1、1第1頁(yè)/共256頁(yè)2第2頁(yè)/共256頁(yè)3片狀模壓料SMC第3頁(yè)/共256頁(yè)4一是，即將按產(chǎn)品的要求，鋪置成一定的形狀，一般就是產(chǎn)品的形狀;二是，即把已鋪置成一定形狀的，在溫度、時(shí)間和壓力等因素影響下使下來(lái)，并能達(dá)到預(yù)期的性能要求。第4頁(yè)/共256頁(yè)5第5頁(yè)/共256頁(yè)6第6頁(yè)/共256頁(yè)7（a）手糊成形 （b）真空袋壓成形 （c）加壓袋法 （d)高壓釜加壓法第7頁(yè)/共256頁(yè)8手糊成型工藝是復(fù)合材料一種成型方法，也是一種的方法，其具體工藝過(guò)程如下：第8頁(yè)/共256頁(yè)9首先，在模具上涂刷，再在其上鋪貼一層按要求剪裁好的，用刷子、壓輥或刮刀壓擠織物，使其并排除氣泡后，再涂刷樹(shù)脂混合物和鋪貼第二層

2、纖維織物，反復(fù)上述過(guò)程直至達(dá)到所需厚度為止。 第9頁(yè)/共256頁(yè)10然后，在一定壓力作用下（）或者利用樹(shù)脂體系固化時(shí)放出的熱量固化成型（），最后得到復(fù)合材料制品。其工藝流程如下圖所示：第10頁(yè)/共256頁(yè)11第11頁(yè)/共256頁(yè)12為了得到良好的脫模效果和理想的制品，同時(shí)使用幾種脫模劑，可以發(fā)揮。第12頁(yè)/共256頁(yè)13第13頁(yè)/共256頁(yè)14不受產(chǎn)品尺寸和形狀限制，適宜、產(chǎn)品的生產(chǎn)；、設(shè)備。第14頁(yè)/共256頁(yè)15 ；易于滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求，可以在產(chǎn)品不同部位制品，。第15頁(yè)/共256頁(yè)16 低，大，差。 不易控制，不高。 產(chǎn)品較低。第16頁(yè)/共256頁(yè)17是一種古老的技術(shù)，早在20世紀(jì)初就出

3、現(xiàn)了酚醛塑料模壓成型。模壓成型是一種對(duì)和都適用的纖維復(fù)合材料成型方法。第17頁(yè)/共256頁(yè)18第18頁(yè)/共256頁(yè)19將定量的與放入敞開(kāi)的金屬對(duì)模中，閉模后使其，并在壓力作用下充滿模腔，形成與模腔相同形狀的模制品；使樹(shù)脂進(jìn)一步發(fā)生而固化，或者冷卻使，脫模后得到。第19頁(yè)/共256頁(yè)20第20頁(yè)/共256頁(yè)21模壓成型工藝有，多數(shù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的制品可，無(wú)需二次加工，制品外觀及尺寸的，容易實(shí)現(xiàn)等。第21頁(yè)/共256頁(yè)22，壓機(jī)及模具，制品尺寸受設(shè)備限制，一般只的中、小型制品。第22頁(yè)/共256頁(yè)23已成為復(fù)合材料的重要成型方法，在各種成型工藝中所占比例僅次于和，居第三位。近年來(lái)隨著專業(yè)化、自動(dòng)化和生產(chǎn)

4、效率的提高，制品成本不斷降低，使用范圍越來(lái)越廣泛。第23頁(yè)/共256頁(yè)24主要用作結(jié)構(gòu)件、連接件、防護(hù)件和電氣絕緣等，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、電氣、化工、建筑、機(jī)械等領(lǐng)域。由于模壓制品，在兵器、飛機(jī)、導(dǎo)彈、衛(wèi)星上也都得到應(yīng)用。第24頁(yè)/共256頁(yè)25，是把一定層數(shù)的(紙)疊在一起，送入，在一定的溫度和壓力下的工藝。屬于干法壓力成型范疇，是復(fù)合材料的一種主要成型工藝。第25頁(yè)/共256頁(yè)26生產(chǎn)的制品包括各種、等。復(fù)合材料如下第26頁(yè)/共256頁(yè)27第27頁(yè)/共256頁(yè)28是制品表面光潔、質(zhì)量較好且穩(wěn)定以及生產(chǎn)效率較高。是只能生產(chǎn)板材，且產(chǎn)品的尺寸大小受設(shè)備的限制。第28頁(yè)/共256頁(yè)2

5、9第29頁(yè)/共256頁(yè)30第30頁(yè)/共256頁(yè)31第31頁(yè)/共256頁(yè)32第32頁(yè)/共256頁(yè)33將分別混有促進(jìn)劑和引發(fā)劑的從噴槍兩側(cè)（或在噴槍內(nèi)混合）噴出，同時(shí)將用切割機(jī)切斷并由噴槍中心噴出，與樹(shù)脂一起。第33頁(yè)/共256頁(yè)34當(dāng)與混合沉積到一定厚度時(shí)，、，最后。其具體工藝流程圖如下：第34頁(yè)/共256頁(yè)35第35頁(yè)/共256頁(yè)36對(duì)所用原材料有一定要求，例如樹(shù)脂體系的，、和以及等。最常用的樹(shù)脂是在室溫或稍高溫度下即可固化的等。第36頁(yè)/共256頁(yè)37噴射法使用的模具與手糊法類似，而可提高數(shù)倍，降低，能夠。第37頁(yè)/共256頁(yè)38用方法雖然可以制成，但其都較難精確控制，樹(shù)脂含量一般在60%以

