查看: 2617|回复: 15

金属基复合材料

[复制链接]
发表于 2007-2-16 08:35:00 | 显示全部楼层 |阅读模式

登录后才可以下载和分享资料

您需要 登录 才可以下载或查看,没有帐号?注册

x
<p>[信息提供单位] 航天工业总公司 <br/> <br/>[中文名称] 金属基复合材料 <br/> <br/>[英文名称] Metal matrix composite material <br/> <br/>[定义] <br/>    概念定义:金属基复合材料(MMC)是在金属或合金基体中加入一定体积的纤维、晶须或颗粒经人工复合而成的材料。扩展了基体材料的特性,具有更高的比强度、比刚度和耐温性,同时还具有可设计性。 <br/>   研究范围:金属基复合材料的主要研究内容包括:基体金属或合金材料、增强剂如各种增强纤维、晶须或颗粒及其基体与增强剂的各种复合技术、表征方法等。如石墨、碳化硅和硼纤维及碳化硅颗粒或晶须增强铝基、钛基、镁基、高温合金基、铜基等。 </p><p> <br/>[国外概况] <br/>    (一) 发展过程 <br/>   60年代~70年代初 <br/>   需求动力:为了探索提高金属基体的使用性能的新途径,也为了提高金属材料的比强度、比刚度,适应航天技术发展的需要,开始研究基体材料、增强体及其复合工艺。 <br/>   主要特点:选择并研制合适的金属基体、增强体以及可行的复合工艺,主要研究了石墨纤维、硼纤维等增强各种成分的铝合金基体和其它合金及金属基复合材料。铝合金技术在当时发展已较成熟,产品种类也较多。但石墨纤维水平还不是很高,并与基体复合时的界面氧化问题无法解决。而采用化学气相沉积法(CVD)制备的硼纤维性能较好,与铝基体复合时的界面相容性较好,故在此时研制出第一种复合性能好的硼/铝试产品。 <br/>   典型成果和产品:该阶段主要研制成果是:基本了解了适合金属基复合材料的可能的基体、增强体、界面问题、各种复合工艺等。典型产品有硼/铝复合材料试件。其它处于研究的有石墨/铝、氧化铝/铝、碳化硅纤维制备方法等。 <br/>   70年代--80年代初 <br/>   需求动力:由于许多复合体系的界面处理问题难以解决,且增强剂品种规格较少,复合工艺难度大,成本高,限制了金属基复合材料的发展,此阶段基本上没研制成实用的新的材料体系。 <br/>   主要特点:一方面探讨研制新的适合不同用途的基体材料;另一方面研制新的增强体系,如CVD碳化硅,纺丝碳化硅,碳化硅晶须,氧化铝长纤维、短纤维以及碳化硅、氧化铝颗粒等;其次对复合制造工艺做了大量的探索性研究。总之,多处于实验室研究阶段,实用型研究较少。界面问题也是此阶段解决的主要问题之一。但这阶段配合航天飞机的发展,美国研制出了硼/铝复合材料管产品,在金属基复合材料发展中独树一帜。 <br/>   典型成果和产品:研制出高模高强型石墨纤维、CVD碳化硅(SiC)纤维、纺丝SiC纤维、SiC晶须和颗粒增强铝基复合材料,石墨/镁,石墨/铜,SiC/钛、氧化铝纤维和颗粒、短纤维等,硼/铝复合材料管用于美国航天飞机结构。 <br/>   80年代初--90年代 <br/>   需求动力:现代工农业生产和科学技术的发展,特别是航空航天和核能利用等高新技术的发展,要求材料高比强度和刚度、耐磨损、耐腐蚀、并能耐一定高温,在温度较剧烈变化时有较高的化学和尺寸稳定性,促进了对金属基复合材料的研究和应用。 <br/>   主要特点:此时,铝基、镁基、铜基、钛基复合材料先后进入实用化研制阶段。此外,耐高温用金属间化合物基复合材料也得到迅速的发展,做了大量的研究工作。其中铝基复合材料的发展尤为迅速,成为一个具有很多成员的材料家族。他们的密度、刚度、强度和导热导电性能都可按应用要求进行设计。继硼/铝和石墨/铝在航天器结构上应用后,颗粒增强铝在航天、汽车和发动机上得到大量的应用。