金屬基復(fù)合材料ppt課件.ppt

1、姓名： 學(xué)號： 班級：,金屬基復(fù)合材料,目 錄,金屬基復(fù)合材料概述 金屬基復(fù)合材料的種類及性能 鋁基復(fù)合材料 鎂基復(fù)合材料 鈦基復(fù)合材料 金屬基復(fù)合材料成型工藝簡介,2,3,金屬基復(fù)合材料是指以金屬及其合金為基體，一種或幾種金屬或非金屬為增強(qiáng)相，人工結(jié)合成的復(fù)合材料。組成復(fù)合材料的各種分材料稱為組分材料，組分材料一般不發(fā)生作用，均保持各自的特性獨(dú)立存在。 在結(jié)構(gòu)材料方面，不但要求強(qiáng)度高，還要求其重量要輕，尤其是在航空航天領(lǐng)域。,一、金屬基復(fù)合材料概述,4,金屬基復(fù)合材料(Metal Matrix Composite, MMC)，這一術(shù)語包括很廣的成分與結(jié)構(gòu)，共同點(diǎn)是有連續(xù)的金屬基體（包括金屬間

2、化合物基體）。 目的： 把基體的優(yōu)越的塑性和成形性與增強(qiáng)體的承受載荷能力及剛性結(jié)合起來。 把基體的高熱傳導(dǎo)性與增強(qiáng)體的低熱膨脹系數(shù)結(jié)合起來。,5,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)電性與耐熱性； 與陶瓷基材料相比，它又具有高韌性和高沖擊性能。,按增強(qiáng)體類型分 顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料 層狀增強(qiáng)復(fù)合材料 纖維（長短及晶須）增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料,金屬基復(fù)合材料是以金屬或合金為基體，以高性能的第二相為增強(qiáng)體的復(fù)合材料。 金屬基復(fù)合材料品種繁多，有各種分類方式，歸納為以下3種：,二、金屬基復(fù)合材料的分類及性能,6,（1）、顆粒增強(qiáng)金

3、屬基復(fù)合材料 顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料是指增強(qiáng)相為彌散分布的顆粒體，顆粒直徑和顆粒間距較大，一般大于1微米。 在這種復(fù)合材料中，增強(qiáng)相是主要的承載相，而基體的作用則在于傳遞載荷。顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料的強(qiáng)度通常取決于增強(qiáng)顆粒的直徑和體積分?jǐn)?shù)，同時(shí)還與基體性質(zhì)，顆粒與基體的界面及顆粒排列的形狀密切相關(guān)。,7,(2)、層狀增強(qiáng)復(fù)合材料 層狀復(fù)合材料是指在韌性和成型性較好的金屬基體材料中，含有重復(fù)排列的高強(qiáng)度、高模量片層狀增強(qiáng)物的復(fù)合材料。 由于薄片增強(qiáng)的強(qiáng)度不如纖維增強(qiáng)相高，因此層狀結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的強(qiáng)度受到了限制。然而，在增強(qiáng)平面的各個方向上，薄片增強(qiáng)物對強(qiáng)度和模量都有增強(qiáng)效果，這與纖維單向增強(qiáng)的復(fù)合材料相比具有

4、明顯的優(yōu)越性。,8,(3)、纖維（長短及晶須）增強(qiáng)復(fù)合材料 金屬基復(fù)合材料中的纖維根據(jù)其長度的不同可分為長纖維、短纖維和晶須，它們均屬于一維增強(qiáng)體。因此，由纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料均表現(xiàn)出明顯的各向異性特征。 短纖維和晶須在基體中為隨機(jī)分布，因而性能在宏觀上表現(xiàn)為各向同性。,9,纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料 金屬的熔點(diǎn)高，故高強(qiáng)度纖維增強(qiáng)后的金屬基復(fù)合材料（MMC）可以使用在較高溫的工作環(huán)境之下。 常用的基體金屬材料有鋁合金、鈦合金和鎂金。,作為增強(qiáng)體的連續(xù)纖維主要有硼纖維、SiC和C纖維；Al2O3纖維通常以短纖維的形式用于MMC中。,10,金屬基復(fù)合材料纖維選擇要點(diǎn) 高強(qiáng)度、高模量。（明顯高于金屬基體

