颗粒增强铝基复合材料的研究.doc

颗粒增强铝基复合材料的研究姓名：陈云班级：10161201学号：【摘要】本文简要介绍了常见的几种颗粒增强铝基复合材料的增强颗粒和性质，以及颗粒增强铝基复合材料的制备方法和应用。【关键词】颗粒增强铝基复合材料碳化硅氧化铝碳化钛石墨粉末冶金原位反映合成0前言金属基复合材料是以金属及其合金为基体，与一种或几种金属或非金属增强相人工结合成的复合材料。铝基复合材料是金属基复合材料的一种，按照增强体形式不同可以分为长纤维增强铝基复合材料，短纤维增强铝基复合材料，晶须增强铝基复合材料及颗粒增强铝基复合材料。颗粒增强铝基复合材料的增强颗粒克服了制备过程中出现的纤维损伤，微观组织不均匀，纤维与纤维互相接触，反映带过大等影响材料性能的缺陷。同时，颗粒增强铝基复合材料制备成本低廉，回收性和再运用性好，使其在各个领域都具有广泛应用。因此，本文将简要介绍颗粒增强铝基复合材料的部分相关内容。1颗粒增强铝基复合材料颗粒增强铝基复合材料具有密度小，比强度、比刚度高，剪切强度高，热膨胀系数低，热稳定性和导热、导电性能良好，以及抗磨耐磨性能和耐有机液体和溶剂侵蚀优良等一系列优点。颗粒的增强重要是弥散强化，颗粒越小，弥散强化的效果越好，材料的性能也就越佳。颗粒增强铝基复合材料增强体的选择规定颗粒在基体中高度弥散均匀分散，尺寸大小要适度，与基体间要有一定粘结作用，并且它们之间各方面都要相匹配。常见的增强颗粒有：碳化硅、碳化钛、氧化铝和石墨颗粒。1.1碳化硅颗粒增强铝基复合材料碳化硅颗粒增强铝基(/Al)复合材料是一种陶瓷颗粒增强金属基复合材料，它是用碳化硅颗粒作为增强体，采用铝或铝合金作基体，按设计规定，以一定形式、比例和分布状态，构成有明显界面的多组相复合材料。通过改变碳化硅颗粒在复合材料中的含量，可以对材料的性能进行调整。一般随碳化硅体积含量的增长，复合材料强度增长，塑性下降。按SiC含量不同可将/Al复合材料的功能特性分为三类：SiC含量<20％，被用作结构级复合材料；SiC含量在35％～50％间，被用作光学仪表及功能级复合材料：SiC含量50％--80％，被用作电子级复合材料。/Al复合材料的重要性能特点是高比强、高比刚度、耐高温、耐磨、耐疲劳、热膨胀系数小、尺寸稳定性好。同时，/Al复合材料制造工艺设备简朴，成本低，可以批量生产。由于性能特点的多样性，/Al复合材料可以应用于各个不同的领域，耐磨性高，可以用于汽车制动盘和刹车转子、发动机活塞和齿轮箱；尺寸稳定性好，可以用于精密仪器构件、空间构件；比刚度高，可以用于航空航天的重要部件；膨胀系数低，使其可以很好地用在微电子热封装。/Al复合材料常用的制备方法是粉末冶金法和铸造法，除此，尚有，压喷射沉积法，压力熔渗法，无压熔渗法。与欧美发达国家相比，我国/Al复合材料的研究起步较晚，技术工艺相对落后，但由于其发展潜力较大，相信在不久的未来，/Al复合材料会得到空前的发展与运用。1.2碳化钛颗粒增强铝基复合材料/Al复合材料是以碳化钛颗粒为增强体，铝或铝合金为基体的复合材料。碳化钛颗粒在基体中较易分散，其增强效果较好，综合性能较高。/Al复合材料由于TiC具有高硬度、高弹性模量、高耐磨性、高熔点和高热稳定性等特点被广泛应用。随着TiC颗粒含量的增长，材料的耐磨性及硬度等性能也随之提高。/Al复合材料的制备技术重要分两种类型。一是外加预制的增强相，例如熔融搅拌法、压铸法和粉末冶金法。此类方法在制取材料的过程中，有的存在严重的界面反映，有的基体与增强相间的相容性不良，难以达成抱负的增强效果。另一类即是目前引起广泛关注的原位合成法，它是将可以反映合成增强相的原料粉末混合，在一定温度下通过自发反映合成增强相，采用该方法生成的增强颗粒细小均匀，形状规则，与基体相容性好，两者结合牢固，且界面干净，热力学性能稳定，利于提高了材料的综合性能。此外，该方法工艺简便、成本低；可制备形状复杂、大尺寸的产品，产品质量高。1.3氧化铝颗粒增强铝基复合材料氧化铝颗粒的熔点、强度和硬度高，并具有低的热膨胀系数、高的弹性模量，它是离子键化合物，抗晶格畸变能力及阻碍位错运动的抗力较强，是一种性能良好的颗粒增强相。氧化铝颗粒增强铝基复合材料是以氧化铝颗粒增强铝或铝合金为基体的复合材料。氧化铝颗粒增强铝基复合材料的增强体与基体之间具有良好的化学相容性，该复合材料是可以大批量生产和应用的金属基复合材料品种之一。它的制备方法有粉末冶金法和铸造法等，最常用的为半固态法。半固态法克服了传统铸导致形过程中易产生缩孔、缩松、气孔及尺寸偏差等缺陷，时具有成形温度低，延长模具寿命，减少能耗和成本，改善生产条件和环境，提高产品质量(减少气孔和凝固收缩)及性能，减少加工余量，提高产品竞争力等许多优点。1.4石墨颗粒增强铝基复合材料石墨颗粒是软增强体，由于具有独特的层状结构