SiC颗粒增强铝成为金属基复合材料今后的主要发展方向之一。制造工艺不断突破和成熟,发展了多种复合工艺,如固态扩散法、粉末冶金法、熔铸法、真空浸渗加压铸造法、挤压铸造法等。 <br/>   典型成果和产品:研制出化学气相沉积的SCS--系列碳化硅纤维,SCS-6/Ti-15-2产品,SiC颗粒/铝,金属间化合物基Ti3Al和TiAl等。 <br/>   (二) 现有水平及发展趋势 <br/>   在早期的金属基复合材料中,纤维价格昂贵、制备工艺复杂、材料成本高,但是,在航天和航空飞行器的制造中,常把材料的性能置于材料价格之上。这种高性能的追求刺激了金属基复合材料的研制、开发和应用。美国在此方面投入了大量的人力和物力,一直处于领先地位。七十年代末期美国政府开始将金属基复合材料列入武器研究清单,主要研究内容有导航系统中精巧零件、各种装甲、桥梁、传动箱体、航空发动机叶片、坦克履带板、导弹壳体、火炮炮弹、发动机等,并对其研究成果的发表加以限制。1981年4月发射的“哥伦比亚”号航天飞机上首次使用了金属基复合材料,即硼纤维增强铝合金复合材料。日本也不甘示弱,两年后,日本丰田汽车公司生产出氧化铝短纤维局部增强铝合金活塞。这种活塞具有高的耐磨性、良好的高温强度、低的膨胀系数、优异的导热性等,且成本低于常规活塞。目前,这种活塞已用于8种系列的发动机上,日产量达10万只。从此,金属基复合材料的研究和应用的报导日渐增多。进入80年代以后,各种性能优异、价格低廉的陶瓷晶须、短纤维及粒子问世,长纤维的产量增加、成本降低,以及金属基复合材料的制备技术日趋完善,使金属基复合材料的价格呈下降趋势。 <br/>    在金属基复合材料的制造工艺方面,近年来除完善了旧有工艺外,又出现了一些新的制造工艺如以低压压铸为基础的液压成形法(LPF)、以干混技术为基础的NEL法、共喷涂法、低压液态金属渗入法等,已能制造出许多品种和形状的产品。 <br/>    目前主要发展的金属基复合材料有:铝(Al)基复合材料、镁(Mg)基复合材料、铜(Cu)基复合材料、钛(Ti)基复合材料,以超耐热合金和难熔金属为基的复合材料、以金属间化合物为基的复合材料等。 <br/>    铝基复合材料具有高的比刚度和比强度,在航空航天工业中主要用来代替中温下使用的昂贵的钛零件,可减重60%。最近,轻型汽车中用铝代替钢铁的势头在增长,为解决铝材耐热、耐磨性能差的问题,也正把着眼点转移到铝基复合材料上。 <br/>    对镁基复合材料近年来也加速了发展步伐。这种材料在汽车工业中有很大潜力,且因密度低、刚性好,已着手开发它在空间的应用。目前正探索降低成本、改进性能的方法。用作基体的镁合金有AZ31、Z6(Mg-6Zn)等多种,增强剂为成本较低的碳化硅(SiC)和氧化铝(Al2O3)陶瓷颗粒。镁基复合材料的弹性模量高达345GPa、密度小于2.1g/cm3、热胀系数可从负到零、再到正。 <br/>    铜基复合材料为超导体提供延性,为高热通量应用如火箭发动机提供高的导热率,已引起广泛的注意。在电子应用中,用高刚度石墨纤维增强的铜合金,不但热胀系数降至接近于零,密度也降至与钛相同,同时还伴有铜的高导热率。有的公司还开发了用铬、钼增强的铜基复合材料。美海军可能用SiC增强青铜作推进器,这种推进器效率高、音响小。 <br/>    用纤维增强的钛合金基复合材料在高达815℃时强度比镍基超耐热合金高2倍,是较理想的涡轮发动机材料,美国已制成压气机圆盘、叶片等。此外,用颗粒增强钛基复合材料取得了更快的发展。目前冷等静压与热等静压相结合的LHIP法已成为制造钛基复合材料的经济实用方法。所生产的Cerme钛复合材料系列,易与基体合金实现扩散连结,可制造要求同时具有互相抵触性能的元件。 <br/>    纤维增强超耐热合金和铌合金对改善涡轮叶片和火箭发动机的工作性能具有重要意义。