金屬基復(fù)合材料界面

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1、華東理工大學(xué)2012－2013學(xué)年第二學(xué)期《金屬基復(fù)合材料》課程論文2013.6班級(jí)復(fù)材101學(xué)號(hào)10103638姓名溫樂(lè)斐開(kāi)課學(xué)院材料學(xué)院任課教師陳麒成績(jī)論文題目：淺談金屬基復(fù)合材料界面特點(diǎn)、形成原理及控制方法論文要求：一、在下列題目中選擇一題作為課程論文題予以答題l金屬基復(fù)合材料界面特點(diǎn)、形成原理和控制方法。l闡述一種液態(tài)法制造工藝及討論工藝條件對(duì)金屬基復(fù)合材料性能的影響。l長(zhǎng)纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料設(shè)計(jì)中主要影響因素和解決方法（舉例說(shuō)明）。二、課程論文形式要求完整的課程論文要有題目，摘要，正文和參考

2、文獻(xiàn)四個(gè)部分組成。正文字?jǐn)?shù)不少于1500字。三、課程論文格式要求nA4紙，單面打印。n頁(yè)面設(shè)置：左、右、下邊距為2.5厘米，上邊距為2.8厘米。n正文用宋體小4號(hào)，字間距設(shè)置為“標(biāo)準(zhǔn)”，段落設(shè)置為“1.25倍行距”。正文中所有非漢字均用TimesNewRoman體。表名位于表的正上方，用宋體小五號(hào)粗體，圖的大小不超過(guò)8X8cm，圖名位于圖的正下方，用宋體小五號(hào)粗體。n數(shù)學(xué)公式用斜體，須有編號(hào)。若有參考文獻(xiàn)，其格式為“參考文獻(xiàn)”居中，用黑體小4號(hào)，著錄的內(nèi)容應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（參見(jiàn)《華東理工大學(xué)學(xué)報(bào)》）。四、

3、完成時(shí)間n6月19日中午11:00前交至各班學(xué)習(xí)委員后送校和平樓303室。教師評(píng)語(yǔ)：教師簽字：年月日淺談金屬基復(fù)合材料界面特點(diǎn)、形成原理及控制方法摘要金屬基復(fù)合材料都要在基體合金熔點(diǎn)附近的高溫下制備，在制備過(guò)程中纖維、晶須、顆粒等增強(qiáng)體與基體將發(fā)生程度不同的相互作用和界面反應(yīng)，形成各種結(jié)構(gòu)的界面。界面結(jié)構(gòu)和性能對(duì)金屬基復(fù)合材料的性能起著決定性作用。深入研究和掌握界面反應(yīng)和界面影響性能的規(guī)律，有效地控制界面的結(jié)構(gòu)和性能，是獲得高性能金屬基復(fù)合材料的關(guān)鍵。本文簡(jiǎn)單討論一下金屬基復(fù)合材料的界面反應(yīng)、界面對(duì)性能

4、的影響以及控制界面反應(yīng)和優(yōu)化界面結(jié)構(gòu)的有效途徑等問(wèn)題。前言由高性能纖維、晶須、顆粒與金屬組成的金屬基復(fù)合材料具有高比強(qiáng)度、高比模量、低熱膨脹、耐熱耐磨、導(dǎo)電導(dǎo)熱等優(yōu)異的綜合性能有廣闊的應(yīng)用前景，是一類正在發(fā)展的重要高技術(shù)新材料。隨著金屬基復(fù)合材料要求的使用性能和制備技術(shù)的發(fā)展，界面問(wèn)題仍然是金屬基復(fù)合材料研究發(fā)展中的重要研究方向。特別是界面精細(xì)結(jié)構(gòu)及性質(zhì)、界面優(yōu)化設(shè)計(jì)、界面反應(yīng)的控制以及界面對(duì)性能的影響規(guī)律等，尚需結(jié)合材料類型、使用性能要求深入研究。金屬基復(fù)合材料的基體一般是金屬、合金和金屬間化合物，其

