)4.2 在航空航天领域的应用 (3)4.3 在电子和光学仪器中的应用 (3)4.4 在体育用品上的应用 (4)五、铝基复合材料的制造工艺 (4)5.1 粉末冶金法 (4)5.2 高能-高速固结工艺 (4)5.3 压力浸渗工艺 (5)5.4 反应自生成法 (5)5.5 液态金属搅拌铸造法 (5)5.6 半固态搅拌复合铸造 (5)六、铝基复合材料的研究的热点及发展趋势 (6)6.1铝基复合材料的研究的热点 (6)6.1.1纳米相增强铝基复合材料 (6)6.1.2碳管纳米增强铝基复合材料 (6)6.2铝基复合材料的发展趋势 (7)铝基复合材料的综述摘要：本文较为详细的介绍了铝基复合材料的性能、应用及其制造工艺，并指出了铝基复合材料的发展趋势。
关键词: 铝基复合材料; 性能; 应用; 工艺；发展趋势一、引言复合材料是应现代科学发展需求而涌现出的具有强大生命力的材料，它由两种或两种以上性质不同的材料通过各种工艺手段复合而成。
复合材料可分为三类：聚合物基复合材料（PMCs）、金属基复合材料（MMCs）、陶瓷基复合材料（CMCs）。
金属基复合材料基体主要是铝、镍、镁、钛等。
铝在制作复合材料上有许多特点,如质量轻、密度小、可塑性好,铝基复合技术容易掌握,易于加工等。
此外,铝基复合材料比强度和比刚度高,高温性能好,更耐疲劳和更耐磨,阻尼性能好,热膨胀系数低。
同其他复合材料一样,它能组合特定的力学和物理性能,以满足产品的需要[1]。
因此,铝基复合材料已成为金属基复合材料中最常用的、最重要的材料之一。
按照增强体的不同,铝基复合材料可分为纤维增强铝基复合材料和颗粒增强铝基复合材料。
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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内容摘要本次原位铝基纳米复合材料课程设计主要包括四个任务，即原位铝基纳米复合材料在国内外的应用和研究现状，原位铝基纳米复合材料的制备技术，原位铝基纳米复合材料的性能（其中包括力学性能，磨损性能，热学性能，和蠕变性能）以及原位铝基纳米复合材料制备及应用中存在的关键技术问题。
目录一.原位铝基纳米复合材料的国内外应用及研究现状 (3)1.1 原位铝基复合材料的定义 (3)1.2 原位铝基纳米复合材料在国内外的应用 (3)1.3 原位铝基纳米复合材料的研究现状 (4)二.原位铝基纳米复合材料制备技术 (5)2.1气-液反应制备工艺 (5)2-2 固-液反应制备工艺 (7)2-3固-固反应制备工艺 (7)三. 原位铝基纳米复合材料的性能 (8)3.1 力学性能 (8)3.2 磨损性能 (9)3.3 热学性能 (12)3.4 蠕变性能 (16)四.原位铝基复合材料制备及应用中存在的关键技术问题 (17)参考文献 (17)一.原位铝基纳米复合材料的国内外应用及研究现状1.1 原位铝基复合材料的定义复合材料(composite materials)是由两种或两种以上的材料通过先进的材料制备技术组合而成的性能优异的新材料。
一般来说，复合材料由基体和增强材料组成。
它既能保留原组成材料的主要特色，并通过复合效应获得原组分所不具备的性能。
[1]金属基复合材料(MMCs)是以金属或合金为基体，以金属或非金属线、丝、纤维、晶须或陶瓷颗粒组合为增强相的非均质混合物。
在金属基复合材料中，铝基复合材料具有更高的比强度、比模量和低的热膨胀系数，尤其是弥散增强的铝基复合材料，不仅具有各向同性特征，而且具有可加工和价值低廉的优点。
在金属基复合材料制备过程中，往往会遇到增强材料与金属基体之间的相容性问题。
如果增强体能从金属基体中直接原位生成，则相容性问题可以得到很好的解决。
因为原位生成的增强体与金属基体界面结合良好，生成相的热力学稳定性好，不存在基体与增强体之间的润湿和界面反应等问题。
[2]原位铝基复合材料,是利用混合体中组分之间的化学反应,生成一种或多种高硬度和高熔点增强相,均匀分布于铝合金基体上,达到强化基体的作用。
由于增强相是反应合成的,内生于基体之中,因而具有许多外加强化相强化铝基复合材料所不具有的独特优点[3]：1) 增强体在铝基体上原位形核、长大,具有强界面结合、良好的相容性。
