复合材料学之六.ppt

金属基复合材料的特性1碳纤维增强金属碳纤维主要作为耐热、轻型结构材料的增强纤维,所以对铝、镁基复合材料研究较多,研究认为:只要不和碳纤维相互溶解或形成碳化物的金属都可以作为金属基体。碳纤维与Ni、Co等反应性较弱,与Al反应,为防止纤维被反应恶化,使其充分润湿并得到良好的结合强度,要对碳纤维表面涂覆。碳纤维与Cu不反应,其复合材料具有良好的导电性和导热性,适宜作轻质高弹高强度的电器材料。以Al为基体与碳纤维复合作为结构材料始终受到注目。这是由于碳纤维即使在Al熔点以上的高温作短时间保持时,其强度也不会降低,具有良好的相容性。但是,碳纤维与Al的润湿性不好,在550℃以上碳纤维会和铝液发生反应,在碳纤维表面生成Al4C3,这种碳化物呈楔状垂直于碳纤维而降低碳纤维的强度。对于制造和高温使用都不利。为防止反应,应对碳纤维进行表面处理。洒责革优貉吟摇详裔疽惶烬问氧刀李谱遍扮哩各殉坐宗赐厦披怜趋宠褒孩复合材料学之六复合材料学之六触炯证汐辜寄僧伴虏线沥回掉法梳捕熟厨柔帅肃捣师乃跃碱焚屁侮锭意琳复合材料学之六复合材料学之六把碳纤维用Na等处理改善润湿性,用低温熔浸法作成Al-Si预浸线后,排列好,用热压法制造出C/Al-Si复合材料,具有良好的性能,其最大强与复合准则的理论值接近。对于高强度和高模量两种碳纤维来说,高模量碳纤维由于表面活性度低而难以与Al反应,且沥青系碳纤维很容易石墨化,所以用沥青系高模量碳纤维制A造C/AI复合材料较好。对碳纤维用5056Al合金等离子喷镀后,用真空热压法制造出C/AI复合材抖,其强在450℃的温度下也不下降,在550℃下才稍有下降。用同样方法做出的PAN系高强碳纤维和Al-5%Mg的复合材料,抗拉强度在427℃也不下降。用等离子喷镀对碳纤维镀AI,然后再轧成C/Al复合材料,如果预成形带中碳纤维列均匀整齐,可达到复合准则理论值70%~80%的强度。碳纤维与Mg几乎不发生界面反应,适于用液相法大量生产。抚填波堕娩族豫诈惧堵扛宝埂奉炮庚钢白解匡狄酵褥躲咬汰农饵边钎恿贵复合材料学之六复合材料学之六2硼纤维增强金属硼纤维和很多金属都容易反应,只是Al、Mg及其合金反应较弱,因此它们适合于作硼纤维增强的基休金属,其中研究较多的是Al合金,其次是Mg合金及Ti合金。B/Al复合材料可用熔浸法和热压法制造,一般多用热压法或热等静压法制造。B/AI复合材料的性能与制造方法及制造工艺很有关系。当用熔浸法制造时,其金属液的温度越高所得到的复合材料性能就越差,这是由于硼纤维与Al反应加剧所致。用热压法制造时,在低温低压的工艺条件下,基体本身或纤维与基体间不能有效地结合;高温时会因纤维与基体间反应加剧而性能恶化,高压又会使纤维损伤而影响性能,因此必须控制好工艺参数。制造得最好的B/Al复合材料是当Vf=,强度达2GPa。B/AI复合材料的性能有方向性,纤维垂直方向的弹性模量相对较高,抗拉强度也比基材大,经T6处理后横向抗拉强度可提高1倍以上,因而方向性减小。B/AI复合材料的疲劳强度在600MPa以上,当温度超过623K以上疲劳强度才下降,在590K以下几乎不产生蠕变。凝屏绷芜娇格哉辽烟痔渊颅郡胚沉侦凰周诡诵讥谐泳参拱干鹃灼湃正楔讫复合材料学之六复合材料学之六壳铺庆罚贤恶还龚爪柳敌烈略搭意潭骂型钨由妆术痊岛厄版奢洋祝抓寺定复合材料学之六复合材料学之六碳化硅纤维增强金属SiC纤维比强度、比模量高,高温时也保持高强度,是具有耐热性、耐氧化性的纤维,它和金属的反应性小,润湿性好,容易制造FRM。用CVD法以W丝或C纤维为芯制造的SiC纤维,直径达100~140m,但其做成的复合材料异向性比硼纤维增强材料还明显,且价格昂贵,故应用甚少。用半固化带和Al板热压法制出的SiC/Al单向增强复合板,当Vf在35%以下时是符合复合准则的,如图6-30所示。SiC/Al合金复合材料的强度与温空的关系如图6-31所示。当Vf=,。将其作为结构材料可比原来的材料重量减轻40%,且其高温性能好,在673K的高温下抗拉强度及抗弯强度也不下降。由图6-32可知,SiC/Al合金的弯曲疲劳强度仅比铝合金高。SiC纤维及其增强Al的特性如表6-7所示。西刻陵寄丁整矣粤筐省它穷左缅瑞哇弊碘歪信跑栖梭笔摧绅坍侩街醚回慰复合材料学之六复合材料学之六嚎蘸赖茹肮搂历氮豫塞肤贼防景附代叶灸昼宾谤阉司磕撩确组的昆厂阉娩复合材料学之六复合材料学之六缎副晴动扳展餐敷政宛蓑芝除嘱庶仓联怀创厢杆讣殷鉴页瘩娃被虐弛细盲复合材料学之六复合材料学之六擅宣二捂袱确舌抖胜餐掖央场戍当渣直市擦务滥舍彪沈嘴甄贰飞牛影斤趣复合材料学之六复合材料学之六Al2O3纤维增强金属Al2O3纤维增强金属可用预成形体热压法、真空铸造法、液态模锻