它们的使用寿命有可能比未复合的超耐热合金叶片高1000倍,工作温度可提高160℃,且能经受高温、热冲击、含氢气氛、高频疲劳等极端条件。目前已开发了钨纤维增强耐热合金和碳化钛(TiC)、碳化钨(WC)、碳化铬(CrC)、颗粒增强的镍基超合金,可用于核动力系统、发动机的热结构和极端抗磨的场合等。 <br/>    为了满足一些航天飞行器外蒙皮温度达到815~1649℃的使用要求以及发动机热结构的使用要求,以美国为首的一些国家正在对金属间化合物基复合材料进行研制,主要有铝化钛如以Ti3Al为基的α合金、以TiAl为基的γ合金,用SiC纤维增强后,使用温度分别可达815℃和1040℃,除铝化钛基复合材料外,铁铝化合物(FeAl)、镍铝化合物(NiAl)、Fe3Al等金属间化合物亦可制造纤维增强(SiC和Al2O3纤维)复合材料,FeAl基复合材料的使用温度达1000℃,NiAl则高于1000℃。 <br/>   多年来金属基复合材料的研制与开发主要面向航空航天工业市场。但近年来由于制造工艺不断取得进展,增强纤维的成本开始下降,以及颗粒增强和先进制造技术(XDTM技术)的推广运用,使许多潜在的民用用途在经济上有了实现的可能。 <br/>    在MMC中以铝基复合材料发展最快,而铝基MMC中又以Al2O3和SiC颗粒增强材料发展较快。目前铝基MMC除用于飞机或汽车结构件的结构外,还开发出电子级、仪表级、光学级等新品种。如电子级SiCp/Al具有极好的尺寸稳定性和热耗散特性,可用作电子封装材料,特别是航空电子元件。 <br/>    近年来除铝基复合材料外,镁基、钛基、金属间化合物基材料也获得了较快的发展。预计到2000年,铝基MMC在销售量上仍占主导地位,而铜基和镁基MMC年增长率最快,都将超过20%。如果美国的NASP计划继续实施,以金属间化合物为基的MMC,到2000年将达到仅次于铝基MMC的市场地位。军用MMC量将是民用市场的4倍,主要指今后10年。 <br/>    美国是MMC发展和应用水平最先进的国家,包括B/Al,C/Al,SiC/Ti,SiCp/Al都达到实用水平。而金属间化合物基复合材料研制水平也处于世界领先水平。 <br/>    原苏联也研制并应用了B/Al等MMC。 <br/>    日本、加拿大和西欧的SiCp/Al也都达到了实用水平,建造有批生产工厂,在汽车发动机部件,赛车上得到应用,此外,也进行了其它基MMC的研制工作。 <br/>   (三) 主要研究机构 <br/>   洛克希德公司(Lockheed Corp.),主攻技术及工程:金属基复合材料在超声速巡航飞机上的应用。 <br/>   Textron特种材料研究所(Textron Speciaty Material Inc.),主攻技术及工程:CVD碳化硅(SiC)纤维、CVD SiC/钛(Ti),CVD SiC/铝(Al),硼(B)/Al复合材料 <br/>   金属材料研究所(金属材料技术研究所),主攻技术及工程:碳化硅(SiC)纤维增强金属基复合材料的高温疲劳特性,SiC晶须增强铝基复合材料热疲劳性能。 <br/>   刘易斯研究中心(Lewis Research Center),主攻技术及工程:发动机用耐高温金属基复合材料研制 <br/>   马丁·玛丽埃塔空间公司(Martin Marietta Space Inc.),主攻技术及工程:金属基复合材料的研制和性能试验 <br/>   罗克韦尔国际科学中心(Rockwell International Science Center),主攻技术及工程:高温金属基复合材料在热循环条件下的应力松驰(问题)机理。 <br/>   兰利研究中心(Langley Research Center),主攻技术及工程:主要从事连续纤维增强金属基复合材料的研究 </p><p></p>
回复