6、上，較高，施工現(xiàn)場(chǎng)污染和浪費(fèi)較大。第38頁(yè)/共256頁(yè)39利用可以制作大蓬車車身、船體、廣告模型、舞臺(tái)道具、貯藏箱、建筑構(gòu)件、機(jī)器外罩、容器、安全帽等。第39頁(yè)/共256頁(yè)40將的連續(xù)纖維或布帶，按照一定規(guī)律上，然后成為的工藝過(guò)程，稱為。纏繞如下圖所示：第40頁(yè)/共256頁(yè)41第41頁(yè)/共256頁(yè)42第42頁(yè)/共256頁(yè)43纏繞工藝流程圖第43頁(yè)/共256頁(yè)44利用制作復(fù)合材料制品時(shí)，有兩種不同的方式可供選擇：一是將浸樹(shù)脂后，再纏繞在芯模上；二是先將纏好后，再浸漬樹(shù)脂。目前普遍采用前者。第44頁(yè)/共256頁(yè)45類似一部機(jī)床，纖維通過(guò)樹(shù)脂槽后，除去纖維中多余的樹(shù)脂。為改善和避免，可預(yù)先在纖維表面

7、徐覆一層，或者。第45頁(yè)/共256頁(yè)46纖維可以通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)或計(jì)算機(jī)控制。纏繞達(dá)到要求厚度后，根據(jù)所選用的樹(shù)脂類型，在室溫或加熱箱內(nèi)、便得到復(fù)合材料制品。 第46頁(yè)/共256頁(yè)47利用制造時(shí)，一般要求纖維具有和，纖維紗的以及纏繞時(shí)、等。第47頁(yè)/共256頁(yè)48另外，在纏繞的時(shí)候，所使用的應(yīng)有，成型加工過(guò)程中（纏繞張力、固化時(shí)的熱應(yīng)力、自重等），滿足制品和以及等。第48頁(yè)/共256頁(yè)49常用的有石膏、石蠟、金屬或合金、塑料等，也可用，如以作粘結(jié)劑制成。 第49頁(yè)/共256頁(yè)50首先，纖維按預(yù)定要求排列的和，通過(guò)改變纖維排布方式、數(shù)量，可以實(shí)現(xiàn)，因此，能在較大程度上發(fā)揮優(yōu)異的特點(diǎn)，第50頁(yè)/共25

8、6頁(yè)51其次，用所制得的成品，和高，比較和較高等。第51頁(yè)/共256頁(yè)52大，只有大批量生產(chǎn)時(shí)才可能降低成本。第52頁(yè)/共256頁(yè)53適于制作承受一定內(nèi)壓的，如固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體、導(dǎo)彈放熱層和發(fā)射筒、壓力容器、大型貯罐、各種管材等。第53頁(yè)/共256頁(yè)54近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜橫截面形狀的或斷面呈、以及容器的成型。第54頁(yè)/共256頁(yè)55 拉擠成型工藝中，首先將浸漬過(guò)樹(shù)脂膠液的或在牽引裝置作用下通過(guò)而；第55頁(yè)/共256頁(yè)56其次，在模中或固化爐中，制成具有特定橫截面形狀和長(zhǎng)度不受限制的復(fù)合材料，如、等。第56頁(yè)/共256頁(yè)57第57頁(yè)/共256頁(yè)58一般情況下，只將在成型模中加熱到的

9、程度，是在加熱箱中完成的。第58頁(yè)/共256頁(yè)59 過(guò)程中，要求增強(qiáng)纖維的強(qiáng)度高、集、和容易被樹(shù)脂膠液。常用的如玻璃纖維、芳香族聚酰胺纖維、碳纖維以及金屬纖維等。第59頁(yè)/共256頁(yè)60用作以為主，要求樹(shù)脂的粘度低和適用期長(zhǎng)等。大量使用的基體材料有和等。第60頁(yè)/共256頁(yè)61另外，以耐熱性較好、熔體粘度較低的為基體的也取得了很大進(jìn)展。其拉擠成型的關(guān)鍵在于。第61頁(yè)/共256頁(yè)62在中，目前常用的方法如和。是使增強(qiáng)材料通過(guò)熔融樹(shù)脂，浸漬樹(shù)脂后在成型模中；第62頁(yè)/共256頁(yè)63中，首先按一定比例將熱塑性聚合物纖維與增強(qiáng)材料混編織成、等幾何形狀的織物；然后，利用具有一定幾何形狀的織物通過(guò)熱模時(shí)并

10、，后成為產(chǎn)品。 第63頁(yè)/共256頁(yè)64，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化； 制品中增強(qiáng)材料的含量一般為40-80，能夠充分發(fā)揮增強(qiáng)材料的作用，；第64頁(yè)/共256頁(yè)65不需要或僅需要進(jìn)行少量加工，生產(chǎn)過(guò)程中；制品的，以適應(yīng)不同制品的使用要求，其長(zhǎng)度可根據(jù)需要。第65頁(yè)/共256頁(yè)66(1)。主要用于上、下水裝置，工業(yè)廢水處理設(shè)備、化工擋板及化工、石油、造紙和冶金等工廠內(nèi)的欄桿、樓梯、平臺(tái)扶手等。(2)。主要用于高壓電纜保護(hù)管、電纜架、絕緣梯、絕緣桿、燈柱、變壓器和電機(jī)的零部件等。第66頁(yè)/共256頁(yè)67(3)。主要用于門(mén)窗結(jié)構(gòu)用型材、桁架、橋梁、欄桿、支架、天花板吊架等。(4)。主要用于卡車構(gòu)架、冷藏車箱、汽

11、車籠板、剎車片、行李架、保險(xiǎn)桿、船舶甲板、電氣火車軌道護(hù)板等。第67頁(yè)/共256頁(yè)68(5)。主要用于釣魚(yú)桿、弓箭桿、滑雪板、撐桿跳桿、曲輥球輥、活動(dòng)游泳池底板等。(6)。主要用于太陽(yáng)能收集器、支架、風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片和抽油桿等。(7)。如宇宙飛船天線絕緣管，飛船用電機(jī)零部件等。第68頁(yè)/共256頁(yè)69目前，隨著的不斷發(fā)展，正向著、熱塑性和熱固性樹(shù)脂同時(shí)使用的和方向發(fā)展。生產(chǎn)，改進(jìn)和都將是今后的發(fā)展方向。第69頁(yè)/共256頁(yè)70是樹(shù)脂基復(fù)合材料生產(chǎn)中的一種重要成型方法，它適用于，但以熱塑性復(fù)合材料應(yīng)用最廣。 第70頁(yè)/共256頁(yè)71是根據(jù)發(fā)展起來(lái)的一種成型方法。該方法是將、送入注射腔內(nèi)，加熱熔化、