5、） 耐熱性高 （如：KF不宜選用） 價(jià)格低 （比較突出的制約因素） 相容性好 （膨脹系數(shù)相近，高溫惰性）,11,12,按基體材料分類：,鋁基復(fù)合材料 鎂基復(fù)合材料 鈦基復(fù)合材料 金屬間化合物基復(fù)合材料,目前以鋁基、鎂基、鈦基復(fù)合材料發(fā)展較為成熟，已在航天、航空、電子、汽車等工業(yè)中應(yīng)用。,按用途分 （1）、結(jié)構(gòu)復(fù)合材料 （2）、功能復(fù)合材料 （3）、智能復(fù)合材料,13,結(jié)構(gòu)復(fù)合材料：高比強(qiáng)度、高比模量、尺才穩(wěn)定性、耐熱性等是其主要性能特點(diǎn)。用于制造各種航天、航空、汽車、先進(jìn)武器系統(tǒng)等高性能結(jié)構(gòu)件。 功能復(fù)合材料：高導(dǎo)熱、導(dǎo)電性、低膨脹、高阻尼、高耐磨性等物理性能的優(yōu)化組合是其主要特性?；瘜W(xué)性能包

6、括抗氧化性和耐腐蝕性等，用于電子、儀器、汽車等工業(yè)。 智能復(fù)合材料：強(qiáng)調(diào)具有感覺、反應(yīng)、自監(jiān)測、自修復(fù)等特性。 應(yīng)當(dāng)注意，功能復(fù)合材料和智能復(fù)合材料容易混淆。,14,MMC的性能特征,MMC的性能取決于所選組分的特性、含量、分布等。通過優(yōu)化組合可以具有金屬特性，又有較好綜合性能的MMC。歸納起來MMC有以下性能特點(diǎn)： 高比強(qiáng)度、高比模量 導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能 熱膨脹系數(shù)小、尺寸穩(wěn)定性好 良好的高溫性能 耐磨性好 良好的斷裂韌性和抗疲勞性能 不吸潮、不老化、氣密性好,15,金屬基復(fù)合材料的性能特點(diǎn),（1）、高比強(qiáng)度、比模量 在金屬基體中加入適量的高強(qiáng)度，高模量，低密度的纖維，晶須及顆粒等增強(qiáng)體，顯著提

7、高了復(fù)合材料的比強(qiáng)度，比剛度和比模量。 在金屬中加入高性能，低密度的增強(qiáng)體，可使復(fù)合材料的比強(qiáng)度，比模量成倍增加。采用高比強(qiáng)度，高比模量的金屬基復(fù)合材料制成的構(gòu)件相對密度輕，強(qiáng)度高，剛性好，是航空，航天領(lǐng)域中的理想材料。,16,（2）、導(dǎo)熱導(dǎo)電性能,雖然有的增強(qiáng)體為絕緣體，但在復(fù)合材料中占很小份額，基體導(dǎo)電及導(dǎo)熱性并未被完全阻斷，金屬基復(fù)合材料仍具有良好的導(dǎo)電與導(dǎo)熱性。 為了解決高集成度電子器件的散熱問題，現(xiàn)已研究成功的超高模量石墨纖維、金剛石纖維、金剛石顆粒增強(qiáng)鋁基、銅基復(fù)合材料的熱導(dǎo)率比純鋁、銅還高，用它們制成的集成電路底板和封裝件可有效迅速地把熱量散去，提高了集成電路的可靠性。,17,（