2) 通过选择反应物来控制增强相种类、大小和数量,并可以通过工艺来控制其大小和分布,不易出现增强相的团聚或偏析。
3) 省去了增强物的预处理,简化了工艺流程,成本也相对降低。
4) 增强相颗粒细小,往往处于微米级或微米以下,能保证铝基复合材料不但有良好的韧性和高温性能,而且有很高的强度和弹性模量。
5) 能与铸造工艺结合,直接制造出形状复杂、尺寸变化大的近终形产品。
1.2 原位铝基纳米复合材料在国内外的应用在航空航天方面，A356和A357／SiC颗粒增强铝基原位复合材料可制造飞机液压管，直升飞机支架和阀体。
2099铝合金+25％SiC材料可以制造火箭发动机零件。
美国DWA特种复合材料公司用f(SiCp)25％增强6061铝合金基复合材料代替7075铝合金生产宇航结构导槽、角材，其密度下降了17％，用A357合金+f(SiC)20％可以制造坦克火力控制镜的基片和导弹机翼。
在汽车制造方面，几乎所有的欧美汽车制造厂，在研究采用金属基复合材料制造制动盘、制动鼓。
国内已将铝基复合材料应用于刹车轮，使其重量减少了30％～60％，且导热性大大改善。
颗粒增强铝基原位复合材料还可用于制造自行车、医疗器具、运动器械等其他高性能要求的零部件。
尤其现在研究较多的碳化硅颗粒增强铝基复合材料性能优异，用作功能材料，可望在机械、冶金、建材、电力等工业部门得到更广泛的应用。
[4]1.3 原位铝基纳米复合材料的研究现状铝基复合材料的研究开始于上世纪50年代。
近20年来，从理论上、技术上都取得了较大成就。
第一代铝基复合材料用于受力不大的简单零件，如方向舵，减轻重量约20%；第二代铝基复合材料用于机翼、垂直安定面等受力较大的零件，可减轻重量约30%；第三代铝基复合材料用于机身，可减轻重量约50%。
现今铝基复合材料已广泛用于航空航天、汽车和休闲物品。
铝基纳米复合材料的密度一般在2.8g/cm3左右，基本上与一般铝合金相当，比钢低2/3，同等几何尺寸的零件，其重量仅为钢制品的1/3左右；颗粒增强的铝基纳米复合材料，其强度在400-700MPa，与一般结构钢相当；颗粒增强的铝基纳米复合材料弹性模量E约为80-140GPa，其比刚度（E/P）比一般铝合金高约60%，是钢铁材料的1.5-2倍。
近年来，国内外科研工作者对CNTs／A1基复合材料的制备工艺、性能、组织结构等多方面内容进行了广泛而深入的研究，在CNTs对铝基体力学性能、耐磨性、电学性能、热稳定性等方面影响进行了探讨，极大推进了CNTs／A1基复合材料的研究和应用进程。
例如，成会明等[5]通过在室温下冷压成型后再真空热压处理的工艺制备了CNTs／A1基复合材料，当热压温度为380℃时，复合材料硬度可达2．21GPa，是纯铝金属的15倍左右，比相同条件下热挤压的铝块硬度高36．4％。
An等[6]采用热压法制备的CNTs／Al复合材料显示出良好的减磨抗磨效果。
Kuzumaki等[7]用粉末冶金法经热压一热挤压工艺制备的CNTs／Al复合材料经873K退火50h和100h后，抗拉强度和延伸率分别保持在80MPa和25％左右不变，表现出良好的热稳定性；而相同处理条件下纯铝的抗拉强度由85MPa降至47MPa，延伸率从40％提高到80％。
Xu等[8]用热挤压法制备的CNTs／Al复合线材显示出优越的低温导电性能。
Zhou等[9]采用无压渗透法制备的20％CNTs／A1基复合材料布氏硬度为170并显示出良好的耐磨性。
George等[10]通过粉末冶金法制备的MWNTs／A1复合材料达到了抗拉强度150MPa、屈服强度99MPa、杨氏模量85．85GPa的性能，SWNTs／K2ZrF6／A1达到了抗拉强度181MPa、屈服强度98．7MPa、杨氏模量93．7GPa。
目前铝基复合材料的增强相主要是颗粒、晶须（短纤维）及连续纤维。
表1-1[11]列出了铝基复合材料的常用增强相及碳纳米管的性能指标。
由表1-1可知，碳纳米管与其他增强相相比有很多优越的性能，如：其密度较低，满足复合材料轻量化要求；其抗拉强度与弹性模量很高，对于提高复合材料的力学性能有一定帮助。
