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《金屬基復(fù)合材料緒論課件.ppt》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、金屬基復(fù)合材料metalmatrixcomposite主講人：謝雁一、課程目的及要求金屬基復(fù)合材料是以金屬及其合金為基體，與一種或幾種金屬或非金屬增強(qiáng)體人工結(jié)合而成的復(fù)合材料。金屬基復(fù)合材料與聚合物基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料以及碳/碳復(fù)合材料一起構(gòu)成現(xiàn)代復(fù)合材料體系。本課程給出了金屬基復(fù)合材料的體系和框架，分別論述了增強(qiáng)體材料，金屬基復(fù)合材料的設(shè)計、制造技術(shù)、加工成形、界面及特征、性能，損傷與失效，應(yīng)用與發(fā)展趨勢。其內(nèi)容新穎，具有系統(tǒng)性和實用性，反映了國內(nèi)外的科研新成果。課程簡介金屬基復(fù)合材料是一種新型的，對許多工業(yè)領(lǐng)域有重要影響的材料。它以物理冶金原理、
2、界面化學(xué)、應(yīng)力分析和工藝科學(xué)為基礎(chǔ)，圍繞顆粒、短纖維和長纖維增強(qiáng)體，描述了增強(qiáng)體的存在對金屬基復(fù)合材料的剛性、強(qiáng)化和斷裂特性的影響，其中包括評價纖維或顆粒的存在對載荷傳遞和改善微觀組織方面的作用。目前幾種先進(jìn)復(fù)合材料的結(jié)合方式第1章??緒論材料是社會進(jìn)步的物質(zhì)基礎(chǔ)和先導(dǎo)，是人類進(jìn)步的里程碑。近40年來，科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展，特別是尖端科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，對材料性能提出越來越高、越來越嚴(yán)和越來越多的要求。在許多方面，傳統(tǒng)的單一材料已越來越不能滿足實際需要。復(fù)合材料(Composites)的出現(xiàn)是金屑、陶瓷、高分子等單質(zhì)材料發(fā)展和應(yīng)用的必然結(jié)果，是各種單質(zhì)材料研制
3、和使用經(jīng)驗的綜合，也是這些單質(zhì)材料技術(shù)的升華。復(fù)合材料的興起與發(fā)展極大地豐富了現(xiàn)代材料的家族，為人類社會的發(fā)展開辟了無限的想像空間，也為材料科學(xué)與工程學(xué)的持續(xù)發(fā)展注入了強(qiáng)大的生機(jī)與活力。先進(jìn)復(fù)合材料(AdvancedComposites)，指的是在性能和功能上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出其單質(zhì)組分性能和功能的一大類新材料，它們通常都是在不同尺度、不同層次上結(jié)構(gòu)設(shè)汁、結(jié)構(gòu)優(yōu)化的結(jié)果，融會貫通了各種單質(zhì)材料發(fā)展的最新成果，甚至產(chǎn)生了原單質(zhì)材料根本不具備的全新的高性能與新功能。這種高性能與新功能的出現(xiàn)，主要源于復(fù)雜的復(fù)合效應(yīng)、界面效應(yīng)、不同層次的尺度效應(yīng)等，它們構(gòu)成了現(xiàn)代復(fù)合材料科
4、學(xué)的基礎(chǔ)、研究熱點與發(fā)展方向。在發(fā)展歷程上，先進(jìn)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料起源于20世紀(jì)50—60年代航空、航天和國防等尖端技術(shù)領(lǐng)域的需求，至今仍然是這些領(lǐng)域最寓有研究潛力的戰(zhàn)略性結(jié)構(gòu)材料，并帶動了整個工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步。因復(fù)合材料具有可設(shè)計性和性能優(yōu)異等特點而受到奮發(fā)達(dá)國家的重視，因而發(fā)展很快，目前已開發(fā)出許多性能優(yōu)良的先進(jìn)復(fù)合材料，井在航空、航天、汽車、電子、建筑、醫(yī)藥、體育器材等方面應(yīng)用．且應(yīng)用前景極為廣闊。當(dāng)今21世紀(jì)將是復(fù)合材料的快速發(fā)展和應(yīng)用的時代。金屬基復(fù)合材料相對于傳統(tǒng)的金屬材料來說，具有較高的比強(qiáng)度與比剛度；而與樹脂基復(fù)合材料相比，它又具有優(yōu)良的導(dǎo)電性與耐
5、熱性；與陶瓷基材料相比，它又具有高韌性和高沖擊性能。金屬基復(fù)合材料的這些優(yōu)良的性能決定了它已從誕生之日起就成了新材料家族中的重要一員，它已經(jīng)在一些領(lǐng)域里得到應(yīng)用并且其應(yīng)用領(lǐng)域正在逐步擴(kuò)大。金屬基復(fù)合材料的發(fā)展史金屬基復(fù)合材料(MetalMatrixComposites，簡稱MMCs)是以陶瓷(連續(xù)長纖維、短纖維、晶須及顆粒)為增強(qiáng)材料，金屬(如鋁、鎂、鈦、鎳、鐵、銅等)為基體材料而制備的。MMC。問世至今已有40余年，由于具有高的比強(qiáng)度、比模量、耐高溫、耐磨損以熱膨脹系數(shù)小、尺寸穩(wěn)定性好等優(yōu)異的物理性能和力學(xué)性能，克服了樹脂基復(fù)合材料在宇領(lǐng)域中使用時存在的
6、缺點，得到了令人矚目的發(fā)展，成為各國高新技術(shù)研究開發(fā)的重要領(lǐng)域。對金屬基復(fù)合材料的研究和應(yīng)用目前處于世界領(lǐng)先的國家主要是美國和日本。美國從20世紀(jì)60年代就開始對金屬基復(fù)合材料進(jìn)行了研究，70年代轉(zhuǎn)入實用化階段，到了80年代就開始大量在航天、航空工業(yè)中應(yīng)用。日本在金屬基復(fù)合材料的研究和發(fā)展是起步較晚的，日本工業(yè)大約在20世紀(jì)80年代初期，才開始對MMCs的研究投入興趣，但發(fā)展速度卻很快，只用了20年左右的時間就迅速在世界金屬基復(fù)合材料的生產(chǎn)和應(yīng)用研究領(lǐng)域占據(jù)了非常重要的地位。日本不僅成功地大規(guī)模制造出了長纖維、晶須等多種類型的MMCs的增強(qiáng)體，而且僅在美國
7、實際應(yīng)用金屬基復(fù)合材料兩年后，日本的本田汽車公司就首先在氣缸體活塞上用了Al2O3增強(qiáng)鋁合金基復(fù)合材料，并實現(xiàn)了大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。從而使日本在90年代末期迅速地走到了MMCs領(lǐng)域的前列。目前，據(jù)不完全統(tǒng)計，日本至少有40家左右的公司都在進(jìn)行金屬基復(fù)合材料的開發(fā)與研究。目前，金屬基復(fù)合材料已在航軍事領(lǐng)域及汽車、電子儀表等行業(yè)中顯示巨大的應(yīng)用潛力。但是，金屬基復(fù)合材料由于加工工藝不夠完善、成本較高，還沒有形成大規(guī)模批量生產(chǎn)，因此仍是當(dāng)前研究和開發(fā)的熱點。1．高比強(qiáng)度、高比模量由于在金屬基體中加入了適量的高強(qiáng)度、高模量、低密度的纖維、晶須、顆粒等增強(qiáng)體，明顯提高
8、了復(fù)合材料的比強(qiáng)度和比模量，特別是高性能連續(xù)纖維——硼纖維、碳(石