8、3）、熱膨脹系數(shù)小、尺寸穩(wěn)定性好,金屬基復(fù)合材料中的碳纖維、碳化硅纖維、晶須、顆粒、硼纖維等均具有很小的熱膨脹系數(shù)，又具有很高的模量，特別是高模量、超高模量的石墨纖維具有負(fù)的熱膨脹系數(shù)。加入相當(dāng)含量的增強(qiáng)物不僅大幅度提高材料的強(qiáng)度和模量，也使其熱膨脹系數(shù)明顯下降，并可通過調(diào)整增強(qiáng)物的含量獲得不同的熱膨脹系數(shù)，以滿足各種應(yīng)用的要求。 例如，石墨纖維增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料，當(dāng)石墨纖維含量達(dá)到48時(shí)，復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)為零，在溫度變化時(shí)使用這種復(fù)合材料做成的零件不發(fā)生變形。,18,（4）、良好的高溫性能,由于金屬基體的高溫性能比聚合物高很多，增強(qiáng)材料主要是無機(jī)物，在高溫下又都具有很高的高溫強(qiáng)度和模量，因

9、此金屬基復(fù)合材料比基體金屬具有更高的高溫性能。 如石墨纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料在500高溫下，仍具有600MPa的高溫強(qiáng)度，而鋁基體在300強(qiáng)度已下降到100MPa以下。又如鎢纖維增強(qiáng)耐熱合金，在1100，100h高溫持久強(qiáng)度為207MPa，而基體合金的高溫持久強(qiáng)度只有48MPa。 因此金屬基復(fù)合材料被選用在發(fā)動機(jī)等高溫零部件上，可大幅度提高發(fā)動機(jī)的性能和效率。,19,（5）、良好的耐磨性,金屬基復(fù)合材料，尤其是陶瓷纖維、晶須、顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料具有很好的耐磨性。 如碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的耐磨性比基體金屬高出2倍以上；與鑄鐵比較，SiCpAl復(fù)合材料的耐磨性比鑄鐵還好。可用于汽車發(fā)動機(jī)、

10、剎車盤、活塞等重要零件，能明顯提高零件的性能和使用壽命。,20,（6）、良好的斷裂韌性和抗疲勞性能,金屬基復(fù)合材料的斷裂韌性和抗疲勞性能取決于增強(qiáng)物與金屬基體的界面結(jié)合狀態(tài)，增強(qiáng)物在金屬基體中的分布以及金屬基體、增強(qiáng)物本身的特性，特別是界面狀態(tài)，適中的界面結(jié)合強(qiáng)度既可有效地傳遞載荷，又能阻止裂紋的形成與擴(kuò)展和位錯運(yùn)動，提高材料的斷裂韌性。,21,（7）、不吸潮、不老化、氣密性好,與聚合物相比金屬基復(fù)合材料性質(zhì)穩(wěn)定、組織致密，不老化、分解、吸潮等，也不會發(fā)生性能的自然退化，這比聚合物基復(fù)合材料好，在太空使用不會分解出低分子物質(zhì)污染儀器和環(huán)境，有明顯的優(yōu)越性。,22,金屬基復(fù)合材料實(shí)例,23,航空

11、航天工業(yè)中需要大型的、重量輕的結(jié)構(gòu)材料，例如波音747大型運(yùn)輸機(jī)、遠(yuǎn)距離通信天線、巨型火箭及宇航飛行器等。在設(shè)計(jì)這些結(jié)構(gòu)時(shí)，問題之一就涉及到平方立方尺寸關(guān)系，即結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與剛度隨其尺寸的平方增加而重量卻隨其線尺寸的立方增加。所以，假若要保證大型結(jié)構(gòu)的機(jī)動性和高效率，就需要更完善的設(shè)計(jì)和更好的材料。,三 、鋁基復(fù)合材料,24,鋁基復(fù)合材料是在金屬基復(fù)合材料中應(yīng)用得最廣的一種。由于鋁的基體為面心立方結(jié)構(gòu)，因此具有良好的塑性和韌性，再加之它所具有的易加工性、工程可靠性及價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，為其在工程上應(yīng)用創(chuàng)造了有利的條件。,在制造鋁基復(fù)合材料時(shí)，通常并不是使用純鋁而是用各種鋁合金。,25,鋁基復(fù)合材料,

