铝基复合材料.

要的材料之一。
常见铝基体
（1）工业纯铝 （2）铸造冶金变形铝合金（常见有2014、2024、2124 等，且不含Mn、Cr的铝合金，因其产生脆性相 ） （3）粉末冶金变形铝合金 （4）铸造铝合金
（5）新型铝合金
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、
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。
高能-高速固结工艺
在短时间内使陶瓷颗粒和铝合金粉末的混合物受到 高脉流的放电作用后，迅速提高能量，并在较小外 力作用下，使之固结成复合材料的工艺。
优点：
高能量高速度脉冲有利于将冷模中的导电粉体 快速加热到指定温度，从而控制相变和组织粗
化，这是常规粉末冶金工艺无法实现的。高能高速固结工艺可使复合材料的相对密度达95%以 上。
压力浸渗工艺
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
铝基复合材料的应用Βιβλιοθήκη Baidu
1、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40%~60%，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了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、
2 、在航空航天领域的应用
Cercast公司采用熔模铸造工艺研制成A357
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。
后即形成复合材料。 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。
液态金属搅拌铸造法
液态金属搅拌铸造法的基本原理是将颗粒增强物直接加 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。这种工艺简
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。
它是目前最成熟、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。
铝合金复合材料的结构与性能
碳纤维增强铝基复合材料结构
Ⅰ、用液态浸渍法制备（概念） 其铝基中无方向性，表明具有各向异性。 Ⅱ、用固态热压法制备（概念） 其铝基中含有纤维，表明具有较高拉伸强度。
（三）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）
（四）晶须和颗粒增强铝基复合材料
特点：优异的性能，制造方法简单，增强体主要是碳化硅和氧 化铝。 碳化硅：随它的含量增加，抗拉强度和弹性模量都增加氧化铝： 比强度和比刚度高。
易加工等。
铝基复合材料的增强纤维有硼纤维，碳纤维，碳化硅纤 维等。
铝复合材料的种类与分类

铝合金材料可按增强相,铝基体及材料特性三方面进行 分类。 按增强体分类：
长纤维增强复合材料 短纤维增强复合材料 颗粒增强复合材料 混合增强复合材料 纳米复合材料 层合复合材料 倾泻复合材料 表面复合材料
以铝基体分类
（一）、长纤维增强铝基复合材料性能
1、硼—铝复合材料
特点：有优异的疲劳强度，比强度和比模量高，尺寸稳定性
好，线膨胀系数与半导体芯片非常接近。
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
（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。
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。 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。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
铝基复合材料及其应用
1、综述 2、种类及分类
3、材料的制备工艺
4、结构与性能 5、应用 6、实例分析
金属基复合材料的综述
金属基复合材料，是在各金属材料基体内用多种 不同复合工艺，加进增强体，以改进特定所需的机械 物理性能。金属基复合材料在比强度、比钢度、导电 性、耐磨性、减震性、热膨胀等多种机械物理性能方 面比同性材料优异得多。金属基复合材料(MMCs)有 铝基、镁基、钛基、镍基、铁基复合材料等多种,其 中尤以铝基复合材料发展最快而成为金属基复合材料 中的主流。
变形铝合金基复合材料
铸造铝合金基复合材料 新型铝合金基复合材料 工业纯铝基复合材料
以特性分类
功能复合材料
结构复合材料
智能复合材料
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方法：
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
颗粒增强铝基复合材料的制造方法： 1、粉末冶金 2、搅拌熔铸 3、压力铸造 4、喷射沉积 纳米管铝基复合材料的制备方法： 1、粉末冶金 2、搅拌铸造 3、熔体浸渍 4、原位合成
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。
用 SiCp/Al 复合材料制成的汽车齿轮箱在
强度和耐磨性方面均比铝合金齿轮箱有
明显的提高。铝合金复合材料也可以用 来制造刹车转子、刹车活塞、刹车垫板、 卡钳等刹车系统元件。
上个世纪80年代,日本丰田公司成功地用/AlOAl32复合材 料制备了发动机活塞,与原来的铸铁发动机活塞相比,重量 减轻了5%~10%,导热性提高了4倍。