颗粒增强金属基复合材料的强化机制

材料热处理技术Material&HeatTreatment2011年5月

颗粒增强金属基复合材料制备工艺的综述

刘建华,沈胜利

(郑州职业技术学院,河南郑州450121)

摘

要：概述了颗粒增强金属基复合材料的种类，介绍了目前颗粒增强金属基复合材料的常用的制备工艺。

文献标识码：A

文章编号：1001-3814(2011)10-0106-03

关键词：颗粒增强金属基复合材料；制备工艺；原位复合中图分类号：TG441.8

PreparationMethodsforParticulateReinforcedMetalMatrixComposite

LIUJianhua,SHENShengli

(ZhengzhouTechnicalCcollege,Zhengzhou450121,China)

Abstract：Thekindsofparticulatereinforcedmetalmatrixcompositewereoutlined.Thepreparationmethodsforparticulatereinforcedmetalmatrixcompositeweresummarized.

Keywords：particulatereinforcedmetal

1、复合材料的定义和分类是什么？

定义：是由两种或多种不同类型、不同性质、不同相材料，运用适当的方法，将其组合成具有整体结构、性能优异的一类新型材料体系。

分类：按用途可分为：功能复合材料和结构复合材料。结构复合材料占了绝大多数。

按基体材料类型分类可分为：聚合物基复合材料、金属基复合材料、无机非金属基复合材料（包括陶瓷基复合材料、水泥基复合材料、玻璃基复合材料）

按增强材料形态可分为：纤维增强复合材料（包括连续纤维和不连续纤维）、颗粒增强复合材料、片材增强复合材料、层叠式复合材料。 3、金属基复合材料增强体的特性及分类有哪些？

增强物是金属基复合材料的重要组成部分，具有以下特性：1）能明显提高金属基体某种所需特性 ：高的比强度、比模量、高导热性、耐热性、耐磨性、低热膨胀性等，以便赋予金属基体某种所需的特性和综合性能；2）具有良好的化学稳定性：在金属基复合材料制备和使用过程中其组织结构和性能不发生明显的变化和退化；3）有良好的浸润性：与金属有良好的浸润性，或通过表面处理能与金属良好浸润，基体良好复合和分布均匀。此外，增强物的成本也是应考虑的一个重要因素。 分类：纤维类增强体（如：连续长纤维、短纤维）、

高性能金属基复合材料

定义

以金属、合金、金属间化合物为基体，并以纤维、晶须、颗粒等为增强体，通过渗透、固结工艺制成的复合材料称为金属基复合材料。与传统的金属材料相比，金属基复合材料往往具有更高的比强度，比模量，更好的耐热性以及更低的热膨胀系数。 发展历程

20世纪60年代，硼纤维增强6061铝基复合材料( Br/Al)开始得到应用，与此同时，制造出定向凝固共晶复合材料。70年代，成功地制造出碳纤维增强金属基复合材料。70年代中后期，随着SiC、Al2 03等增强纤维的开发与应用，金属基复合材料得到迅速发展。 金属基复合材料分类

(1)连续纤维增强金属基复合材料。

纤维增强金属基复合材料是利用无机纤维(或晶须)及金属细线等增强金属得到质量轻且强度高的材料，纤维直径从 3～150μ，纵横比在 102 以上。在现有的各种类型增强体中，高性能连续纤维具有最明显的增强效果和更高的强度及刚度。连续纤维增强复合材料具有明显的各向异性，但复合和加工工艺独特、复杂、不易掌握和控制，因此连续纤维增强金属基复合材料主要用于较少考虑成本的航天、航空等尖端技术领域。 (2)短纤维增强金属基复合材料。

作为金属基复合材料增强体的短纤可分为天然纤维制品和短切纤维

金属基复合材料性能的影响因素

摘要：金属基复合材料具有高比强度、高比模量、低热膨胀系数等优点，近年来发展非常迅速。但其性能一致性差的问题制约了其应用，因此复合材料的性能设计受到了普遍的关注。本文综述了基体、增强体、基体与增强体相容性、工艺、界面等因素对金属基复合材料性能的影响。