12、混合均勻，并以一定的擠出壓力，注射到溫度較低的中，經(jīng)過(guò)冷卻定型后，開(kāi)模便得到復(fù)合材料制品。壓力鑄造.swf第71頁(yè)/共256頁(yè)72包括、和等步驟（動(dòng)畫(huà)）。加工時(shí)，一般是將(防止物料在進(jìn)入模具之前發(fā)生固化)與混合均勻后注射到模具，然后再使其固化成型。 第72頁(yè)/共256頁(yè)73在加工過(guò)程中，由于會(huì)使纖維在樹(shù)脂基體中的分布有一定的。如果制品形狀比較復(fù)雜，則容易出現(xiàn)或，影響材料的性能。第73頁(yè)/共256頁(yè)74因此，要求樹(shù)脂與短纖維的混合均勻，混合體系有良好的流動(dòng)性，而纖維含量不宜過(guò)高，一般在30-40左右。第74頁(yè)/共256頁(yè)75所得制品的、，除氟樹(shù)脂外，幾乎所有的都可以采用這種方法成型。第75頁(yè)/共

13、256頁(yè)76按在注射腔中分類，常用的有和兩種。由于塑化能力較低、塑化均勻性差，注射壓力損耗大及注射速度較慢等，已很少生產(chǎn)，現(xiàn)在普遍使用的是。第76頁(yè)/共256頁(yè)77樹(shù)脂傳遞模塑成形RTM第77頁(yè)/共256頁(yè)78第78頁(yè)/共256頁(yè)79金屬基復(fù)合材料的對(duì)復(fù)合材料的有很大的影響，是金屬基復(fù)合材料的之一。第79頁(yè)/共256頁(yè)80 金屬基體與增強(qiáng)材料的和； 金屬基體/增強(qiáng)材料和在工藝過(guò)程中的形成及控制；第80頁(yè)/共256頁(yè)81 在金屬基體中的； 防止在制備工藝過(guò)程中的； 優(yōu)化，提高復(fù)合材料的，降低。 第81頁(yè)/共256頁(yè)82根據(jù)各種把分為四大類：第82頁(yè)/共256頁(yè)83第83頁(yè)/共256頁(yè)84固態(tài)制備

14、工藝主要為和兩種方法。第84頁(yè)/共256頁(yè)85在一定的溫度和壓力下，把表面新鮮清潔的相同或不相同的金屬，通過(guò)而連接在一起。因而，擴(kuò)散結(jié)合也成為一種制造的傳統(tǒng)工藝方法。第85頁(yè)/共256頁(yè)86中，增強(qiáng)纖維與基體的結(jié)合主要分為三個(gè)關(guān)鍵步驟：第86頁(yè)/共256頁(yè)87硼纖維增強(qiáng)鋁的擴(kuò)散結(jié)合工藝流程第87頁(yè)/共256頁(yè)88采用擴(kuò)散結(jié)合方式制備金屬基復(fù)合材料，要求嚴(yán)格，纖維排布、疊合以及封裝手工操作多，成本高。但是連續(xù)纖維增強(qiáng)并能按照鋪層要求排布的惟一可行的工藝。第88頁(yè)/共256頁(yè)89在中，增強(qiáng)纖維與基體的容易解決，而且在熱壓時(shí)可通過(guò)的辦法來(lái)。因此，在金屬基復(fù)合材料的中大量采用。第89頁(yè)/共256頁(yè)90

15、粉末冶金既可用于增強(qiáng)，又可用于、或增強(qiáng)的金屬基復(fù)合材料。第90頁(yè)/共256頁(yè)91在粉未冶金法中，長(zhǎng)纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料分兩步進(jìn)行。首先是將預(yù)先設(shè)計(jì)好的一定體積百分比的混裝于容器中，在真空或保護(hù)氣氛下。然后將預(yù)燒結(jié)體進(jìn)行加工。第91頁(yè)/共256頁(yè)92一般情況下，采用制備的長(zhǎng)纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料中，纖維的為40% 60%，最多可達(dá)75%。第92頁(yè)/共256頁(yè)93 或金屬熔點(diǎn)，因而由高溫引起的增強(qiáng)材料與金屬基體的，減小了界面反應(yīng)對(duì)復(fù)合材料性能的不利影響。同時(shí)可以通過(guò)熱等靜壓或燒結(jié)時(shí)的、和等工藝參數(shù)來(lái)控制界面反應(yīng)。第93頁(yè)/共256頁(yè)94 可根據(jù)性能要求，使增強(qiáng)材料（纖維、顆?；蚓ы殻┡c基體金屬粉

16、末，可達(dá)75%，可達(dá)50%以上，這是液態(tài)法無(wú)法達(dá)到的。第94頁(yè)/共256頁(yè)95 可降低增強(qiáng)材料與基體的要求，也降低了增強(qiáng)材料與基體粉未的的要求，使顆粒或晶須在金屬基復(fù)合材料的基體中。第95頁(yè)/共256頁(yè)96 采用時(shí)，其組織細(xì)化、致密、均勻，一般不會(huì)產(chǎn)生偏析、偏聚等缺陷，可使得到明顯改善，從而提高復(fù)合材料的性能。第96頁(yè)/共256頁(yè)97 制備的金屬基復(fù)合材料可通過(guò)傳統(tǒng)的進(jìn)行二次加工?？梢缘玫剿栊螤畹膹?fù)合材料構(gòu)件的。第97頁(yè)/共256頁(yè)98 工藝過(guò)程比較； 金屬基體必須制成粉末，增如了工藝的和； 在制備鋁基復(fù)合材料時(shí)，還要防止鋁粉引起的。 第98頁(yè)/共256頁(yè)99液態(tài)法亦稱為，其中包括、以及和等