12、大型運(yùn)載工具的首選材料。如波音747、757、767 常用：B/Al、C/Al、SiC/Al SiC纖維密度較B高30，強(qiáng)度較低，但相容性好。 C纖維紗細(xì)，難滲透浸潤，抗折性差，反應(yīng)活性較高。 基體材料可選變形鋁、鑄造鋁、焊接鋁及燒結(jié)鋁。它們塑性好制備鋁薄容易。,26,基體與增強(qiáng)體 鋁基復(fù)合材料的增強(qiáng)體主要有3種：長纖維，晶須和顆粒；基體主要有純鋁及其合金?；w合金的種類較多，主要有兩大類：變形合金和鑄造合金。,27,(1)、長纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料,長纖維對鋁基體的增強(qiáng)方式可以以單向纖維、二維織物和三維織物存在。長纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料主要有：BfAl、CfAl、SiCfAl、Al203fAl和

13、不銹鋼絲Al等。,BfAl復(fù)合材料,硼纖維是在鎢或碳絲化學(xué)氣相沉積而形成的單絲，直徑較粗(100140m)，因而在工藝上較易制造。,28,纖維含量越高，其拉伸強(qiáng)度的變化。,硼-鋁復(fù)合材料的耐高溫性突出。,29,硼-鋁復(fù)合材料中由于纖維的縱向熱膨脹系數(shù)與基體的熱膨脹系數(shù)差別較大，因此在界面會產(chǎn)生較高的殘余應(yīng)力。,30,BfAl復(fù)合材料的制造 復(fù)合材料的制造包括將復(fù)合材料的組分組裝并壓合成適于制造復(fù)合材料零件的形狀。 常用的工藝有兩種: 一、纖維與基體的組裝壓合和零件成型同時(shí)進(jìn)行; 二、先加工成復(fù)合材料的預(yù)制品，然后再將預(yù)制品制成最終形狀的零件。 前一種工藝類似于鑄件，后一種則類似于先鑄錠然后再鍛

14、成零件的形狀。,31,CfAl復(fù)合材料,碳纖維密度小，具有優(yōu)異的力學(xué)性能，是目前可作金屬基復(fù)合材料增強(qiáng)物的高性能纖維中價(jià)格最便宜的一種，它們與很多種金屬基體復(fù)合，制成了高性能的金屬基復(fù)合材料。 但是由于碳(石墨)纖維與液態(tài)鋁的浸潤性差，高溫下相互之間又容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成嚴(yán)重影響復(fù)合材料性能的化合物。人們采取了多種纖維表面處理方法來解決這個問題，比如在碳纖維表面鍍鉻、銅等。,32,碳纖維對復(fù)合材料的力學(xué)性能影響很大。 表5-10是液態(tài)金屬浸漬法制備的碳纖維增強(qiáng)鋁合金的拉伸強(qiáng)度。最后一項(xiàng)是碳與鋁反應(yīng)產(chǎn)物的數(shù)量。表中前4種纖維都是經(jīng)高溫石墨化處理的石墨纖維，它們與鋁的反應(yīng)產(chǎn)物Al4C3的量較少，

15、拉伸強(qiáng)度較高。最后一種纖維是未經(jīng)高溫石墨化處理的碳纖維，它與鋁的反應(yīng)產(chǎn)物Al4C3的量很高，其拉伸強(qiáng)度大大下降。因此，未經(jīng)高溫石墨化處理的碳纖維是不適宜作鋁基體的增強(qiáng)物，除非經(jīng)過表面處理。,33,（2）短纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料,與長纖維相比，短纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料具有增強(qiáng)體來源廣、價(jià)格低、成形性好等優(yōu)點(diǎn)，可采用傳統(tǒng)的金屬成形工藝如鑄、鍛、擠、軋等，而且材料的性能是各向同性的。 可用做鋁基復(fù)合材料增強(qiáng)物的短纖維有氧化鋁、硅酸鋁和碳化硅等。,34,氧化鋁和硅酸鋁短纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的室溫拉伸強(qiáng)度并不比基體合金高，但它們的高溫強(qiáng)度明顯優(yōu)于基體，彈性模量在室溫和高溫都有較大的提高，熱膨脹系數(shù)減小，耐磨

