材料制备技术.doc

金属基复合材料的发展现状及展望摘要: 金属基复合材料【1】是以金属或合金为基体,并以纤维、晶须、颗粒等为增强体的复合材料。其特点在力学方面为横向及剪切强度较高,韧性及疲劳等综合力学性能较好,同时还具有导热、导电、耐磨、热膨胀系数小、阻尼性好、不吸湿、不老化和无污染等优点。介绍了金属基复合材料的研究及应用现状。介绍了金属基复合材料的分类、性能特点,并总结了其主要应用。对于大批量生产的复合材料来讲,轧制方法复合具有比其它方法有更多的适用性和经济性。关键词:金属基复合材料;分类;性能;制备工艺; 发展趋势;应用 1 前言随着现代科学技术和现代工业的发展, 单一的金属或合金已很难完全满足其对材料综合性能的要求,因而近年来新型复合材料【2 】受到世界各国的普遍重视。自20世纪80年代以来,美国每年耗资10亿美元专门用于研究开发新材料,其重点之一就是金属复合材料。目前美国复合材料的研制和生产居世界领先的地位。金属复合材料是利用复合技术使两种或两种以上物理、化学、力学性能不同的金属材料结合成一体制备的。金属复合材料在保持母材金属特性的同时还具有“相补效应”可以弥补各自的不足, 经过恰当的组合从而获得优异的综合性能。复合材料的力学性能和功能, 可以根据实际需要, 通过适当选材和优化设计来获得。复合材料广泛应用于航空、航天、汽车、运输、桥梁、民用建筑、体育设施及国防建设等诸多领域。现代科学技术对现代新型材料的强韧性,导电、导热性,耐高温性,耐磨性等性能都提出了越来越高的要求。与传统的金属材料相比,金属基复合材料具有较高的比强度与比刚度,而与高分子基复合材料相比,它又具有优良的导电性而耐热性,与陶瓷材料相比,它又具有较高的韧性和较高的抗冲击性能。这些优良的性能决定了它从诞生之日起就成了新材料家庭中的重要一员。 2 金属基复合材料的发展历史金属基复合材料(MMC) 【3】是多功能复合材料的一种。它是一类以金属或合金为基体, 以金属或非金属线、丝、纤维、晶须或颗粒状组分为增强相的非均质混合物,其共同点是具有连续的金属基体。金属基复合材料有着悠久的历史,在土耳其发现的公元前 7000 年的铜锥子, 在制造过程中经过反复锤打与拓平, 非金属夹杂物被拉长, 从而产生类似纤维增强的效果。近代金属基复合材料的研究始于 1924 年Schmit 关于铝Π氧化铝粉末烧结的研究工作。在30年代,又出现了沉淀强化理论, 并在以后的几十年中得到了很快的发展。到 60年代, 金属基复合材料已经发展成为复合材料的一个新的分支。到80年代初,日本丰田公司首次将陶瓷纤维增强铝基复合材料用于制造柴油发动机活塞, 从此金属基复合材料的研制与开发工作得到了异乎寻常的发展。土耳其的 等人用等离子喷涂技术制得了 NiCr2Al/MgO2ZrO2 功能梯度涂层。目前,尽管在制造成本和工艺上存在很大的问题, 但金属基复合材料已经引起有关部门的高度重视, 特别是航空航天部门推进系统使用的材料,其性能已经达到了极限。因此,研制工作温度更高、比刚度和比强度大幅度增加的金属基复合材料, 已经成为发展高性能结构材料的一个重要方向。 90年代后期,由于电子产品发展迅速,要求同时具有高热传导能力和低膨胀特性的电子元件构造装配材料的量迅速增加,于是低膨胀、高强化与高热传导的金属基体合理匹配的金属基复合材料备受重视