17、。第99頁(yè)/共256頁(yè)100液態(tài)法是目前制備、和增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的主要工藝方法。液態(tài)法主要特點(diǎn)是金屬基體在制備復(fù)合材料時(shí)均處于液態(tài)。第100頁(yè)/共256頁(yè)101第101頁(yè)/共256頁(yè)102第102頁(yè)/共256頁(yè)103第103頁(yè)/共256頁(yè)104第104頁(yè)/共256頁(yè)105第105頁(yè)/共256頁(yè)106第106頁(yè)/共256頁(yè)107第107頁(yè)/共256頁(yè)108第108頁(yè)/共256頁(yè)109第109頁(yè)/共256頁(yè)110與固態(tài)法相比，液態(tài)法的，與傳統(tǒng)金屬材料的成型工藝，如鑄造、壓鑄等方法非常相似，因此液態(tài)法得到較快的發(fā)展。第110頁(yè)/共256頁(yè)111壓鑄成型是指在壓力作用下將液態(tài)或半液態(tài)金屬基復(fù)合材料或

18、金屬以一定速度充填或中，在壓力下快速凝固成型而制備金屬基復(fù)合材料的工藝方法。第111頁(yè)/共256頁(yè)112（a）注入復(fù)合材料 （b）加壓 （c）固化 （d)頂出 金屬基復(fù)合材料壓鑄工藝示意圖第112頁(yè)/共256頁(yè)113首先將包含有增強(qiáng)材料的金屬熔體倒入后，迅速加壓，壓力約為70100MPa，使液態(tài)金屬基復(fù)合材料在壓力下凝固。待復(fù)合材料頂出，即制得所需形狀及尺寸的金屬基復(fù)合材料的。第113頁(yè)/共256頁(yè)114壓鑄工藝中，影響金屬基復(fù)合材料性能的主要有四個(gè)：、 、 。第114頁(yè)/共256頁(yè)115在采用預(yù)制增強(qiáng)材料塊時(shí)，為了獲得的復(fù)合材料，一般不低于50MPa，以使預(yù)制件不變形為宜，一般為13cm/s

19、。第115頁(yè)/共256頁(yè)116對(duì)于，熔融金屬溫度一般為700800，一般可控制在500800，并可相互補(bǔ)償，如前者高些，后者可以低些，反之亦然。第116頁(yè)/共256頁(yè)117采用生產(chǎn)的鋁基復(fù)合材料的零部件，其、，可以獲得比一般性能優(yōu)良的壓鑄件。與其他金屬基復(fù)合材料制備方法相比，壓鑄工藝，材料的，易于生產(chǎn)。第117頁(yè)/共256頁(yè)118半固態(tài)復(fù)合鑄造主要是針對(duì)而提出的改進(jìn)工藝。這種方法是將顆粒加入處于半固態(tài)的金屬基體中，通過(guò)攪拌使顆粒在金屬基體中均勻分布，并取得良好的界面結(jié)合，然后或?qū)牍虘B(tài)復(fù)合材料注入模具中進(jìn)行。第118頁(yè)/共256頁(yè)119通常采用時(shí)，常常會(huì)由于強(qiáng)烈攪拌將氣體或表面金屬氧化物卷入金

20、屬熔體中；同時(shí)當(dāng)顆粒與金屬基體時(shí)，顆粒難以與金屬基體復(fù)合，而且顆粒在金屬基體中由于比重關(guān)系而難以得到均勻分布，影響復(fù)合材料性能。第119頁(yè)/共256頁(yè)120是將金屬熔體的溫度控制在之間，通過(guò)攪拌使部分破碎成固相顆粒，熔體中的固相顆粒是一種，可以防止半固態(tài)熔體粘度的增加。第120頁(yè)/共256頁(yè)121當(dāng)加入預(yù)熱后的時(shí)，因熔體中含有一定量的，在攪拌中而滯留在半固態(tài)金屬熔體中，增強(qiáng)顆粒不會(huì)而得到一定的分散。同時(shí)強(qiáng)烈的也使增強(qiáng)顆粒與金屬熔體直接接觸，。第121頁(yè)/共256頁(yè)122 金屬基體應(yīng)使熔體達(dá)到30%50%固態(tài)； 應(yīng)不產(chǎn)生湍流以防止空氣裹入，并使熔體中形成固態(tài)顆粒，降低熔體的粘度，從而有利于增強(qiáng)顆

21、粒的加入。第122頁(yè)/共256頁(yè)123由于澆注時(shí)金屬基復(fù)合材料是，直接澆注成型或壓鑄成型所得的鑄件幾乎，。第123頁(yè)/共256頁(yè)124主要應(yīng)用于金屬基復(fù)合材料，因短纖維、晶須在加入時(shí)容易結(jié)團(tuán)或纏結(jié)在一起，雖經(jīng)攪拌也不易分散均勻，因而不易采用此法來(lái)制備金屬基復(fù)合材料。第124頁(yè)/共256頁(yè)125如下：是將增強(qiáng)材料制成，置于氧化鋁容器內(nèi)。再將基體金屬坯料置于可滲透的上部。第125頁(yè)/共256頁(yè)126氧化鋁容器、預(yù)制體和基體金屬坯料均裝入可通入流動(dòng)氮?dú)獾闹?。通過(guò)加熱，并自發(fā)滲透進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)狀中。第126頁(yè)/共256頁(yè)127能較明顯金屬基復(fù)合材料的制造，但復(fù)合材料的，而其顯著高于基體金屬。 第127頁(yè)/共

22、256頁(yè)128例如以5560%Al2O3或SiC預(yù)制成零件的形狀，放入同樣形狀的，將含有3%10%Mg的（基體）放置在上，在流動(dòng)的氮?dú)鈿夥障?，加熱?001000，鋁合金熔化并自發(fā)滲入預(yù)制體內(nèi)。第128頁(yè)/共256頁(yè)129由于發(fā)生反應(yīng)，在金屬基復(fù)合材料的顯微組織中還有AlN?？刂?、以及，可以控制AIN的生成量。第129頁(yè)/共256頁(yè)130AIN在中起到提高復(fù)合材料，降低的作用。采用這種方法制備的是鋁合金基體的兩倍，而SiC/Al的剛度也達(dá)到鋼的水平，但強(qiáng)度水平較低。第130頁(yè)/共256頁(yè)131首先，將在坩堝中熔化后，在壓力作用下通過(guò)噴咀送入霧化器，在高速惰性氣體射流的作用下，形成所謂“” ；第