16、性能得到改善。,35,纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的強(qiáng)度和剛性與纖維方向密切相關(guān)。 纖維無規(guī)排列時(shí)，能獲得基本各向同性的復(fù)合材料。均一方向的纖維使材料具有明顯的各向異性。纖維采用正交編織，相互垂直的方向均具有好的性能。纖維采用三維編織，可獲得各方向力學(xué)性能均優(yōu)的材料。,纖維在基體中的不同分布方式,36,37,層狀復(fù)合材料 層狀復(fù)合材料是指在基體中含有多重層片狀高強(qiáng)高模量增強(qiáng)物的復(fù)合材料。,這種材料是各向異性的(層內(nèi)兩維同性)。如碳化硼片增強(qiáng)鈦、膠合板等。,雙金屬、表面涂層等也是層狀復(fù)合材料。 結(jié)構(gòu)層狀材料根據(jù)材質(zhì)不同，分別用于飛機(jī)制造、運(yùn)輸及包裝等。,38,3、顆粒(晶須)增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料,主要使用的有S

17、iC、Al2O3顆粒(晶須)增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。 SiC顆粒(晶須)增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料具有良好的力學(xué)性能和耐磨性能。隨著SiC含量的增加，其熱膨脹系數(shù)降低，并低于基體。這些復(fù)合材料的韌性低于基體，但高于連續(xù)纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料，而且其剛度比基體提高很多。由于SiC的硬度很高，使得這種復(fù)合材料的硬度大大提高，其耐磨性也相應(yīng)大大提高。,39,復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和彈性模量比基體高，且隨著SiC晶須含量的增加，其拉伸強(qiáng)度和彈性模量均有較大升高。,40,41,在鋁合金中加入脆性的SiC顆?；蚓ы殻鋽嗔秧g性下降很多。,顆粒：particle 晶須：whisker 纖維：fiber,在鋁合金中加入脆性的SiC

18、顆粒，其耐磨性增加很多。,42,硼-鋁復(fù)合材料可用作中子屏蔽材料，還可用來制造廢核燃料的運(yùn)輸容器和儲存容器、可移動防護(hù)罩、控制桿、噴氣發(fā)動機(jī)風(fēng)扇葉片、飛機(jī)機(jī)翼蒙皮、飛機(jī)起落架部件、自行車架、高爾夫球桿等。 碳纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料用在飛機(jī)上，如它使用在F-15戰(zhàn)斗機(jī)上，使其質(zhì)量減輕2030。用碳纖維增強(qiáng)鋁合金管材還可制作網(wǎng)球拍架。 氧化鋁纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料最成功的應(yīng)用是用來制造柴油發(fā)動機(jī)的活塞。,鋁基復(fù)合材料的應(yīng)用,43,鋁基復(fù)合材料的二次加工 二次加工是指對基本的復(fù)合材料型件如平板、梁和管等所進(jìn)行的加工、包括成型、連接機(jī)械加工和熱處理等工藝過程。,44,1成 型 硼鋁復(fù)合材料的成型涉及到它的

