材料原理及其應(yīng)用

1、材料原理及其應(yīng)用第1頁(yè)，共13頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)9分，星期四定義：以金屬或合金為基體與纖維、晶須、顆粒等增強(qiáng)體組成的復(fù)合物。 金屬基復(fù)合材料的使用溫度范圍為3501200。其特點(diǎn)在力學(xué)方面為橫向及剪切強(qiáng)度較高，韌性及疲勞等綜合力學(xué)性能較好，同時(shí)還具有導(dǎo)熱、導(dǎo)電、耐磨、熱膨脹系數(shù)小、阻尼性好、不吸濕、不老化和無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。例如碳纖維增強(qiáng)鋁復(fù)合材料其比強(qiáng)度34107mm，比模量為68109mm，又如石墨纖維增強(qiáng)鎂不僅比模量可達(dá)1.51010mm，而且其熱膨脹系數(shù)幾乎接近零。 第2頁(yè)，共13頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)9分，星期四金屬基復(fù)合材料的研究進(jìn)展及應(yīng)用 目前應(yīng)用的復(fù)合材料主

2、要有金屬基、無(wú)機(jī)非金屬基和高分子基三大類。但是由于金屬基復(fù)合材料價(jià)格昂貴，主要用于航空航天和軍事領(lǐng)域，一般工業(yè)領(lǐng)域不多見(jiàn)。而由于鋁基復(fù)合材料的優(yōu)良的綜合性能，使得鋁基復(fù)合材料在金屬基復(fù)合材料中應(yīng)用最為廣泛。第3頁(yè)，共13頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)9分，星期四金屬基復(fù)合材料按增強(qiáng)體的類別來(lái)分類，如纖維增強(qiáng)(包括連續(xù)和短切)、晶須增強(qiáng)和顆粒增強(qiáng)等，按金屬或合金基體的不同，金屬基復(fù)合材料可分為鋁基、鎂基、銅基、鈦基、高溫合金基、金屬間化合物基以及難熔金屬基復(fù)合材料等。由于這類復(fù)合材料加工溫度高、工藝復(fù)雜、界面反應(yīng)控制困難、成本相對(duì)高，應(yīng)用的成熟程度遠(yuǎn)不如樹(shù)脂基復(fù)合材料，應(yīng)用范圍較小。 第4頁(yè)，

3、共13頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)9分，星期四金屬與合金的種類繁多，金屬基體的正確選擇對(duì)能否組合和發(fā)揮基體金屬和增強(qiáng)物質(zhì)性能特點(diǎn)，獲得預(yù)期的優(yōu)異綜合性能要求十分重要。在選擇基體金屬時(shí)應(yīng)該考慮以下幾個(gè)方面：第一、金屬基復(fù)合材料的使用要求；第二、金屬基復(fù)合材料的組成特點(diǎn)；第三、基體金屬與增強(qiáng)物得相容性。第5頁(yè)，共13頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)9分，星期四由于樹(shù)脂基復(fù)合材料通常只能在350以下的不同溫度范圍內(nèi)使用。近些年來(lái)正在迅速開(kāi)發(fā)研究適用于3501200使用的各種金屬基復(fù)合材料。金屬基復(fù)合材料除了和樹(shù)脂基復(fù)合材料同樣具有高強(qiáng)度、高模量外，它能耐高溫，同時(shí)不燃、不吸潮、導(dǎo)熱導(dǎo)電性好、抗輻

4、射。是令人注目的航空航天用高溫材料，可用作飛機(jī)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)和火箭發(fā)動(dòng)機(jī)熱區(qū)和超音速飛機(jī)的表面材料。第6頁(yè)，共13頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)9分，星期四常用金屬基復(fù)合材料的性能及應(yīng)用第7頁(yè)，共13頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)9分，星期四第一：金屬陶瓷金屬陶瓷是金屬和陶瓷組成的非均勻質(zhì)材料。其中，碳化物金屬陶瓷是應(yīng)用最廣泛的金屬陶瓷。金屬陶瓷材料的熱穩(wěn)定性和抗氧化能力較好，韌性高，可以作為高速切削根據(jù)材料。第二：纖金屬維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料纖維增強(qiáng)復(fù)合材料有比強(qiáng)度高，比模量高和高溫等優(yōu)點(diǎn)。纖金屬維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料特別適合于用做航天飛機(jī)主艙骨架支柱、發(fā)動(dòng)機(jī)葉片、尾翼等。第8頁(yè)，共13頁(yè)，20

5、22年，5月20日，4點(diǎn)9分，星期四第三：細(xì)粒和晶須增強(qiáng)金屬?gòu)?fù)合材料細(xì)粒和晶須增強(qiáng)金屬?gòu)?fù)合材料具有極高的比強(qiáng)度和比模量。廣泛應(yīng)用于軍工行業(yè)。例如：導(dǎo)彈飛翼、飛機(jī)部件、制造輕質(zhì)裝甲等等。汽車工業(yè)的發(fā)動(dòng)機(jī)活塞、制動(dòng)件、噴油嘴等等。第9頁(yè)，共13頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)9分，星期四金屬基復(fù)合材料還可用作金屬封裝材料電子封裝：就是安裝集成電路內(nèi)置芯片外用的管殼簡(jiǎn)單的說(shuō)就是電子產(chǎn)品的保護(hù)罩，讓電子產(chǎn)品免受外界環(huán)境的影響。第10頁(yè)，共13頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)9分，星期四 我國(guó)金屬基復(fù)合材料的研究起步僅落后于美、日等國(guó)不到五年。鑒于國(guó)際上金屬基復(fù)合材料尚未大規(guī)模生產(chǎn)，因此目前差距不大。目

6、前主要集中在以輕金屬（如鋁、鎂、鈦）等為基體的復(fù)合材料研究，少量研究致力于銅、鐵、鉛基體的復(fù)合材料。增強(qiáng)的形式包括連續(xù)纖維、短纖維、晶須和顆粒。鑒于國(guó)際的發(fā)展趨勢(shì)側(cè)重于非連續(xù)的顆粒、晶須和短纖維方面，因此我國(guó)的研究也早已轉(zhuǎn)向這方面。但在關(guān)于其理論基礎(chǔ)性研究的理論深度上與國(guó)外有一定的差距，特別是在原子、分子水平上深入認(rèn)識(shí)界面的結(jié)構(gòu)方面不夠，這主要是缺少先進(jìn)的分析表征手段和物理學(xué)家的介入不夠有關(guān)。另外，復(fù)合材料可持續(xù)發(fā)展及其實(shí)用化降低成本的要求使金屬基復(fù)合材料的再生問(wèn)題顯得尤為重要，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)金屬基復(fù)合材料的再生研究工作。對(duì)于大批量生產(chǎn)的復(fù)合材料講，軋制復(fù)合是特別有效的復(fù)合方法。無(wú)論采用熱軋還是冷軋，在不同的材料復(fù)合中都在廣泛的研究和應(yīng)用。其適用性和經(jīng)濟(jì)性是其它復(fù)合方法所不能比擬的。 結(jié)束語(yǔ)第11頁(yè)，共13頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)9分，星期四 總之，我國(guó)對(duì)復(fù)合材料科學(xué)研究正方興未艾，目前的科學(xué)研究正向著使復(fù)合材料廉價(jià)