23、131頁(yè)/共256頁(yè)132然后，通過(guò)一個(gè)或多個(gè)向“霧化錐”噴射入，使之與一齊在基板（收集器）上沉積，并快速凝固形成顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料，如下圖所示。第132頁(yè)/共256頁(yè)133噴涂沉積法第133頁(yè)/共256頁(yè)134霧化金屬液滴與顆粒共沉積示意圖第134頁(yè)/共256頁(yè)135 該，噴射，有利于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。 ，直接沉積的復(fù)合材料密度一般可達(dá)到理論的95%98%；第135頁(yè)/共256頁(yè)136屬，冷速可達(dá)103 106 K/s，故金屬，消除了，同時(shí)增強(qiáng)材料與金屬液滴接觸時(shí)間短，；第136頁(yè)/共256頁(yè)137 具有和。該工藝適于多種金屬材料基體，如高、低合金鋼、鋁及鋁合金、高溫合金等。同時(shí)可設(shè)計(jì)霧化

24、器和收集器的形狀和一定的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，以直接形成、和等接近的復(fù)合材料的坯料；第137頁(yè)/共256頁(yè)138在復(fù)合材料制造過(guò)程中，在基體中稱作原位自生成法。第138頁(yè)/共256頁(yè)139在金屬基復(fù)合材料制備過(guò)程中，往往會(huì)遇到兩個(gè)問(wèn)題：一是增強(qiáng)材料與金屬基體之間的（即潤(rùn)濕性）問(wèn)題，二是無(wú)論固態(tài)法還是液態(tài)法，增強(qiáng)材料與金屬基體之間的界面都存在。第139頁(yè)/共256頁(yè)140其中，增強(qiáng)材料與金屬基體之間的往往影響金屬基復(fù)合材料在高溫制備和高溫應(yīng)用中的和。如果（纖維、顆?；蚓ы殻┠軓慕饘倩w中（即原位），則上述兩個(gè)問(wèn)題就可以得到較好的解決。第140頁(yè)/共256頁(yè)141以制造的金屬基復(fù)合材料中，基體與增強(qiáng)材料間的，

25、。特別當(dāng)增強(qiáng)材料與基體之間有或關(guān)系時(shí)，能非常有效地傳遞應(yīng)力；而且，界面上不生成有害的反應(yīng)產(chǎn)物，因此這種復(fù)合材料有較優(yōu)異的力學(xué)性能。第141頁(yè)/共256頁(yè)142有三種方法1) 共晶合金定向凝固法2) 直接金屬氧化法（DIMOXTM）3) 反應(yīng)自生成法（XDTM）第142頁(yè)/共256頁(yè)143增強(qiáng)材料從基體中凝固析出，通過(guò)控制冷凝方向，在基體中生長(zhǎng)出排列整齊的類似纖維的條狀或片層狀。以這種方式生產(chǎn)的、定向凝固共晶復(fù)合材料已得到應(yīng)用。第143頁(yè)/共256頁(yè)144復(fù)合材料的必須滿足三個(gè)條件： 有（GL）的加熱方式； 滿足； 兩相的要協(xié)調(diào)進(jìn)行。第144頁(yè)/共256頁(yè)145LELLDCCmRG)(0二元共晶

26、材料的是：其中， C0為合金成份；GL為液相溫度梯度；R為凝固速度；mL為液相線斜率；CE為共晶成份；DL為溶質(zhì)在液相中的擴(kuò)散系數(shù)。第145頁(yè)/共256頁(yè)146復(fù)合材料的組織是還是（纖維狀）取決于共晶中Xf。在二元共晶中，當(dāng)Xf 32 %時(shí)為層片狀。第146頁(yè)/共256頁(yè)147共晶復(fù)合材料主要應(yīng)用于航空透平機(jī)葉片，有三元共晶合金Al-Ni-Nb，它所形成的和相為Ni3Al和Ni3Nb；單變度共晶合金C-Co-Cr，所形成的和相分別為(Co,Cr)和(Cr,Co)7C3。第147頁(yè)/共256頁(yè)148DIMOXTM是一種可以制備金屬基復(fù)合材料和陶瓷基復(fù)合材料的。DIMOXTM法根據(jù)是否有又可分為和

27、，兩者原理相同。第148頁(yè)/共256頁(yè)149的特點(diǎn)制備金屬基復(fù)合材料的沒(méi)有填充物（增強(qiáng)材料預(yù)成型體）和增強(qiáng)相，只是通過(guò)來(lái)獲取復(fù)合材料。第149頁(yè)/共256頁(yè)150在中，例如需制備Al2O3/Al，則可通過(guò)來(lái)獲取Al2O3增強(qiáng)相。通常鋁合金表面迅速氧化，形成一種內(nèi)聚、結(jié)合緊密的，這層氧化鋁膜使得氧無(wú)法進(jìn)一步滲透，從而阻止了膜下的鋁進(jìn)一步氧化。第150頁(yè)/共256頁(yè)151但是在DIMOXTM工藝中，上升到9001300，遠(yuǎn)超過(guò)鋁的熔點(diǎn)660。通過(guò)進(jìn)一步加入Si和Mg，使熔化金屬通過(guò)顯微通道，并順序氧化，即鋁被氧化，但未被堵塞。第151頁(yè)/共256頁(yè)152利用工藝，可以來(lái)控制Al2O3的量。如果這一

28、工藝過(guò)程在停止的話，則所制備的復(fù)合材料就是致密互連的Al2O3陶瓷基復(fù)合材料，其中含有5% 30%的Al。第152頁(yè)/共256頁(yè)153除了可以外，還可以。通過(guò)DIMOXTM工藝還可以獲得AlN/Al，ZrN/Al和TiN/Ti等金屬基或陶瓷基復(fù)合材料。第153頁(yè)/共256頁(yè)154當(dāng)DIMOXTM工藝采用時(shí)，由于增強(qiáng)材料預(yù)成型體是透氣的，金屬基體可以通過(guò)順序氧（氮）化形成基體。第154頁(yè)/共256頁(yè)155這種方法是在近20年中發(fā)展起來(lái)的技術(shù)，主要用于制造復(fù)合材料。第155頁(yè)/共256頁(yè)156在反應(yīng)自生成法中，是由加入基體中的或者合金熔體中的與生成的。第156頁(yè)/共256頁(yè)157在XDTM工藝中，

