金属陶瓷基复合材料PPT课件[文字可编辑].ppt

2020/4/2 金属陶瓷基复合材料 5.2.1 概述 ? 金属基复合材料 (MMC) 定义 ? 金属基体的作用： ① ② ③ ④ 固结增强体 传递和承受载荷 赋予形状，可加工性 影响材料强度、刚度等性能 复合材料基体共 有的特性和功能 ? 性能优势： ① 资源丰富 ② 模量、耐热性高 ③ 强度高、可强化 ④ 塑性、韧性好 ⑤ 光、电、磁、热、弹等性能优良 2020/4/2 2 5.2.2 金属基体 (1) 常用金属基体 包括： 铝、镁、钛、铜、 金属间化合物和高温合金 常用金属基体有： 铝及其合金 镁及其合金 钛及其合金 铜及其合金 金属间化合物和镍及其合金 不锈钢 2020/4/2 3 现代武器装备的基础性材 料，纳入国家重大基础材 料研究范畴。 5.2.2 金属基体 (2) 不同基体的金属基结构复合材料的使用温度范围 ★ 铝、镁及其合金使用温度 <450 ℃ ； ★ 钛合金 450~650 ℃ ； ★ 金属间化合物和镍其、铁基耐热合金 650~1200 ℃ 。 2020/4/2 4 (3) 功能复合材料的金属基体 ? 电子工业 : SiC/Al, SiC/Cu; Cf/Al; Cf/Cu 等等 ? 耐磨零件 ： 碳化硅，氧化铝颗粒，晶须等 ? 用作集电和电触头 ： SiC ，金属丝，石墨颗粒增强铝，铜等 ? 耐腐蚀电池极板 ： 石墨碳纤维增强铅合金等 2020/4/2 5 5.2.3 金属基复合材料 ? 重要体系 Al 2 O 3 /(Al 、 Mg) ? 主要特点 ● 高的比强度、比模量； ● 好的韧性； ● 比聚合物高的使用温度。 2020/4/2 6 5.2.3 金属基复合材料 5.2.3.1 制造方法 （ 1 ）固态制造工艺 ①粉末合金法 ②固态热压法 ③热等静压法 ④热轧法 ⑤热挤压法 ⑥热拉拔法 ⑦爆炸焊接法 2020/4/2 7 5.2.3.1 制造方法 （ 2 ）液态制造工艺 ①真空压力浸渍法 ②液态金属浸渍法 ③热喷涂法 ④挤压铸造法 ⑤共喷沉淀法 ⑥液态金属搅拌铸造法 2020/4/2 8 （ 3 ）原位法 （ 4 ）其他制造工艺 2020/4/2 ①定向凝固法 ②反应自生成法 ①原位自生成法 ②物理气相沉积法 ③化学镀 磁控溅射源的物理气相沉积 大功率电子束物理气相沉积 电弧离子镀 ④电镀 ⑤复合镀 ⑥自蔓延 9 凝胶的自蔓延燃烧 5.2.3.2 金属基复合材料的性能 (1) 组成相的要求 (2) 热处理性能； (3) 力学性能 ; (4) 热学性能 ; (5) 抗蠕变性能 ; (6) 磨损性能； (7) 电学性能 2020/4/2 10 5.2.3.3 金属基复合材料 的应用 ? B f /Al 用作航天飞机部件 ; ? C f /Al 用作 NASA 空间望远镜的 天线支架 ; ? FP-Al 2 O 3f / (Al,Mg) 用作汽车部 件和内燃机连杆等等 2020/4/2 11 铝合金在飞机上的应用 2020/4/2 12 5.3 陶瓷基复合材料 5.3.1 常用陶瓷基体材料 （ 1 ）氧化物陶瓷 ①氧化铝陶瓷 ②氧化锆陶瓷 （ 2 ）氮化物陶瓷 ①氮化硅陶瓷 ②氮化硼陶瓷 ③氮化铝陶瓷 2020/4/2 13 5.3.1 常用陶瓷基体材料 （ 3 ）碳化物及碳陶瓷 ①碳化硅陶瓷 ②碳化锆陶瓷 ③碳化铬陶瓷 ④碳化钨陶瓷 ⑤碳化钛陶瓷 （ 4 ）玻璃、玻璃陶瓷和其他陶瓷 ①玻璃（高硅氧玻璃，硼硅玻璃，铝硅玻璃）； ②玻璃陶瓷（铝锂硅酸、镁铝硅酸玻璃陶瓷）； ③其他陶瓷（硼化物陶瓷，硅化物陶瓷） 2020/4/2 14 5.3.2 陶瓷基复合材料的制造 制备步骤 : 将增强体材料掺入到未凝结的基体中 , 使基体和 增强体材料一道成为整体材料。 (1) 连续纤维增强陶瓷基复合材料的制备工艺 四大系列 : Al 2 O 3 纤维 /ZrO 2 , SiC 纤维 /SiC, Si 3 N 4 纤维 /Si 3 N 4 SiC 纤维 /Si 3 N 4 2020/4/2 15 5.3.2 陶瓷基复合材料的制造 制备方法 : ①料浆浸渍 - 热压烧结法；②化学气相渗透法 ③有机先驱体热解法； ④熔融渗透法 ⑤直接氧化沉淀法； ⑥反应烧结法 (2) 晶须和颗粒增强 陶瓷基复合材料的制备工艺 ①晶须复合材料制备工艺 a. 烧结法 b. 先驱体转化法 c. 电泳沉积法 2020/4/2 16 5.3.2 陶瓷基复合材料的制造 制备方法 : ①料浆浸渍 - 热压烧结法；②化学气相渗透法 ③有机先驱体热解法； ④熔融渗透法 ⑤直接氧化沉淀法； ⑥反应烧结法 (2) 晶须和颗粒增强 陶瓷基复合材料的制备工艺 ①晶须复合材料制备工艺 a. 烧结法 b. 先驱体