19、組分強(qiáng)而近于脆性的纖維和軟而延性的鋁。 纖維在室溫拉伸實(shí)驗(yàn)時(shí)具有完全彈性的應(yīng)力應(yīng)變特性，在高溫下具有很高的抗蠕變能力，不會有什么塑性延伸。,由于纖維對復(fù)合材料的束縛，使得材料的最大軸向斷裂延伸率小于1，致使零件的加工制造在很多情況下是在復(fù)合材料熱壓過程中用易于彎曲的預(yù)制板加工成最終形狀的。,45,2連 接 硼鋁復(fù)臺材料與承載結(jié)構(gòu)的附件的連接是復(fù)合材料應(yīng)用中最重要的工程領(lǐng)域之一。 硼鋁復(fù)合材料的連接技術(shù)是基于鋁的連接而并不考慮硼同硼連接。其目的是想要得到高剪切強(qiáng)度的基體連接而不使復(fù)合材料的機(jī)械性能降低。,連結(jié)工藝包括固態(tài)擴(kuò)散結(jié)合。 焊接：標(biāo)準(zhǔn)的焊接工藝是把焊箔放入需要連接的零件之間并在接觸壓力下

20、進(jìn)行爐中焊。,機(jī)械固定和膠接也是復(fù)合材料的有效連接力法。,46,MMC雖強(qiáng)度和彈性模量（剛度）增加，但塑性和韌性因使用陶瓷纖維而有所降低。這在一定程度上限制了MMC的應(yīng)用范圍。,航天飛機(jī)內(nèi)MMC (Al / B纖維)桁架,47,以陶瓷顆粒、纖維或晶須作為增強(qiáng)體，可制成鎂基復(fù)合材料，集超輕、高比剛度、高比強(qiáng)度于一身，該類材料比鋁基復(fù)合材料更輕，具有更高的比強(qiáng)度和比剛度將是航空航天優(yōu)選材料。,四 、鎂基復(fù)合材料,48,鎂基復(fù)合材料,特點(diǎn)：鎂、鎂合金及其鎂基復(fù)合材料的密度一般小于1.8，僅為鋁或鋁基復(fù)合材料的66%左右，是密度最小的MMC之一，而且具有更高的比強(qiáng)度、比剛度以及優(yōu)良的力學(xué)和物理性能。

21、鎂基MMC常用基體合金：純鎂強(qiáng)度較低，不適合用作MMC，一般需添加合金元素以合金化。主要合金元素有Al、Zn、Ag、Mn、和稀土金屬等。,49,鎂基MMC的增強(qiáng)體,基本要求：與基體有良好的物理、化學(xué)相容性，盡量避免增強(qiáng)體與基體之間的界面反應(yīng)，浸潤性好。 常用的增強(qiáng)體：C纖維、SiC晶須和顆粒、B4C顆粒等。 C與純鎂不反應(yīng)，但與鎂合金中的Al、Li等反應(yīng)，可生成碳化鋁、碳化鋰等化合物，嚴(yán)重?fù)p傷C纖維，需在C纖維表面進(jìn)行涂層保護(hù)。 研究表明：SiC、B4C纖維、晶須、顆粒是鎂基MMC的合適增強(qiáng)體。,50,鎂基MMC的性能,顆粒增強(qiáng)鎂基MMC的抗拉強(qiáng)度與基體差不多，但耐磨性和耐溫性提高。 晶須增強(qiáng)

22、鎂基MMC的抗拉強(qiáng)度和模量都有所提高。 纖維增強(qiáng)鎂基MMC的抗拉強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度提高很多。,51,鎂基MMC的制備,表5-9 幾種主要鎂合金基MMC制備方法,52,鎂基MMC的應(yīng)用,汽車制造：方向盤減震軸、活塞環(huán)、支架、變速箱外殼等； 通訊電子：手機(jī)、便攜式電腦等的外殼 機(jī)械工業(yè)：SiC晶須增強(qiáng)鎂基MMC用于制造齒輪，SiC顆粒增強(qiáng)鎂基MMC耐磨性好可用于制造油泵的殼體、止推板、安全閥等。,53,五、鈦基復(fù)合材料（TMC）,特性： 鈦合金：密度4.35.1，模量80130GPa，有較高的比強(qiáng)度和比剛度，鈦的熔點(diǎn)高，強(qiáng)度能保持到高溫（使用溫度800)，抗氧化和抗化學(xué)腐蝕性能好。 TMC：比鈦合金更