此外，碳纳米管还具有十分优越的性能，为制备高性能的铝基复合材料提供了新的方向。
二.原位铝基纳米复合材料制备技术原位反应生成铝基复合材料发展至今，已逐渐形成几种不同的制备方法和工艺。
根据参与合成增强体的两个反应组分的状态，可将现有的制备工艺方法分为气-液，固-液和固-固反应三类。
2.1气-液反应制备工艺（1）VLS法VLS法是由Koczak和Kuma等人在1989年发明并申请美国专利的。
该法的基本原理是：在高温下，用气体分解得到某种元素，此种元素能与合金液中的某种元素起反应生成硬质相颗粒，从而制备金属基复合材料。
该工艺的具体过程为：先在真空条件下熔炼A1．Ti合金，接着向真空室内充入纯净的氩气(传输介质)，当升高到适当的处理温度后，将纯净的含碳或含氮气体吹入A1．Ti熔体中，由吹入气体分解的碳或氮与合金熔体中的钛反应生成TiC或TiN的增强相[12]。
由此可见；VLS法一般包括如下两个过程：a．气体的分解：CH4(g)一C(s)+2H2(g)2NH3(g)-N2(g)+3H2(g)b．气体与合金的化学反应及增强颗粒的形成：C(s)+A1．Ti(1)一Al(1)+TiC(s)N 2(g)+Al-Ti(1)-Al(1)+TiN(s)+AlN(s)其过程参数包括反应温度、合金元素种类、反应气体成分及浓度等，为了保证上述两过程的顺利进行，一般要求合金熔体温度较高以及气．液两相接触面积尽可能大，并应采取适当措施抑制TiAl3和A14C3等有害化合物的产生[13]。
（2）合金熔体直接氧化法(DIMox。
M、．DIMOX(Direct Melt Oxidation)法是由美国的Lanxide公司开发的一种制备金属一陶瓷复合材料新的合成路线。
在该方法中，增强相靠熔体的直接氧化而来，即将金属液(如Al，Ti和zr等)在高温下直接暴露于空气中，使其表面氧化生成一层氧化膜，氧化层由于温度梯度而产生裂纹，里层的金属液通过氧化层的微型小缝向上毛细扩散，与氧继续反应，随氧化层厚度增加，金属液的毛细扩散阻力增大，到某一时刻扩散停止，氧化反应也就结束，生成的氧化物即为增强相或为基体[14]。
为了保证金属氧化反应的不断进行，Newkirk等人认为，在铝中加入一定量的Mg，Si等合金元素，可破坏表层A1203膜的连续性，以保持铝液与已形成的A123之间的显微通道畅通，并可降低液态铝合金的表面能，从而增强生成的A1203与铝液的相容性，这样使得氧化反应能不断地进行下去。
目前，有关DIMOx法的研究包括A1203形成的反应动力学和材料显微组织结构分析等。
该法的主要优点是能够形成比较复杂、致密度高的复合材料，其性能可以设计，以满足各种应用对性能的要求[15]。
（3）反应自发浸渗法(spontaneous Infiltration Technique)反应自发浸渗又称无压浸渗(Pressureless Infiltration)，也是由Lanxide公司在1989年提出的专利技术。
该工艺是合金熔体在向多孔固体预制体浸渗的同时，金属熔体与预制体反应生成尺寸细小、热稳定性高的陶瓷增强相的工艺。
其实质是将基体合金和含增强体组分的原料一起放入可控气氛加热炉中，加热到基体合金液相线以上温度，合金熔体自发浸渗到颗粒层或预制块中，通过化学反应形成所需要的增强体[16]。
在此工艺中，同时存在两个反应过程：一是液态金属在环境气氛的作用下向陶瓷预制件中的渗透；二是液态金属与周围气体反应生成新的增强粒子。
Taheri_Nassaj等用TiN、TiCo．3No．7、TiCo．5No．5，TiCo．7No．3与B粉作原料，成功地制备出Al／TiB2复合材料。
（4）反应喷射沉积法(RAD)该工艺是在DlMOXTM法和喷射沉积工艺的基础上发展起来的。
它是利用一个特殊的液体喷射分散装置，在氧化性气氛中，将铝液分散成大量细小的液滴，使其表面氧化生成A1203膜。
这些带有A1203膜的液滴在沉积过程中，相互碰撞使表层A1203膜破碎分散，同时内部Al液迅速冷却凝固，从而形成具有弥散分布A1203粒子增强的铝基复合材料129J。
该方法主要用于耐磨、耐热复合涂层的制备2-2 固-液反应制备工艺固一液反应法是目前研究较广的一种复合工艺。