使用道具 举报

发表于 2007-2-21 10:17:00 | 显示全部楼层

[分享]美国军用手册MIL-HDBK-17F Vol.4复合材料手册 第四卷 金属基复合材料

<p>MIL-HDBK-17F Vol.4<br/>美国军用手册<br/>复合材料手册  第四卷 金属基复合材料<br/>中国飞机强度研究所、西北工业大学、国防科技工业标准化研究中心<br/>MIL-HDBK-17F Vol.4<br/>2002 年6 月17 日<br/>代替<br/>MIL-HDBK-17-4<br/>1999 年9 月21 日</p><p>译 者 序<br/>MIL-HDBK-17《复合材料手册》是由美国国防部下属的MIL-HDBK-17协调委员会编制,有关复合材料性能表征、性能数据和在结构中应</p><p>用指南的军用手册,它是对美国和欧洲过去30余年复合材料研究、设计和使用经验的全面总结,同时也是美国陆海空三军、NASA(美</p><p>国国家航空和宇宙航行局),FAA(美国民航管理局)及工业界应用复合材料及其结构的最具权威的指导文件。该委员会成立于1970</p><p>年代初期(MIL-HDBK-17A于1971年1月颁布),美国数百位复合材料专家参与了手册的编写和改版。该手册原名《聚合物基复合材料</p><p>手册》分为三卷,迄今已进行过6次改版,内容得到了不断的更新和补充。它们是:<br/>第一卷《结构材料表征用聚合物基复合材料指南》<br/>第二卷《聚合物基复合材料性能》<br/>第三卷《聚合物基复合材料的使用、设计和分析》<br/>最新版本是2002年6月17日颁布的MIL-HDBK-17F版本,此次改版不仅对聚合物基复合材料增添了大量内容,体现了近年来技术和应用</p><p>的飞跃发展,而且增加了金属基复合材料和陶瓷基复合材料(包括碳-碳复合材料)的内容,书名改为《复合材料手册》,并增加了</p><p>两卷,即:<br/>第四卷《金属基复合材料》<br/>第五卷《陶瓷基复合材料》<br/>鉴于该手册对我国复合材料研究及其应用有着重要的意义,中国飞机强度研究所新结构研究中心、西北工业大学超高温复合材料重点</p><p>实验室和国防科技工业标准化研究中心联合组织了本手册的翻译出版,为了保证翻译质量,参与这项工作的多数人员都是长期从事复</p><p>合材料研究和应用工作的专家,全书由沈真统校。<br/>本书的翻译出版还得到了中国航空工业第一集团公司科技发展部宋国珍、徳固萨太平洋有限公司胡培、北京航空航天大学杨乃宾和中</p><p>国飞机强度研究所102组刘俊石、孙坚石、沈薇和徐国栋的大力支持,在此一并表示感谢。</p><p>译校工作组<br/>2004 年7 月</p>
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2007-2-22 01:18:00 | 显示全部楼层

美国军用手册MIL-HDBK-17F Vol.4复合材料手册 第四卷 金属基复合材料

<strong>美国军用手册MIL-HDBK-17F Vol.4复合材料手册 第四卷 金属基复合材料</strong><br/><br/><br/>
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2008-2-16 23:56:13 | 显示全部楼层
2楼强人啊~
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2008-2-16 23:57:51 | 显示全部楼层
不顶LZ顶2楼行不?
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2008-10-14 13:52:09 | 显示全部楼层
好文章,好资料,我要好好学习,材料工业工业的基础
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2008-10-14 16:41:13 | 显示全部楼层
好文章,好资料,我要好好学习,材料工业工业的基础
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2008-10-15 19:47:41 | 显示全部楼层
下了,但不能解压,但还是谢谢LZ了
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2008-10-27 15:19:14 | 显示全部楼层
不错,可惜我没有学材料专业。
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2008-11-5 16:42:11 | 显示全部楼层
好文章,先谢了!!!!!!!1
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2008-11-5 21:12:20 | 显示全部楼层
谢谢楼主,也谢谢二楼,二位都是大好人啊哈哈
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2009-5-27 08:24:45 | 显示全部楼层
下载了,谢谢,但是打不开,这是怎么回事呢,楼主帮忙解决啊
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2009-6-23 12:34:23 | 显示全部楼层
[原创] 玄武仿生复合装甲系列
本人的发明!大家支持下!万分感谢
http://bbs.81tech.com/read.php?tid-154416.html
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2009-7-8 22:03:07 | 显示全部楼层
好东西。不知道能不能下下来啊
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2009-7-8 22:16:27 | 显示全部楼层
内容不错得哈!
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2009-9-8 13:51:28 | 显示全部楼层
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!强人
回复 支持 反对

使用道具 举报

您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则

快速回复 返回顶部 返回列表