29、可以根據(jù)所選擇的原位生成的，選擇基體和增強(qiáng)相生成所需的，如一定粒度的金屬粉末，硼或碳粉，按一定比例（反應(yīng)要求）混合。第157頁(yè)/共256頁(yè)158XDTM工藝原理示意圖第158頁(yè)/共256頁(yè)159當(dāng)這種混合物制成，加熱到金屬熔點(diǎn)以上或者自蔓延的反應(yīng)發(fā)生的溫度時(shí)，用以生成在基體中彌漫的、晶須和等增強(qiáng)相。第159頁(yè)/共256頁(yè)160XDTM工藝的是可以生成一種，它屬于專利技術(shù)。例如，一定粒度的鋁粉、鈦粉和硼粉以一定比例，加熱后反應(yīng)生成TiB2，進(jìn)而形成TiB2增強(qiáng)的鋁基復(fù)合材料。 Al + Ti + B TiB2 + Al 第160頁(yè)/共256頁(yè)161XDTM法不僅可以用生成復(fù)合材料，也可以在熔融的

30、合金中導(dǎo)入而生成復(fù)合材料。如在熔融的Al-Ti合金中導(dǎo)入，反應(yīng)生成TiC，進(jìn)而形成TiC增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。Al + Ti + C TiC + Al第161頁(yè)/共256頁(yè)162 增強(qiáng)相是，具有熱穩(wěn)定性； 增強(qiáng)相的類型、形態(tài)可以； 各種均可作為基體； 復(fù)合材料可以采用傳統(tǒng)金屬加工方法。第162頁(yè)/共256頁(yè)163XDTM材料包括Al、Ti、Fe、Cu、Pb和Ni基復(fù)合材料，還可以是TiAl、Ti3Al和NiAl等復(fù)合材料。其中，包括硼化物、氮化物和碳化物等，其可以是顆粒、片晶和桿狀，還可以。第163頁(yè)/共256頁(yè)164的制造分為兩個(gè)步驟：第一步是將摻入未固結(jié)(或粉末狀)的中，排列整齊或混合均勾；第

31、二步是運(yùn)用各種加工條件在盡量和的前提下，制成復(fù)合材料制品。 第164頁(yè)/共256頁(yè)165根據(jù)的制造步驟，在加工制備復(fù)合材料時(shí)，應(yīng)根據(jù)使用要求，相應(yīng)地增強(qiáng)，針對(duì)不同的增強(qiáng)材料(纖維、晶須、顆粒)，選擇相應(yīng)的加工條件等因素。第165頁(yè)/共256頁(yè)166選擇哪種，除了根據(jù)使用要求，如、等，兩種材料間一些也直接影響復(fù)合材料的性能。第166頁(yè)/共256頁(yè)167通常要考慮的如下：熔點(diǎn)、揮發(fā)度、密度、彈性模量、熱膨脹系數(shù)、蠕變性能、強(qiáng)度、斷裂韌性等。第167頁(yè)/共256頁(yè)168纖維和基體的：化學(xué)相容性、熱性能相容性(主要是高溫狀態(tài))、同環(huán)境的相容性(包括內(nèi)部和外部，而外部環(huán)境的相容主要包括氧化和蒸發(fā))。 第

32、168頁(yè)/共256頁(yè)169針對(duì)不同的增強(qiáng)材料，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了。例如，對(duì)于以陶瓷基復(fù)合材料的加工通常采用下面三種方法：首先采用工藝，然后再；第169頁(yè)/共256頁(yè)170將編織制成，再進(jìn)行(CVD)，(CVI)，(Lanxide)； 利用的制成陶瓷基復(fù)合材料。第170頁(yè)/共256頁(yè)171對(duì)于陶瓷基復(fù)合材料，主要采用，包括、或。第171頁(yè)/共256頁(yè)172此外，一些新開(kāi)發(fā)的工藝如、等也可用于陶瓷基復(fù)合材料的制備。第172頁(yè)/共256頁(yè)173陶瓷基復(fù)合材料的制備方法：將在液體介質(zhì)中經(jīng)機(jī)械或超聲分散，再與均勻混合，制成一定形狀的坯件，烘干后燒結(jié)。第173頁(yè)/共256頁(yè)174制備陶瓷基復(fù)合材料時(shí)，為了克服在燒

33、結(jié)過(guò)程中的，坯件制造采用或成型上藝。此外，工藝、等工藝也適合于制備陶瓷基復(fù)合材料。第174頁(yè)/共256頁(yè)175第175頁(yè)/共256頁(yè)176第176頁(yè)/共256頁(yè)177傳統(tǒng)的陶瓷生產(chǎn)工藝，是將，然后。第177頁(yè)/共256頁(yè)178借鑒中的、等成型工藝，為了快速生產(chǎn)的需要，可以在一定的條件下將和混合后，壓制成型，除去有機(jī)黏結(jié)劑，然后成制品。第178頁(yè)/共256頁(yè)179在法的生產(chǎn)過(guò)程中，通常會(huì)遇到燒結(jié)過(guò)程中，同時(shí)最終產(chǎn)品中有的問(wèn)題。第179頁(yè)/共256頁(yè)180在用增強(qiáng)陶瓷基材料進(jìn)行燒結(jié)時(shí)，除了會(huì)遇到的問(wèn)題外，還會(huì)使在燒結(jié)和冷卻時(shí)產(chǎn)生或。這主要是由決定的。第180頁(yè)/共256頁(yè)181例如主要有：具有較高

34、的；增強(qiáng)材料和基體不同的；增強(qiáng)材料在基體中的不同等。第181頁(yè)/共256頁(yè)182熱壓是目前制備(CMCs)最常用的方法，一般把它稱為。主要用在和復(fù)合材料中。第182頁(yè)/共256頁(yè)183主要包括以下兩個(gè)步驟：滲入沒(méi)有固化的基體中；固化的復(fù)合材料被。 第183頁(yè)/共256頁(yè)184第184頁(yè)/共256頁(yè)185第185頁(yè)/共256頁(yè)186此主要包括以下：纖維首先通過(guò)漿料池；浸漬的絲被卷到一個(gè)轉(zhuǎn)筒上；干燥后被切割并依照一定的要求層狀排列；固化并加熱成型。第186頁(yè)/共256頁(yè)187其中，漿料池中的由、和組成；另外，再加入一些，有助于提高纖維在漿料中的浸潤(rùn)性。第187頁(yè)/共256頁(yè)188下圖顯示了在熱壓氧