关键词：金属基复合材料 性能 影响因素 设计

1 引言

金属基复合材料被誉为21世纪的材料, 它兼有金属的塑性和韧性，以及其它材料如陶瓷的高强度和高刚度，而且比重小，因此具有较高的比强度、比刚度和更好的热稳定性、耐磨性以及尺寸稳定性等优点，从而在机械、汽车、航空航天、兵器、电子等许多领域得到了应用[1~3]。

尽管金属基复合材料在过去的30年里在世界范围内得到了广泛的研究和发展，但是还没有在工业上得到广泛的应用，其原因主要在于它的成本高、性能低于期望值、相对较低的稳定性和大的性能波动、不可回收利用、环境污染等几个障碍[4~5]。目前在国内发展复合材料，关键是要实现低成本、高性能、一致性好、稳定的制备技术和根据力学原理以及使用者的期望设计出令用户满意的性价比的材料。这就涉及到复合材料的设计问题，而性能决定了复合材料在工程上的应用，所以性能的影响因素一直是研究的热点。但是

先进复合材料

英国人赫尔提出复合材料分三类：天然复合材料，如木材、骨骼、肌肉等；细观复合材料，如合金、增强塑料等；宏观复合材料，如钢筋混凝土等。适合于工程结构的复合材料定义应包含以下三点内容：

（1）含两种或两种以上物理性质不同并可用机械方法分离的多相材料； （2）可人为控制将一种材料分布到其它材料中，以达最佳性能； （3）性能优于单独组分材料，并具独特性能。

把复合材料这种扬长避短的作用称为复合效应。人们利用复合效应可自由选择复合材料组成物质，人为设计各种新型复合材料，把材料科学推进到了一个新阶段。因此，国外把复合材料称为第四代材料，又称“设计材料”。

先进复合材料（Advanced Composites Material，简称ACM）专指可用于加工主承力结构和次承力结构、其刚度和强度性能相当于或超过铝合金的复合材料。ACM具有质量轻，较高的比强度、比模量、较好的延展性、抗腐蚀、隔热、隔音、减震、耐高（低）温等特点，已被大量运用到航空航天、医学、机械、建筑等行业。在本文中将介绍两种先进复合材料用的树脂基体不饱和聚脂和酚醛树脂。

一.芳纶

芳纶是一种高强度，高模量，耐高温，低密度，耐磨性好和的有机合成的高科技纤维，并且其化学稳定性

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连续纤维增强陶瓷基复合材料的制备工艺

摘要：作为结构材料，陶瓷具有耐高温能力强、抗氧化能力强、硬度大、耐化学腐蚀等优点，缺点是呈现脆性，不能承受剧烈的机械冲击和热冲击，因而严重影响了它的实际应用．为此人们通过采用连续纤维增韧方法改进其特性，进而研发出连续纤维增强陶瓷基复合材料。该种材料采用碳或陶瓷等纤维进行增强，使陶瓷基体在断裂过程中发生裂纹偏转，纤维断裂和纤维拔出等的同时，吸收能量，既增强了强度和韧性，又保持了良好的高温性能。本文主要是综述了陶瓷基连续纤维增强复合材料的制备方法，并分析了各种工艺的优缺点。在总结了现阶段连续纤维增强复合材料研究中存在的问题的基础上，提出了今后连续纤维增强复合材料的主要研究方向。

关键字：陶瓷基；复合材料；连续纤维；制备技术

1 引言

1.1 前言

科学技术的发展对材料提出了越来越高的要求,陶瓷基复合材料由于在破坏过程中表现出非脆性断裂特性,具有高可靠性,在新能源、国防军工、航空航天、交通运输等领域具有广阔的应用前景。

