1、金屬基復(fù)合材料金屬基體基體材料的主要有鋁及鋁合金、鎂合金、鈦合金、銀合金、鋼與銅合金、鋅合金、鉛、鈦鋁 金屬間化合物等。功能金屬基復(fù)合材料主要選用的金屬基體是純鋁及鋁合金、純銅及銅合 金、銀、鉛、鋅等金屬。基體鋁基、鎂基、鋅基、銅基、鈦基、鉛基、饃基、耐熱金屬基、金屬間化合物等復(fù)合材料。 目前以鋁基、鎂基、鈦基復(fù)合材料進(jìn)展較為成熟。高比強(qiáng)度、高比模量、尺寸穩(wěn)定性、耐熱性好、高導(dǎo)熱導(dǎo)電性、低膨脹、高阻尼、耐磨性。 用于高性能結(jié)構(gòu)件、電子、儀器、汽車等工業(yè)。 鋁、鎂復(fù)合材料一般只能用在450。左 右、而鈦合金基體復(fù)合材料可用到650、而銀、鉆基復(fù)合材料可在1200使用。,鋁和鋁合金鋁 面心立方點(diǎn)陣

2、。密度2.72g/cm3,熔點(diǎn)660C,導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能極好，化學(xué)性質(zhì)活潑， 但在大氣中具有很好的抗腐蝕性（酸堿除外）。具有很高的塑性和低強(qiáng)度，加工性能好。鋁 是一種低密度、較高強(qiáng)度和具有耐腐蝕性能的金屬。在實(shí)際使用中，純鋁中常加入鋅、銅、 鎂、鎰等元素形成合金，由于加入的這些元素在鋁中的溶解度極為有限，因此，這類合金通 常稱為沉淀硬化合金，如Al-Cu-Mg和AlZnMgCu等沉淀硬化合金。在實(shí)際使用中，純鋁中常加入鋅、銅、鎂、錦等元素形成合金。鋁的合金元素往往依據(jù)實(shí) 際對復(fù)合材料性能要求而定。鋁合金密度2.52.88g/cm3,熔點(diǎn)降低，與摻如合金元素有關(guān)， 都低于純鋁。具有密度小、塑性和韌

3、性良好，易加工性、工程牢靠性及價格低廉等優(yōu)點(diǎn)，為其在工程上應(yīng)用制造了有利的條件。與純鋁相比，鋁合金具有更好的綜合性能。選擇何種 鋁合金做基體，那么依據(jù)實(shí)際中對復(fù)合材料的性能需要來打算碳纖維增加鋁基復(fù)合材料中，在純鋁中加入少量的Ti, Zr等合金元素可明顯改善復(fù)合材 料的界面結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，大大提高復(fù)合材料的性能。為航空和航天工業(yè)開發(fā)出的Al-Li系列合 金，進(jìn)一步提高了鋁的彈性模量，降低了材料的密度。硼鋁的彈性模量接近各向同性，非軸向強(qiáng)度也較高，橫向抗拉強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度大約與鋁 合金基體的強(qiáng)度相等。比樹脂基材料可能到達(dá)的強(qiáng)度要高得多。硼一鋁復(fù)合材料還具有高的導(dǎo)電件和導(dǎo)熱性、塑性和韌性、耐磨性、可涂復(fù)

4、性、連接性、 成型性和可熱處理性及不行燃性。高溫性能和抗?jié)窳α繉τ诠こ探Y(jié)構(gòu)的耐久性也經(jīng)常是重要 的。.鎂和鎂合金基體復(fù)合材料鋁、鎂基復(fù)合材料用于450 以下，屬于低溫復(fù)合材料主要是以合金的形式被廣泛的應(yīng)用。例如，用于航天飛機(jī)、人造衛(wèi)星、空間站、汽車發(fā)動機(jī) 零件、剎車盤等，并已形成工業(yè)規(guī)模生產(chǎn).常用的鎂合金主要包括Mg-Mn, Mg-AI-Zn, Mg-Cr等耐熱合金，可作為連續(xù)或不連續(xù)纖維復(fù)合材料的基體。鎂作用：削減晶間腐蝕細(xì)化合金組織，從而增加合金的強(qiáng)度改善合金的抗磨損性能不利： 含鎂量0.08%時，產(chǎn)生熱脆、韌性下降、流淌性下降。易在合金熔融狀態(tài)下氧化損耗。.鈦及鈦合金鈦密度4.4 g/c

5、rrP, 0.鈦：六方密排結(jié)構(gòu)，低于885時穩(wěn)定；3-鈦：體心立方，高 于885時穩(wěn)定，熔點(diǎn)16780c,導(dǎo)熱性好，熱膨脹系數(shù)小。塑性好，延長率可達(dá)5070%。 力學(xué)性能明顯高于鋁和鎂?；瘜W(xué)性能活潑，易與氧、氫、氮、碳發(fā)生化學(xué)反響形成穩(wěn)定的化 合物，極難提煉。在海水中具有極高的抗腐蝕性。在室溫下對不同濃度的酸、堿的抗腐蝕性， 但是不耐氫氟酸.退火適用于各類鈦及鈦合金，而且是 型鈦合金和 穩(wěn)定化元素較少的和+型鈦合金的唯一熱處理方式。退火的目的是消退內(nèi)應(yīng)力，提高塑性和穩(wěn)定組織及消退 加工硬化。應(yīng)力退火溫度一般為450 650 C,空冷；再結(jié)晶溫度為750 800 C,空冷。比任何其它的結(jié)構(gòu)材料具