35、化鋁纖維增強(qiáng)玻璃陶瓷基復(fù)合材料時(shí)，隨的變化曲線。第188頁(yè)/共256頁(yè)189溫度壓力熱壓各向同性氧化鋁纖維增強(qiáng)玻璃陶瓷基復(fù)合材料時(shí)溫度、壓力隨時(shí)間的變化曲線第189頁(yè)/共256頁(yè)190 非常適合，因?yàn)樗牡陀谶@些晶體基體材料的熔點(diǎn)。但熱壓過(guò)程中，除了要考慮外，還要考慮的因素包括： 第190頁(yè)/共256頁(yè)191在整個(gè)操作過(guò)程中，避免損傷纖維表面。影響的能力，太強(qiáng)的拉力會(huì)導(dǎo)致纖維破壞。第191頁(yè)/共256頁(yè)192在加工過(guò)程中，要盡量。因?yàn)榻Y(jié)晶陶瓷的耐火顆粒在與纖維的機(jī)械接觸中會(huì)，也會(huì)損傷纖維，還要避免纖維在高溫中與基體的反應(yīng)。第192頁(yè)/共256頁(yè)193是一個(gè)重要方面，包括粉體的含量、粉體粒子的大

36、小、黏結(jié)劑的種類和含量、溶劑等，它們都對(duì)最終有所影響。第193頁(yè)/共256頁(yè)194為了減少最終制品的，在熱壓之前，要設(shè)法完全除去，使用比纖維直徑更小的顆粒狀陶瓷基體。第194頁(yè)/共256頁(yè)195非常關(guān)鍵，通常是在一個(gè)非常窄的操作溫度范圍，可以減少纖維的損壞。第195頁(yè)/共256頁(yè)196可以制得纖維定向排列、低孔隙率、高強(qiáng)度的。它可以用在C、Al2O3、SiC和Al2O3.SiO2纖維增強(qiáng)玻璃、玻璃陶瓷和氧化物陶瓷的制造工藝中。這種工藝的是要求。第196頁(yè)/共256頁(yè)197新的制備技術(shù)主要指在20世紀(jì)70年代開(kāi)始發(fā)展起來(lái)的技術(shù)。它包括，以化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)的、，(SHS)等技術(shù)。第197頁(yè)/共256

37、頁(yè)198滲透法就是在預(yù)制的增強(qiáng)材料坯件中使以固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)的形式滲透制成復(fù)合材料。其中，比較常用的是。第198頁(yè)/共256頁(yè)199類似于聚合物基復(fù)合材料制造技術(shù)中，纖維布被液相的樹(shù)脂滲透后，。二者的差別就是所用的，要高得多。下圖是液相滲透工藝示意圖。第199頁(yè)/共256頁(yè)200第200頁(yè)/共256頁(yè)201由于具有較高的黏度，為了提高對(duì)的滲透，通過(guò)對(duì)，來(lái)提高其浸漬性，這種提高滲透主要采用。第201頁(yè)/共256頁(yè)202另外，和這兩種物理方法也可以被用來(lái)。以這種方法生產(chǎn)的是制造工藝是一個(gè)簡(jiǎn)單的一步生產(chǎn)過(guò)程，可以獲得一個(gè)均勻的制品。第202頁(yè)/共256頁(yè)203如果使用就可能在陶瓷和增強(qiáng)材料之間發(fā)生化

38、學(xué)反應(yīng)；具有比金屬更，因此對(duì)增強(qiáng)材料的滲透相當(dāng)困難；第203頁(yè)/共256頁(yè)204和在冷卻后，由于不同的會(huì)引起收縮產(chǎn)生。因此，為了避免這種情況，要盡量選用增強(qiáng)材料和基體。第204頁(yè)/共256頁(yè)205就是利用直接與發(fā)生氧化反應(yīng)而制備陶瓷基復(fù)合材料的工藝方法。由于它是由Lanxide公司發(fā)明的，所以又稱為L(zhǎng)anxide法。第205頁(yè)/共256頁(yè)206將增強(qiáng)纖維或纖維預(yù)成型件置于熔融金屬的下面，并處于中，熔融金屬中含有鎂、硅等一些添加劑。第206頁(yè)/共256頁(yè)207在不斷的過(guò)程中，與在不斷發(fā)生氧化反應(yīng)，這種反應(yīng)始終進(jìn)行，反應(yīng)生成的氧化物沉積在，形成含有少量金屬、致密的陶瓷基復(fù)合材料。第207頁(yè)/共25

39、6頁(yè)208Al + N2以為例，在空氣或氮?dú)鈿夥罩校饕l(fā)生下列反應(yīng)：2Al2O3AlN4Al + 3O2第208頁(yè)/共256頁(yè)209一般在這種陶瓷基復(fù)合材料制品中，未發(fā)生氧化反應(yīng)的約占 5 30?？梢杂脕?lái)這種方法制造高溫?zé)崮芰拷粨Q器的等部件，具有較好的機(jī)械性能(強(qiáng)度、韌性等)。第209頁(yè)/共256頁(yè)210的缺點(diǎn)以這種方法生產(chǎn)的產(chǎn)品中，很難完全被氧化或除去。這種方法難于用來(lái)生產(chǎn)一些，比如航天工業(yè)的一些部件。第210頁(yè)/共256頁(yè)211已經(jīng)被廣泛用于制造整體陶瓷件，同樣該技術(shù)也可以用于制造陶瓷基復(fù)合材料，已廣泛應(yīng)用的有和工藝。第211頁(yè)/共256頁(yè)212CVD法就是利用技術(shù)，通過(guò)一些反應(yīng)性混合氣