陶瓷基复合材料是在陶瓷基体中引入第二相材料，使之增强、增韧的多相材料，又称为多相复合陶瓷或复相陶瓷。陶瓷基复合材料是20世纪80年代

熔渗工艺制备金属基复合材料

前言

一般情况下,金属基复合材料中增强相与基体的复合需要借用外力,如压力铸造中熔体在外压驱使下进入多孔颗粒预制坯件。提供这类外力通常需要复杂工艺条件下的昂贵设备，制品在尺寸和形状上又有诸多限制。

熔体自发渗入颗粒预制坯件是一项制备金属基复合材料的古老工艺。熔渗就是熔体在无外力作用下，借助浸润现象导致的毛细管压力自发进入颗粒多孔预制坯件。熔体自发渗入并充满预制成所需要形状和尺寸的坯体，冷却凝固后获得颗粒在连续基体中均匀分布的复合材料。若组分间匹配得当、复合良好，可得到具有理想性能的复合材料。 1、浸润性与熔渗

浸润是固体表面上的气体被液体取代的过程，在一定的温度和压力下，液滴接触到固体表面时，浸润过程便开始。浸润推动力源于液、固体系统总的表面吉布斯自由能降低。

f=-κ??G=σsg-σLg-σLscosθ(t)

?r 式中：κ是含量纲的比例系数；r是液固圆形界面的半径；θ(t)是液滴的接触角。 液固界面的水平线与气液界面在0点的切线之间的夹角为θ，称为浸润角或接触角，见图1：

图1 固-液界面的浸润角示意图（或接触角）

σsg 、σLg和σLs分别是固气、液气及液固界面的表面张力。达到平衡时

陶瓷基复合材料论文

2015年5月5日

摘要：陶瓷基复合材料主要以高性能陶瓷为基体．通过加入颗粒、

晶须、连续纤维和层状材料等增强体而形成的复合材料。如碳化硅、氮化硅、氧化铝等，具有耐高温、耐腐蚀、高强度、重量轻和价格低等优点。陶瓷基复合材料的研究还处于较初级阶段，我国对陶瓷基复合材料的研究则刚刚起步不久。

关键词：陶瓷基复合材料 基体 增强体 强韧化机理 制备技术

前言：陶瓷基复合材料是以陶瓷为基体与各种纤维复合的一类

复合材料。陶瓷基体可为氮化硅、碳化硅等高温结构陶瓷。这些先进陶瓷具有耐高温、高强度和刚度、相对重量较轻、抗腐蚀等优异性能，而其致命的弱点是具有脆性，处于应力状态时，会产生裂纹，甚至断裂导致材料失效。而采用高强度、高弹性的纤维与基体复合，则是提

高陶瓷韧性和可靠性的一个有效的方法。纤维能阻止裂纹的扩展，从而得到有优良韧性的纤维增强陶瓷基复合材料。 陶瓷基复合材料具有优异的耐高温性能，主要用作高温及耐磨制品。其最高使用温度主要取决于基体特征。 正文

一、陶瓷基复合材料基本概述

陶瓷基复合材料的基体为陶瓷。如碳化硅、氮化硅、氧化铝等，具有耐高温、耐腐蚀、高强度、重量轻和价格低等优点。化学键往往是介于离子键与共价键之间的

陶瓷基复合材料课程论文

陶瓷基复合材料综述报告

(Summary report of ceramic matrix composites)

学院名称： 材料科学与工程学院

专业班级： 复合材料1111 学生姓名： 不知道 学 号： 3110702345

指导教师： 你猜

陶瓷基复合材料

陶瓷基复合材料综述报告

摘要：本文综述了陶瓷基复合材料的研究现状，基体和增强增韧纤维的选择，对陶瓷基复合材料的界面、增韧技术及其制造工艺,尤其是对CVI工艺做出了较为全面的总结和介绍,最后,对陶瓷基复合材料未来发展进行了展望。 关键词：陶瓷基复合材料表 ；增韧技术；制造工艺；界面；发展趋势

Summary report of ceramic matrix composites

Abstract: This paper reviews the research status of ceramic matrix composites, the matrix