23、高的比強(qiáng)度、比模量，極佳的耐疲勞、抗蠕變性能，優(yōu)異的高溫性能和耐腐蝕性能，并克服了鈦合金耐磨性和彈性模量低等缺點(diǎn)。 類型：顆粒增強(qiáng)、連續(xù)纖維增強(qiáng)鈦基MMC。 相容性問題：幾乎所有增強(qiáng)體與活性Ti基體發(fā)生界面反應(yīng)形成一種或多種化合物。因?yàn)樗蠺MC在制造和熱加工過程中，都要經(jīng)歷8001200的高溫暴露，不可避免地發(fā)生界面反應(yīng)。 界面反應(yīng)退化問題：采用對增強(qiáng)纖維涂層處理。,54,顆粒增強(qiáng)TMC,特點(diǎn)：加工制造工藝比較經(jīng)濟(jì)、簡便。常用工藝精密鑄造、粉末冶金、鍛造、擠壓、軋制等都可以用于加工TMC。 性能：鈦和鈦合金中加入顆粒增強(qiáng)劑后，TMC的硬度、耐磨性能、剛度、耐高溫性能得到明顯改善，而塑性、斷裂

24、韌性和耐疲勞強(qiáng)度有所下降，室溫拉伸強(qiáng)度與基體相近或低于基體。,55,連續(xù)纖維增強(qiáng)TMC,特點(diǎn)：具有較高的工作溫度6001000），高抗腐蝕性和抗損傷性。但比重較高（工業(yè)純鈦密度4.51），制造困難和成本高。 力學(xué)性能：縱向強(qiáng)度和彈性模量提高很大，但橫向性能較低。,56,連續(xù)纖維增強(qiáng)TMC的力學(xué)性能,57,鈦基復(fù)合材料,鈦及其合金是比強(qiáng)度、比剛度最好的基材，耐蝕性和耐高溫性也很好，易做耐熱件。（低于相變溫度） 但鈦薄難制，化學(xué)活性高，與C纖維和B纖維反應(yīng)生成TiC和TiB2白亮層 。解決辦法： 高速工藝 - 縮短高溫停留時(shí)間 低溫工藝 - 850熱壓15分鐘 表面包覆 - 涂SiC 合金化 -

25、提高基體穩(wěn)定性,58,TMC的應(yīng)用,利用TMC的耐高溫性能，制造耐高溫構(gòu)件。 美國SiC纖維增強(qiáng)TMC用于航天飛機(jī)的機(jī)翼、機(jī)身的蒙皮、支撐梁及加強(qiáng)筋；導(dǎo)彈尾翼、汽車發(fā)動機(jī)氣門閥、連桿等。,59,六、金屬基復(fù)合材料的制備工藝,金屬基復(fù)合材料的制備工藝種類繁多，主要根據(jù)基體與增強(qiáng)體的性質(zhì)決定，基體的選擇一般有3條原則： 1）復(fù)合材料的使用要求 這是選擇基體材料的主要依據(jù)。 2）復(fù)合材料的組成特點(diǎn) 不同的增強(qiáng)體對基體的選擇影響較大。 3）復(fù)合材料的界面相容性 復(fù)合材料的界面相容性包括增強(qiáng)體與基體間的物理相容性和化學(xué)相容性。,60,金屬基復(fù)合材料制造方法及關(guān)鍵技術(shù),金屬基復(fù)合材料的制備方法根據(jù)增強(qiáng)體產(chǎn)生的方式不同可以分為內(nèi)生型法和外生型法兩種。 內(nèi)生型法是指增強(qiáng)體通過組分材料間放熱反應(yīng)在基體中產(chǎn)生，增強(qiáng)體的表面無污染，與基體的界面干凈，結(jié)合強(qiáng)度高，化學(xué)穩(wěn)定性好，且反應(yīng)放熱還可以使揮發(fā)性雜志離開基體，起到凈