5、既含有不同化學(xué)性質(zhì)的組成元素和不同的相，同時(shí)又具有較高的熔化溫度。因此，此種復(fù)合材料的制備需在接近或超過(guò)金屬基體熔點(diǎn)的高溫下進(jìn)行。金屬基體與增強(qiáng)體在高溫復(fù)合時(shí)易發(fā)生不同程度的界面反應(yīng)；金屬基體在冷凝、凝固、熱處理過(guò)程中還會(huì)發(fā)生元素偏聚、擴(kuò)散、固溶、相變等。這些均使金屬基復(fù)合材料界面區(qū)的結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，界面區(qū)的結(jié)構(gòu)及組成明顯不同于基體和增強(qiáng)體，其受到金屬基體成分、增強(qiáng)體類型、復(fù)合上藝參數(shù)等多種因素的影響。在金屬基復(fù)合材料界上出現(xiàn)材料物理性質(zhì)（如彈性模量、線脹系數(shù)、熱導(dǎo)率、熱力學(xué)參數(shù)）和化學(xué)性質(zhì)等的不連續(xù)性，

6、使增強(qiáng)體與基體金屬形成了熱力學(xué)不平衡的體系。因此，界面的結(jié)構(gòu)和性能對(duì)金屬基復(fù)合材料中的應(yīng)力和應(yīng)變的分布、導(dǎo)熱和導(dǎo)電、熱膨脹性能、載荷傳遞及斷裂過(guò)程都起著決定性作用。針對(duì)不同類型的金屬基復(fù)合材料，深入研究界面精細(xì)結(jié)構(gòu)、界面結(jié)構(gòu)和性能優(yōu)化與控制途徑，以及界面結(jié)構(gòu)性能的穩(wěn)定性等，是金屬基復(fù)合材料發(fā)展中的重要內(nèi)容。圖1：制備關(guān)系圖正文部分1.金屬基復(fù)合材料界面特點(diǎn)與形成原因由于金屬基復(fù)合材料必須在高溫下制備，基體與增強(qiáng)體之間的界面反應(yīng)：溶解、擴(kuò)散、元素偏聚等很難避免，界面反應(yīng)及作用的程度與基體、增強(qiáng)體的類型、化

7、學(xué)、物理性質(zhì)及制備工藝參數(shù)密切相關(guān)。集體和增強(qiáng)體一旦選定，制備過(guò)程就決定界面結(jié)構(gòu)和性能，特別是制備時(shí)的溫度和高溫下暴露的時(shí)間（保溫及冷卻過(guò)程）。溫度越高，停留時(shí)間越長(zhǎng)，界面反應(yīng)及作用越嚴(yán)重。比較好的金屬基復(fù)合材料界面應(yīng)該是起到良好地粘結(jié)基體與增強(qiáng)材料但是又不能過(guò)分發(fā)生反應(yīng)，不能產(chǎn)生大量的化合物、氣泡以及出現(xiàn)應(yīng)力集中等不良狀況。界面的結(jié)構(gòu)和性能對(duì)復(fù)合材料中應(yīng)力、應(yīng)變分布、導(dǎo)熱、導(dǎo)電、熱膨脹性能、載荷的有效傳遞、斷裂過(guò)程均起著決定性的作用。金屬基復(fù)合材料界面除了機(jī)械結(jié)合、溶解與潤(rùn)濕結(jié)合、反應(yīng)結(jié)合、交換反應(yīng)結(jié)

8、合和混合結(jié)合外，還有氧化物結(jié)合。（1）機(jī)械結(jié)合：基體與增強(qiáng)體之間僅僅依靠純粹的粗糙表面相互嵌入（互鎖）作用進(jìn)行連接，成為機(jī)械結(jié)合或機(jī)械互鎖。纖維的表面粗糙度有助于基體的嵌合，基體的收縮有助于對(duì)纖維箍緊。事實(shí)上，純粹的機(jī)械結(jié)合（即無(wú)任何化學(xué)作用）是不存在的?；w與增強(qiáng)體之間總會(huì)有弱的范德華力存在，故機(jī)械結(jié)合更確切地將是機(jī)械結(jié)合占優(yōu)勢(shì)的一種結(jié)合而大多情況下是機(jī)械結(jié)合與反應(yīng)結(jié)合并存的一種混合結(jié)合。另外，機(jī)械結(jié)合只有當(dāng)平行于界面施加作用力時(shí)候，其傳