6、有更高的比強(qiáng)度。在中溫時比鋁合金能更好地保持其強(qiáng)度。鈦 基復(fù)合材料中最常用的增加體是硼纖維，是由于鈦與硼的熱膨脹系數(shù)比擬接近。.銀及銀合金密度8.9g/cm3,熔點(diǎn)1455C。有鐵磁性和延展性，導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能好，力學(xué)性能明顯好 于鋁和鎂。常溫下，耐堿、鹽溶液。用來制造不銹鋼和其他抗腐蝕合金，也作加氫催化劑和 用于陶瓷制品等。加入鴿、鋁、鉆、銘、銀等合金元素，使用溫度可達(dá)6501000,具有較高的強(qiáng)度、 良好的抗氧化和抗燃?xì)飧g力量，用于制造燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的燃燒室等。用鋁絲、鉉鋁絲增 加銀基合金還可以大幅度提高高溫性能。在低溫（450度）時，使用鎂、鋁基體的復(fù)合材料；用于4501000C時，使用

7、鈦基復(fù) 合材料，具有密度小、耐腐蝕、耐氧化、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)；高溫（1000）復(fù)合材料，主要 有銀基、鐵基、銅基和金屬間化合物為基體的復(fù)合材料，目前比擬成熟的是銀基復(fù)合材料. 用鐵、銀作為基體，碳纖維作為增加物是不行取的。由于Ni, Fe元素在高溫時能有效地促 使碳纖維石墨化，破壞了碳纖維的結(jié)構(gòu)，使其喪失了原有的強(qiáng)度，使復(fù)合材料性能惡化。.銅及銅合金密度8.94g/cm3,熔點(diǎn)1080C。導(dǎo)電導(dǎo)熱性好。銅的塑性好，強(qiáng)度和彈性模量不高，熱膨脹 系數(shù)大，簡單鑄造和加工。銅在復(fù)合材料中的主要用途是作為銀基超導(dǎo)體的基體材料。銅作用：1.增加合金的硬度 和強(qiáng)度；2.改善合金的抗磨損性能；3.削減晶間腐蝕。不

8、利：1.含銅量超過1.25%時，使壓鑄件尺寸和機(jī)械強(qiáng)度因時效而發(fā)生變化；.降低合金的可延長性。.鋅是一種銀白色的金屬，具有金屬光澤。熔點(diǎn)419攝度，密度7.14g/cm3,標(biāo)準(zhǔn)電極電位 為-0.76V,是較活潑的金屬之一。鋅的晶體結(jié)構(gòu)為密排六方，隨著溫度上升，顯示出同素異 構(gòu)轉(zhuǎn)變。鋅涂層外觀呈暗白色，涂層密度一般為6.27g/cm3,是熱噴涂防腐蝕施工中使用最早, 且最多的涂層材料。但是在硫或氧化物污染的空氣中鋅涂層不具有耐蝕性。雖然鋅的鈍化用 很小，但在輅酸鹽溶液中卻能顯著鈍化，生成銘酸鋅保護(hù)膜。.金屬間化合物通常是一些高溫合金（如硅化物、鋁化物、鍍化物等），使用溫度可達(dá)1600o兼有金 屬

9、的塑性和陶瓷的高溫強(qiáng)度。打算金屬間化合物相結(jié)構(gòu)的主要因素有電負(fù)性、尺寸因素和電 子濃度等 金屬間化合物種類繁多，而用于金屬基復(fù)合材料的金屬間化合物通常是一些高溫 合金，如鋁化銀，鋁化鐵、鋁化鈦等，使用溫度可達(dá)1600。在這些高溫合金的晶體結(jié)構(gòu) 中，原子主要以長程有序方式排列。由于這種有序在金屬間化合物中發(fā)生位錯要比在無序合 金中受到更大的約束，因此能使化合物在高溫下保持強(qiáng)度。使用溫度界于高溫合金和高溫結(jié)構(gòu)陶瓷之間。依據(jù)其組成，A、B兩元之間可形成AB、 A2B、A3B. A5B3、A7B6等化合物；依據(jù)組成元素，可分為鋁化物、硅化物和皺化物。韌性 低。典型的金屬基復(fù)合材料一一硬質(zhì)合金 硬質(zhì)合金是指以一種或幾種難熔碳化物（如碳化鴇、碳化鈦等）的粉末為主要成分，加人起 粘結(jié)作用的金屬鉆粉末，用粉末冶金法制得的材料。1、硬質(zhì)合金的性能特點(diǎn):硬質(zhì)合金硬度極高，高于任何一種鋼，且熱硬性、耐磨性好，一般 做成刀片，鑲在刀體上使用。脆性大。（1）鴇鉆類硬質(zhì)合金：碳化鴇和粘結(jié)劑鉆，其牌號是由“YG”（“硬、鉆”兩字漢語拼音字 首）和平均含鉆量的百分?jǐn)?shù)組成（YG8表示Co的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%的鴇鉆類硬質(zhì)合金）。（2）鴇鈦鉆類硬質(zhì)合金：碳化鴇、碳化鈦及粘結(jié)劑鉆，其