40、體在高溫狀態(tài)下反應(yīng)，分解出陶瓷材料并沉積在各種增強(qiáng)材料上形成的方法。第212頁(yè)/共256頁(yè)213將化學(xué)氣相沉積技術(shù)運(yùn)用在的工藝就稱為。第213頁(yè)/共256頁(yè)214從這兩種工藝技術(shù)來(lái)說(shuō)，CVD法首先被開(kāi)發(fā)并應(yīng)用于一些陶瓷纖維的制造和C/C復(fù)合材料的制備；CVI方法在CVD技術(shù)上發(fā)展起來(lái)并被廣泛應(yīng)用于各種陶瓷基復(fù)合材料。第214頁(yè)/共256頁(yè)215下圖是CVI的工藝示意圖，第215頁(yè)/共256頁(yè)216第216頁(yè)/共256頁(yè)217以A12O3陶瓷基復(fù)合材料為例，反應(yīng)性混合氣體(AlCl3H2/CO2)在較低的沉積溫度(9501000)和壓力(23kPa)下發(fā)生下列反應(yīng)：第217頁(yè)/共256頁(yè)218固

41、態(tài)的Al2O3沉積在纖維表面，最后形成陶瓷基復(fù)合材料。第218頁(yè)/共256頁(yè)219與CVD工藝相比，CVI工藝實(shí)際上是一種，這樣就可以避免一般陶瓷基復(fù)合材料工藝對(duì)增強(qiáng)材料的損傷。CVI制造的產(chǎn)品，其實(shí)際密度可以達(dá)到理論密度的9394。第219頁(yè)/共256頁(yè)220 CVI工藝生產(chǎn)CMC的主要優(yōu)點(diǎn)：在高溫下有很好的機(jī)械性能；可以生產(chǎn)一些較大的、形狀復(fù)雜的產(chǎn)品；產(chǎn)品能較好地保持纖維和基體的抗彎性能。第220頁(yè)/共256頁(yè)221CVI工藝的主要缺點(diǎn)就是生產(chǎn)工藝時(shí)間較長(zhǎng)，生產(chǎn)成本較大。第221頁(yè)/共256頁(yè)222溶膠-凝膠法 溶膠-凝膠（Sol-Gel）法是運(yùn)用膠體化學(xué)的方法，將含有，與混合后反應(yīng)形成，

42、溶膠在一定的條件下轉(zhuǎn)化成為，然后燒結(jié)成CMC的一種工藝。第222頁(yè)/共256頁(yè)223由于從轉(zhuǎn)變成所需的反應(yīng)溫度要低于傳統(tǒng)工藝中的，因此，在制造一些整體的陶瓷構(gòu)件時(shí)，溶膠-凝膠法有較大的優(yōu)勢(shì)。第223頁(yè)/共256頁(yè)224與一些結(jié)合，可以發(fā)揮比較好的作用。如在中，溶膠作為纖維和陶瓷的黏結(jié)劑，在隨后除去黏結(jié)劑的工藝中，經(jīng)燒結(jié)后變成了與陶瓷基相同的材料，有效地減少了復(fù)合材料的孔隙率。第224頁(yè)/共256頁(yè)225熱解(Pyrolysis)法就是形成陶瓷基復(fù)合材料的方法。第225頁(yè)/共256頁(yè)226如由生產(chǎn)SiC陶瓷基復(fù)合材料中，聚合物一般在熱解過(guò)程中有較高的陶瓷產(chǎn)量、低的收縮、好的機(jī)械性能，同時(shí)聚合物本

43、身容易制備。聚合物熱解法可用來(lái)生產(chǎn)SiCf/SiC和Si3N4f/SiC等陶瓷基復(fù)合材料。 第226頁(yè)/共256頁(yè)227溶膠-凝膠法和熱解法生產(chǎn)CMC的優(yōu)點(diǎn)：、容易控制復(fù)合材料的組分，無(wú)論是溶膠還是聚合物先驅(qū)體都比較容易滲透到纖維中； 、最后成型時(shí)的溫度較低。第227頁(yè)/共256頁(yè)228溶膠-凝膠法和熱解法生產(chǎn)CMC的缺點(diǎn)：、在燒結(jié)時(shí)會(huì)產(chǎn)生；、。第228頁(yè)/共256頁(yè)229自蔓燃高溫合成(self-propagation high temperature synthesis )法就是利用高效的熱反應(yīng)，最后生成所需要的產(chǎn)品。第229頁(yè)/共256頁(yè)230自蔓燃高溫合成技術(shù)一般用于制造。該技術(shù)生產(chǎn)的

44、產(chǎn)品中一般都有。為了減少孔隙，在燃燒反應(yīng)結(jié)束后，溫度還相當(dāng)高的情況下，應(yīng)立即置于較高壓力。第230頁(yè)/共256頁(yè)231自蔓燃高溫合成技術(shù)中，一些用傳統(tǒng)方法難以生產(chǎn)的陶瓷化合物被制造出來(lái)。如將鈦粉和碳黑混合，冷壓成型，點(diǎn)燃，迅速引燃后形成碳化鈦。第231頁(yè)/共256頁(yè)232以自蔓燃高溫合成法制造的耐火部件具有以下特點(diǎn)：(最高可達(dá)4000以上）； 能很好地，可以制造不同形狀的產(chǎn)品。 第232頁(yè)/共256頁(yè)233許多陶瓷產(chǎn)品如SiC/Al2O3 TiC/ Al2O3 BN/ Al2O3 TiB2/TiC等都可以用制造；另外一些也可以用此法生產(chǎn)，因此在美國(guó)、俄羅斯等一些國(guó)家，圍繞自蔓燃高溫合成法在不斷研制新的產(chǎn)品和技術(shù)。第233頁(yè)/共256頁(yè)234(1)纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料的制備纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料的性能取決于多種因素。第234頁(yè)/共256頁(yè)2351、從方面看，與的尺寸及數(shù)量、的大小以及一些其他缺陷有關(guān)；2、從方面來(lái)看，則與纖維中的、纖維的、及其他有關(guān)；第235頁(yè)/共256頁(yè)236從情況看，則與、以及有關(guān)。正因?yàn)橛腥绱硕?/p>