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金属基复合材料 组员： 胡平平 陈莎 赵长荣（收集资料）李雪 龚娅杰 （制作PPT） 严红梅（讲解） 目 录 前言 一、金属基复合材料的定义 二、金属基复合材料的特点 三、金属基复合材料的分类 四、金属基复合材料的制备工艺 五、金属基复合材料的发展 六、金属基复合材料的研究现状 七、金属基复合材料的研究前景及应用 结束语 前言 金属基复合材料综合了作为基体的金属结构材料和增强物两者的优点，具有高的强度性能和弹性模量、良好的疲劳性能等特点。由于制作工艺相对容易，和价格低廉，颗粒增强金属基复合材料体现出了广泛的商业价值，金属基复合材料首先在航天和航空上得到应用，随着价格的不断降低，它们在汽车、电子、机械等工业部门的应用也越来越广。为此全球各大公司和研究机构对它的研究和应用开发正多层次大面积地展开。 一、定义 金属基复合材料（metal matrix composites 简称MMC） 金属基复合材料是以金属合金为基体，以不同材料的纤维或颗粒为增强物而制得的复合材料，它与高分子基复合材料、碳/碳复合材料、陶瓷基复合材料和纳米复合材料一起构成现代复合材料体系。 　　其增强材料可为纤维状、颗粒状和晶须状的碳化硅、硼、氧化铝及碳纤维。金属基体除金属铝、镁外，还发展有色金属钛、铜、锌、铅、铍超合金和金属间化合物，及黑色金属作为金属基体。 金属基复合材料 二、金属基复合材料的特点 （1）具有较高的比强度与比刚度； （2）具有优良的导电性而耐热性； （3）具有较高的韧性和较高的抗冲击性； （4）除具有高强度、高模量外，还能耐高温，同时不燃、不吸潮、导热导电性好、抗辐射。 三、金属基复合材料的分类 （1）按照增强体形状分类： 颗粒增强复合材料、层状复合材料、纤维增强复合材料 （2）按基体进行分类： 铝基复合材料、镍基复合材料、钛基复合材料、铜基复合材料等。 目前在金属基复合材料中应用最广泛的一种复合材料是铝基复合材料。 四、金属基复合材料的制备工艺 （一）铸造凝固成型法 铸造凝固成型法是在基体金属处于熔融状态下进行复合。 主要方法有：搅拌铸造法、原生铸造复合法。 铸造凝固成型铸造复合材料具有工艺简单化、制品质量好等特点，工业应用较广泛。 （1）搅拌铸造法（亦称掺和铸造法） 在熔化金属中加入陶瓷颗粒，经均匀搅拌后浇入铸模中获得制品或二次加工坯料。 优点：易于实现能大批量生成，成本较低。（铝基复合材料的制备方面应用较广） 缺点：基体金属与强化颗粒的组合受限制。 其原因是：①强化颗粒与熔体基本金属之间容易产生化学反应； ②强化颗粒不易均匀分散在铝合金一类的合金熔体中。 （2）原生铸造复合法（也称液相接触反应合成技术Liquid Contact Reaction：LCR）将生产强化颗粒的原料加到熔融基体金属中，利用高温下的化学反应强化相，然后通过浇铸成形。 特点:颗粒与基体材料之间的结合状态良好，颗粒细小（0.25～1.5μm），均匀弥散，含量可高达40%，故能获得高性能复合材料。 常用的元素粉末有钛、碳、硼等，化合物粉末有Al2O3、TiO2、B2O3等。该方法可用于制备Al基、Mg基、Cu基、Ti基、Fe基、Ni基复合材料，强化相可以是硼化物、碳化物、氮化物等。 (二)喷射成形法（又称喷射沉积） 用惰性气体将金属雾化成微小的液滴，并使之向一定方向喷射，在喷射途中与另一路由惰性气体送出的增强微细颗粒会合，共同喷射沉积在有冷水衬底的平台上，凝固成复合材料。 优点：工艺快速，金属大范围偏析和晶粒粗化可以得到抑制，避免复合材料发生界面反应，增强体分布均匀。 缺点：因原材料被气流带走和沉积在效应器壁上等现象而损失较大，复合材料气孔率容易出现疏松。 （三）原位生成复合法 （反应合成技术） 指借助化学反应，在一定条件下在基体金属内原位生成一种或几种热力学稳定的增强相的复合方法。 （增强相一般为具有高硬度、高弹性模量和高温强度的陶瓷颗粒，与传统的金属材料，及其合金间复合，从而得到具有优良性能的结构材料或功能材料。） 五、金属基复合材料的发展 金属基复合材料的研究始于20世纪60年代初期，至今已取得了很大发展。金属基复合材料发展的伊始是为满足航天航空等高技术部门对特殊性能结构材料的需求，因此只要性能好，而不计成本；其研究工作大都集中于连续纤维增强的金属基复合材料方面。 70年代末，碳化硅颗粒增强铝合金的复合材料以粉末冶金的制造方式而成功进行了这类复合材料制造方式的商业化，为复合材料商品化打下了基础。