金屬基復(fù)合材料基體材料

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1、金屬基復(fù)合材料基體材料姓名：xx班級：xx學(xué)號：xx學(xué)院：xx金屬基復(fù)合材料基體材料金屬基復(fù)合材料是上世紀(jì)60年代發(fā)展起來的一門相對較新的材料科學(xué)，是復(fù)合材料的一個分支。隨著航天、航空、電子、汽車以及先進武器系統(tǒng)的迅速發(fā)展對材料提出了日益增高的性能要求，除了要求材料具有一些特殊的性能外，還要具有優(yōu)良的綜合性能，這些都有力地促進了先進復(fù)合材料的迅速發(fā)展。電子、汽車等民用工業(yè)的迅速發(fā)展又為金屬基復(fù)合材料的應(yīng)用提供了廣泛的前景。特別是近年來，由于復(fù)合材料成本的降低，制備工藝逐步完善，在21世紀(jì)金屬基復(fù)合材料將會得到大規(guī)模的生產(chǎn)和應(yīng)用。本文主要介紹金屬基復(fù)合材料的基體材料。一、金

2、屬機體的作用：固結(jié)增強體，與增強體一道構(gòu)成復(fù)合材料整體，保護纖維使之不受環(huán)境侵蝕；傳遞和承受載荷，在顆粒增強金屬基復(fù)合材料中基體是主要承載相，在纖維增強金屬基復(fù)合材料中，基體對力學(xué)性能的貢獻也遠(yuǎn)大于在聚合物基體和陶瓷基體在復(fù)合材料中的貢獻；賦予復(fù)合材料一定形狀，保證復(fù)合材料具有一定的可加工性;復(fù)合材料的強度、剛度、耐高溫、耐介質(zhì)、導(dǎo)電、導(dǎo)熱等性能均與基體的相應(yīng)性質(zhì)密切相關(guān)。二、金屬基體占得比重：基體在復(fù)合材料中占有很大的體積百分?jǐn)?shù)。在連續(xù)纖維增強金屬基復(fù)合材料中基體約占50%一70％的體積，一般占60%左右最佳。顆粒增強金屬基復(fù)合材料中根據(jù)不同的性能要求，基體含量可在90

3、%一25％范圍內(nèi)變化，多數(shù)額粒增強金屬基復(fù)合材料的基體約占80%一90％。而晶須、短纖維增強金屬基復(fù)合材料基體含量在70％以上，一般在80一90％。三、金屬基體的優(yōu)勢：金屬是最古老、最通用的工程材料之一，它們有許多成熟的成型、加工、連接方法可供金屬基復(fù)合材料借鑒。在使用壽命、性能測試等方面有豐富的技術(shù)資料；對金屬基體自身的性能積累有豐富的數(shù)據(jù)，對它們在使用中的優(yōu)缺點擁有豐富的經(jīng)驗。彈性模量和耐熱性高；強度高，還可以通過各種工程途徑來進行強化；塑性、韌性好，是強而韌（strongandtough)的材料;電、磁、光、熱、彈等性能好，有應(yīng)用于多功能復(fù)合材料的發(fā)展?jié)摿?。四、金?/p>

4、基體的種類金屬與合金的品種繁多，目前用作金屬基體材料的主要有鋁及鋁合金、鎂合金、鈦合金、鎳合金、鋼與銅合金、鋅合金、鉛、鈦鋁金屬間化合物等。五、金屬基體選取的原則基體材料成分的正確選擇，對能否充分組合和發(fā)揮基體金屬和增強物的性能特點，獲得預(yù)期的優(yōu)異綜合性能滿足使用要求十分重要。所以，在選擇基體金屬時應(yīng)考慮以下幾方面：1、根據(jù)金屬基復(fù)合材料的使用要求金屬基復(fù)合材料構(gòu)件的使用性能要求是選擇金屬基體材料最重要的依據(jù)。在航天、航空技術(shù)中，高比強度和比模量以及尺寸穩(wěn)定性是最重要的性能要求；作為飛行器和衛(wèi)星的構(gòu)件宜選用密度小的輕金屬合金（如鎂合金和鋁合金）作為基體，與高強度、高模量的

5、石墨纖維、硼纖維等組成石墨/鎂、石墨/鋁、硼/鋁復(fù)合材料。高性能發(fā)動機則要求復(fù)合材料不僅有高比強度和比模量，還要具有優(yōu)良的耐高溫性能，能在高溫、氧化性氣氛中正常工作。此時不宜選用一般的鋁、鎂合金，而應(yīng)選擇鈦合金、鎳合金以及金屬間化合物作為基體材料。如碳化硅/鈦、鎢絲/鎳基超合金（高溫合金）復(fù)合材料可用于噴氣發(fā)動機葉片、轉(zhuǎn)軸等重要零件。在汽車發(fā)動機中要求其零件耐熱、耐磨、導(dǎo)熱、一定的高溫強度等，同時又要求成本低廉，適合于批量生產(chǎn)，因此選用鋁合金作基體材料與陶瓷顆粒、短纖維組成顆粒（短纖維）/鋁基復(fù)合材料。如碳化硅/鋁復(fù)合材料、碳纖維或氧化鋁纖維/鋁復(fù)合材料可制作發(fā)動機活塞、

6、缸套等零件。工業(yè)集成電路需要高導(dǎo)熱、低膨脹的金屬基復(fù)合材料作為散熱元件和基板。因此，可以選用具有高導(dǎo)熱率的銀、銅、鋁等金屬為基體與高導(dǎo)熱性、低熱膨脹的超高模量石墨纖維、金剛石纖維、碳化硅顆粒復(fù)合成具有低熱膨脹系數(shù)和高導(dǎo)熱率、高比強度、高比模量等性能的金屬基復(fù)合材料。2、根據(jù)金屬基復(fù)合材料組成特點選用不同類型的增強材料如連續(xù)纖維、短纖維或晶須，對基體材料的選擇有較大影響。例如在連續(xù)纖維增強的復(fù)合材料中，基體的主要作用應(yīng)是以充分發(fā)揮增強纖維的性能為主，基體本身應(yīng)與纖維有良好的相容性和塑性，而并不要求基體本身有很高的強度。因此，考慮到要充分發(fā)揮纖維的作用，希望選用塑性較好的基體

7、。實驗證明，此時如果采用較高強度的合金材料，復(fù)合材料的性能將有所降低。如碳纖維增強鋁基復(fù)合材料中，純鋁或含有少量合金元素的鋁合金作為基體比高強度鋁合金要好得多，使用后者制成的復(fù)合材料的性能反而低。在研究碳鋁復(fù)合材料基體合金的優(yōu)化過程中發(fā)現(xiàn)，鋁合金的強度越高，復(fù)合材料的性能越低。這可能與基體和纖維的界面狀態(tài)、脆性相的存在、基體本身的塑性等有關(guān)。相反。對于非連續(xù)增強（顆粒、晶須、短纖維）金屬基復(fù)合材料，基體的強度對復(fù)合材料具有決定性的影響，因此，要選用較高強度的合金來作為基體。所以，要獲得高性能金屬基復(fù)合材料必須選用高強度鋁合金作