金屬基復(fù)合材料的發(fā)展與應(yīng)用.pdf

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1、第19卷第2期沈陽大學(xué)學(xué)報Vol119,No.22007年4月JOURNALOFSHENYANGUNIVERSITYApr.2007文章編號:100829225(2007)0220010206金屬基復(fù)合材料的發(fā)展與應(yīng)用123王倩,高建國,馬偉民(1.中航一集團(tuán)沈陽飛機(jī)設(shè)計研究所,遼寧沈陽110035;2.酒鋼機(jī)械制造分公司,甘肅嘉峪關(guān)735100;3.沈陽大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,遼寧沈陽110044)摘要:對金屬基復(fù)合材料的分類、制造方法、性能進(jìn)行了綜述,闡述了國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,提出了金屬基復(fù)合材料研究中存在的

2、問題,探討了金屬基復(fù)合材料的研究方向·關(guān)鍵詞:金屬基復(fù)合材料;增強(qiáng)相;基體材料;復(fù)合材料制備;顆粒增強(qiáng)法;纖維增強(qiáng)法;復(fù)合材料分類;復(fù)合材料性能中圖分類號:TB333文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A伴隨航空航天、IT業(yè)和宇宙空間技術(shù)及民用1金屬基復(fù)合材料的分類行業(yè)技術(shù)的進(jìn)步,金屬基復(fù)合材料獲得了驚人的發(fā)展·在航天、機(jī)器人、核反應(yīng)堆等高技術(shù)領(lǐng)域,鎂金屬基復(fù)合材料分為宏觀組合型和微觀強(qiáng)化基、鋁基、鈦基等輕質(zhì)復(fù)合材料起到了支撐作用,型兩大類·前者指其組分能用肉眼識別和具備兩SiC晶須增強(qiáng)的鋁基復(fù)合材料薄板用于先進(jìn)戰(zhàn)斗組分性能的

3、材料(如雙金屬、包履板等);后者需顯機(jī)的蒙皮和機(jī)尾的加強(qiáng)筋,鎢纖維增強(qiáng)高溫合金微觀察分辨組分以改善成分來提高強(qiáng)度為主要目基復(fù)合材料可用于飛機(jī)發(fā)動機(jī)部件,石墨/鋁、石標(biāo)的材料·金屬基復(fù)合材料一般分為鋁基、鎂基、墨/鎂復(fù)合材料具有很高的比剛度和抗熱變形性,鋼基、鐵基及鋁合金基復(fù)合材料等·按增強(qiáng)相形態(tài)是衛(wèi)星和宇宙飛行器用的良好的結(jié)構(gòu)材料·的不同分為顆粒增強(qiáng)金屬復(fù)合材料、晶須或短纖金屬基復(fù)合材料在民用工業(yè)中的應(yīng)用領(lǐng)域十維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料及連續(xù)纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)分廣闊·以碳氮化物或金屬間化合物顆粒為強(qiáng)化合材料·劑

4、的鋼基復(fù)合材料,能明顯提高強(qiáng)度、韌性、耐磨、2金屬基復(fù)合材料的制備方法耐蝕和切削性能·不同基體材料可使復(fù)合材料具有耐蝕、耐磨、耐熱性能,尤其是工具、模具、高溫金屬基復(fù)合材料的制備工藝較復(fù)雜,主要是合金、夾具和耐磨件·用Al2O3或SiC晶須或纖維金屬熔點較高,需高溫下操作;同時不少金屬對增強(qiáng)化的復(fù)合材料,耐高溫和具有高強(qiáng)度,可用于發(fā)強(qiáng)體表面潤濕性很差,甚至不潤濕,加上金屬在高動機(jī)和泵的葉輪及模具·冶金行業(yè)用刮板及鏟斗溫下很活潑,易與多種增強(qiáng)體發(fā)生反應(yīng),通常需向的磨損件由普通耐磨鋼改為陶瓷復(fù)合材料后,則熔

5、體中加入能增加潤濕性的活性元素或?qū)μ沾深w[1-2]明顯提高了使用壽命·汽車制造行業(yè)20%～60%粒進(jìn)行預(yù)處理·雖然已經(jīng)研制出不少復(fù)合工的零件可以用碳纖維復(fù)合材料制造,可減重40%藝,但各自存在一些問題·本文根據(jù)增強(qiáng)相的不～80%·氧化鋁增強(qiáng)鋁合金已成功地制成鑲?cè)?用同,分別闡述顆粒增強(qiáng)和纖維增強(qiáng)的制備方法·于活塞環(huán)槽及頂部,以代替含鎳奧氏體鑄鐵,不僅2.1顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的制備方法耐磨性相當(dāng)好,而且還減輕重量,簡化工藝和降低根據(jù)制備過程中基體的溫度可將制備工藝分[2]成本·另外,發(fā)動機(jī)鋼套、連桿、

6、連銷、剎車盤、運動為液相工藝、固相工藝和液-固兩相工藝·針器材、自行車架、各種型材以及裝甲車履帶、輕質(zhì)對不同工藝可以分出不同的制備方法·防彈裝甲車等也在使用金屬基復(fù)合材料·(1)液態(tài)金屬/陶瓷顆粒攪拌鑄造法·收稿日期:2006-12-18基金項目:遼寧省自然科學(xué)基金資助項目(20032002);沈陽市科技攻關(guān)計劃資助項目(105309022205)·作者簡介:王倩(1970-),女,遼寧沈陽人,中航一集團(tuán)沈陽飛機(jī)設(shè)計研究所;馬偉民(1956-),男,吉林長春人,沈陽大學(xué)教授,博士·第2期王倩等:金屬基復(fù)

7、合材料的發(fā)展與應(yīng)用11[6]Surappa和Rohtgi最早采用攪拌法制備能制成大塊復(fù)合材料·Cuptaletal采用VCM制PRMMCs,通過機(jī)械攪拌在熔體中產(chǎn)生渦流引入備了體積分?jǐn)?shù)為20%的SiC/Al2Li復(fù)合材料·該顆粒·還可采用其他方法引入顆粒,如離心鑄造技術(shù)優(yōu)點是基體組織屬于快凝范疇;陶瓷顆粒與法、氣流噴射分散法及零動力工藝等·許多研究者金屬熔滴接觸的時間極短,界面化學(xué)反應(yīng)能有效多采用此法制備了鋁基復(fù)合材料;結(jié)果顯示對控制;控制工藝氣氛可以最大地減少氧化;適合任[3-4]SiC顆粒進(jìn)行預(yù)處理

8、有利于制備PRMMCs·何基體/陶瓷體系·[1]Loyd和DJ采用渦流法制備了SiCp/2L108(6)XD技術(shù)·這是由MartinMarietta公司開復(fù)合材料,其顆粒分布均勻·研究結(jié)果對SiC顆粒發(fā)的專利技術(shù),利用金屬與金屬之間或金屬-化進(jìn)行預(yù)處理有利于制備PRMMCs·攪拌工藝取得合物之間發(fā)生的放熱反應(yīng)在金屬熔體中原位產(chǎn)生最重要的突破來自于Skibo和Schuster開發(fā)的新的所希望獲得的金屬間化合物-陶瓷增強(qiáng)相,Duralcan工藝