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1、48金屬基復(fù)合材料的發(fā)展與研究現(xiàn)狀2004年1月金屬基復(fù)合材料的發(fā)展與研究現(xiàn)狀李鳳平(遼寧工程技術(shù)大學(xué)機械學(xué)院,遼寧阜新 123000)摘要: 本文對金屬基復(fù)合材料的分類、制造方法進行了綜述,闡述了國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,提出了在重金屬基復(fù)合材料的研究中存在的問題,探討了重金屬基復(fù)合材料的研究方向。關(guān)鍵詞:金屬基復(fù)合材料;制造方法;分類;研究現(xiàn)狀;研究方向中圖分類號:TB331文獻標(biāo)識碼:A文章編號:1003-0999(2004)01-0048 近20年來,伴隨航空航天工業(yè)和宇宙空間技術(shù)提高材料使用壽命。在汽車制造行業(yè)中,20～60%及民用行業(yè)技
2、術(shù)的進步,金屬基復(fù)合材料獲得驚人的零件可以用碳纖維復(fù)合材料制造,一般可減重[1]的發(fā)展。在航天、機器人、核反應(yīng)堆等高技術(shù)領(lǐng)域,40～80%。氧化鋁增強鋁合金已成功地制成鑲鎂基、鋁基、鈦基等輕質(zhì)復(fù)合材料起到了支撐作圈,用于活塞環(huán)槽及頂部,以代替含鎳奧氏體鑄鐵,[1]不僅耐磨性相當(dāng),而且還可以減輕重量,簡化工藝和用,SiC晶須增強的鋁基復(fù)合材料薄板將用于先進戰(zhàn)斗機的蒙皮和機尾的加強筋,鎢纖維增強高溫降低成本。另外,發(fā)動機鋼套、連桿、連銷、剎車盤等合金基復(fù)合材料可用于飛機發(fā)動機部件,石墨/鋁、也在使用金屬基復(fù)合材料制造,如果能打開市場,將石墨/鎂
3、復(fù)合材料具有很高的比剛度和抗熱變形性,會有較大的產(chǎn)量。其他方面,如運動器材、自行車是衛(wèi)星和宇宙飛行器用的良好的結(jié)構(gòu)材料。美國航架、各種型材以及裝甲車履帶、輕質(zhì)防彈裝甲車等也天航空局采用石墨/鋁復(fù)合材料作為航天飛機中部初步應(yīng)用復(fù)合材料。長20m的貨艙架。此外,金屬基復(fù)合材料還可以用1 金屬基復(fù)合材料的分類于光學(xué)與精密儀器,美國把金屬基復(fù)合材料高性能金屬基復(fù)合材料可分為宏觀組合型和微觀強化反光鏡用于紅外探測系統(tǒng),航天激光系統(tǒng)及超輕量[2]型兩大類。宏觀組合型指其組分能用肉眼識別和太空望遠(yuǎn)鏡,通過改變SiC強化顆粒占鋁基合金的具備兩組分性能的材料
4、(如雙金屬、包履板等);微觀比例,能使反光鍍層的熱膨脹系數(shù)與復(fù)合材料相同,強化型指其組分需用顯微鏡才能分辨的以提高強度有助于提高跟蹤和命中率。為主要目的的材料。根據(jù)復(fù)合材料基體可劃分為鋁在民用工業(yè)中,復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣闊?；?、鎂基、鋼基、鐵基及鋁合金基復(fù)合材料等。按增以碳氮化物或金屬間化合物顆粒為強化劑的鋼基復(fù)強相形態(tài)的不同可劃分為顆粒增強金屬復(fù)合材料、合材料,能明顯提高強度、韌性、耐磨、耐蝕和切削性晶須或短纖維增強金屬基復(fù)合材料及連續(xù)纖維增強能。美國在各類合金鋼中用適當(dāng)工藝加入TiC,稱金屬基復(fù)合材料。顆粒增強金屬基復(fù)合材料是利用之
5、為TiC2鐵基復(fù)合材料,前蘇聯(lián)稱這類復(fù)合材料為顆粒自身的強度,基體起著把顆粒組合在一起的作碳化物鋼。這類材料的特點是重量輕、尺寸穩(wěn)定、硬用,顆粒平均直徑在1μm以上,強化相的容積比[4]度高、摩擦系數(shù)小。根據(jù)不同基鋼,可使復(fù)合材料具(Vf)可達(dá)90%。纖維增強金屬基復(fù)合材料是利有耐蝕、耐磨、耐熱性能,也可做成無磁材料。尤其用無機纖維(或晶須)及金屬細(xì)線等增強金屬得到輕是工具、模具鋼、高溫合金、夾具和耐磨件,采用這類而強的材料,纖維直徑從3μm到150μm(晶須直徑2復(fù)合材料能有效提高壽命和性能,日本和前蘇聯(lián)將小于1μm),縱橫比(長度/直徑
6、)在10以上。用粉末冶金制取得這類材料稱為新型硬質(zhì)合金。用2 金屬基復(fù)合材料的制備方法Al2O3或SiC晶須或纖維強化的復(fù)合材料,由于耐金屬基復(fù)合材料的復(fù)合工藝相對比較復(fù)雜和困高溫和高強度,可用于發(fā)動機和泵的葉輪,也可加工難。這是由于金屬熔點較高,需要在高溫下操作;同成模具。如果工程機械用刮板及鏟斗和冶金行業(yè)用時不少金屬對增強體表面潤濕性很差,甚至不潤濕,磨損件由普通耐磨鋼改為陶瓷復(fù)合材料,則可明顯加上金屬在高溫下很活潑,易與多種增強體發(fā)生反收稿日期:2003207221作者簡介:李鳳平(1956-),男,副教授,從事產(chǎn)品造型設(shè)計。FRP/
7、CM2004.No.1?1994-2007ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net2004年第1期玻璃鋼/復(fù)合材料49應(yīng)。目前雖然已經(jīng)研制出不少復(fù)合工藝,但各自存(3)固相工藝2PM法在一些問題?，F(xiàn)在較普遍的制造方法可分為擴散粘PM(粉末冶金)法是最早開發(fā)制備PRMMCs的結(jié)法、鑄造法及疊層復(fù)合法。本文又可根據(jù)增強相工藝之一,一般包括混粉、冷壓、除氣、熱壓和擠壓過的不同把制備方法分別分類。程。它的優(yōu)點是任何金屬都可以
8、作為基體材料;允211 顆粒增強金屬基復(fù)合材料的制備方法許使用所有種類的增強相;可以使用非平衡合金,如根據(jù)制備過程中基體的溫度可將制備工藝分為快凝合金和快淬粉末可以制備大體積分的
