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《顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的研究專業(yè):金屬材料工程班級(jí):09-1姓名:孟XX學(xué)號(hào):09XXXXXX10顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的研究摘要：綜述了顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀，從基體、增強(qiáng)體的選擇，鋁基復(fù)合材料的制備方法，影響復(fù)合材料性能的因素和改善措施等方面進(jìn)行闡述，并指出了該復(fù)合材料的研究方向和發(fā)展前景。關(guān)鍵詞：顆粒；鋁基復(fù)合材料；制備方法；潤(rùn)濕性；分布鋁基復(fù)合材料,就是在鋁或鋁合金中加人其他材料而形成的一種具有金屬特性的材料,其中前者是復(fù)合材料中的基本材料稱為基體材料,后者為添加材料稱為增強(qiáng)材料或增強(qiáng)體。顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料是21世紀(jì)最有發(fā)展
2、前途的先進(jìn)材料之一，以其高比強(qiáng)度、高比剛度、高比模量、低密度及良好的高溫性能、更耐疲勞和更耐磨，阻尼性能好，熱膨脹系數(shù)低、導(dǎo)電性能良好等優(yōu)良的綜合力學(xué)性能和使用性能。其中彌散增強(qiáng)的鋁基復(fù)合材料，不僅各向同性特征突出，而且可加工性強(qiáng)、價(jià)格低廉以及無(wú)高分子復(fù)合材料常見(jiàn)的老化、高溫蠕變現(xiàn)象和在高真空條件下不釋放小分子的特點(diǎn)，這克服了樹(shù)脂基復(fù)合材料在航空領(lǐng)域中使用時(shí)存在的缺陷，更是受到復(fù)合材料工作者的廣泛關(guān)注。在航空航天、先進(jìn)武器系統(tǒng)、汽車、電子封裝及體育器材等領(lǐng)域都顯示出廣闊的應(yīng)用前景，因此，顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料已成為鋁基復(fù)合材料研究領(lǐng)域中最重
3、要、最常用的材料之一。從理論上分析，顆粒越小，復(fù)合材料的彌散強(qiáng)化作用越好，復(fù)合材料的性能越佳。如果粒徑太小，將導(dǎo)致材料在制備時(shí)由于鋁合金溶液的粘度大，使得顆粒在液態(tài)鋁合金中不易分散開(kāi)來(lái)，造成復(fù)合材料整體不均與，而且界面反應(yīng)也不易控制；顆粒太大，將會(huì)由于顆粒自重產(chǎn)生沉降或上浮，造成嚴(yán)重的鑄造偏析，影響鋁基復(fù)合材料的力學(xué)性能。所以，應(yīng)選擇大小合適、密度相當(dāng)?shù)念w粒，才能使其發(fā)揮良好的彌散增強(qiáng)效果，顆粒尺寸通常選取5～20μm。在制備復(fù)合材料過(guò)程中，顆粒數(shù)量太少，則起不到良好的增強(qiáng)作用；太多又容易聚集成團(tuán)，使鋁基復(fù)合材料變得疏松，顆粒與顆粒之間的
4、結(jié)合不牢固，也可能引起基體的連接受阻，導(dǎo)致作用力不強(qiáng)，使得鋁基復(fù)合材料的致密度不高。當(dāng)材料受到載荷時(shí)，顆粒在缺陷處易脫落，通常成為材料的裂紋源，從而降低了材料的性能和縮短了材料的使用壽命。所以，在通常情況下，外加顆粒的含量應(yīng)在0vol%～25vol%。101鋁基復(fù)合材料的選擇與制備1.1基體材料的選擇作為鋁基復(fù)合材料的基體，純鋁或鋁合金都可以，其中大部分基體材料采用鋁合金，而是鑄造鋁合金。雖然鑄造鋁合金的力學(xué)性能不如變形鋁合金，但鑄造鋁合金具有良好的鑄造性能，可通過(guò)二次成型制成性質(zhì)復(fù)雜的零件，不需要龐大的加工設(shè)備，并具有節(jié)約金屬、降低成本
5、、較少工時(shí)等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)也是根據(jù)鋁基復(fù)合材料的制備方法考慮，有些方法需要二次再成型，因此采用鑄造鋁合金能突出它的優(yōu)勢(shì)。鋁合金根據(jù)鋁之外的元素可分為：Al-Si、Al-Mg、Al-Cu、Al-Zn和鋁稀土合金等，其中以Al-Si應(yīng)用最為普遍。根據(jù)在不同環(huán)境下使用和所需鋁合金的各方面的性能的要求，綜合考慮各方面的因素對(duì)基體材料進(jìn)行選擇。例如：有些需要鋁合金能耐受住較高的溫度，很長(zhǎng)一段時(shí)間鋁合金不變形；有些需鋁合金可進(jìn)行熱處理強(qiáng)化，因?yàn)榇藭r(shí)合金的固溶擴(kuò)散系數(shù)和界面能最小，能減少鋁基復(fù)合材料的組織粗化和有害的界面反應(yīng)；有些需要鋁合金具有良好的鑄造和
6、加工性能；有些則出于對(duì)鋁合金力學(xué)性能的考慮等。選擇合適的基體材料與增強(qiáng)體材料進(jìn)行搭配，主要目的是為了獲得力學(xué)性能良好的鋁基復(fù)合材料，但是，選擇基體材料時(shí)，并不是基體材料強(qiáng)度越高，制得的鋁基復(fù)合材料的力學(xué)性能就越好。比如，在C纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料中，用純鋁或含有少量合金元素的鋁合金作為基體，就比用高強(qiáng)度的鋁合金作基體制得的鋁基復(fù)合材料的性能要高。反之，用高強(qiáng)度鋁合金作基體制得的C纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的性能卻更低。因此，只有選擇的基體材料和增強(qiáng)體合理搭配時(shí)，兩種材料融為一體，各自發(fā)揮其自身的優(yōu)勢(shì)，而且彼此之間不產(chǎn)生沖突，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，才能削弱單獨(dú)使用
7、時(shí)的缺點(diǎn)，以提高鋁基復(fù)合材料的性能。1.2增強(qiáng)體的選擇增強(qiáng)材料主要有纖維、晶須和顆粒，其中以顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料是最為成熟的，在國(guó)外，部分顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料已有大批量生產(chǎn)，尤其以SiC、Al2O3為主，且效果良好。增強(qiáng)體的選擇和基體材料的選擇類似，根據(jù)所需鋁基復(fù)合材料的性能和用途進(jìn)行選擇，而且也要綜合考慮增強(qiáng)體和基體材料之間各方面的因素，如結(jié)合狀態(tài)、界面反應(yīng)和潤(rùn)濕性等。一般情況下，增強(qiáng)體材料的選擇需具備10基體材料不具備的特殊性能，如高強(qiáng)度、高硬度、高彈性模量、高耐磨性、低密度和良好的化學(xué)穩(wěn)定性，或者選擇具有探索研究?jī)r(jià)值的增強(qiáng)體。國(guó)外對(duì)
8、鋁基復(fù)合材料的研究起于20世紀(jì)60年代，且僅局限于連續(xù)纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料，主要是用來(lái)解決航空航天等關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域所使用結(jié)構(gòu)材料的性能問(wèn)題，當(dāng)時(shí)主要以聚合物類纖維材料為主。雖然該類纖維材料的性能
