碳化硅铝基复合材料ppt
铝基复合材料介绍
铝基复合材料，泛指以铝合金为基体（连续体）的复合材料，品种众多，功能各异。从 复合材料品种来分，主要分两大类：陶瓷颗粒增强铝基复合材料；纤维以及晶须增强的铝基 复合材料，当然，两者也经常混合在一起作为增强项以提供更为优异的性能。更多的时候， 是从材料功能及应用领域来分类的。下面介绍法迪公司目前提供的品种：
Alvaco 采用内部真空的薄壁球状陶瓷颗粒替代传统实心颗粒，并添加短碳纤维、短陶 瓷纤维增韧，浸渗铝合金液体后成形。材料典型特点：
1. 密度小：材料密度 1.4-1.6，典型 1.5（视其中加入的其它增强相而定），约为 铝合金的一半；
2. 机械加工性能得到大幅提升：可攻丝、可铣曲面，加工性能类似 7 系铝合金， 这是传统陶瓷颗粒增强材料无法做到的；
极限抗拉强度 曲服强 断裂伸长率
（MPa）
度(MPa)
(%)
弹性模量 (GPa)
洛氏硬 度(HRB)
10#陶瓷增强铝合金
338
303
1.2
86.2
73
20#陶瓷增强铝合金
359
338
0.4
98.6
77
注：基体合金为 ZL102，金属模铸造，T6 热处理。挤压铸造指标略高。
典型应用：
1. 用于制造刹车盘、刹车鼓、制动卡钳、缸套、悬架臂、车架、曲轴箱等结构件， 替代钢材可减重一半以上。
左图为 Alvaco 的晶相 图，球形的是氧化铝陶瓷中 空微珠，内真空。白色为铝 合金。
材料指标典型值：
抗弯强度：95MPa；
弹性模量：85GPa；
剪切模量：34GPa；
热导率：90W/mK；
热膨胀系数：8.5ppm；
电阻率：30µOhm-cm；
碳化硅铝基复合材料
碳化硅铝基复合材料引言。
碳化硅铝基复合材料是一种新型的高性能陶瓷复合材料，具有优异的耐磨、高温、抗腐蚀等性能，被广泛应用于航空航天、汽车制造、机械加工等领域。
本文将对碳化硅铝基复合材料的制备方法、性能特点以及应用领域进行详细介绍。
一、碳化硅铝基复合材料的制备方法。
碳化硅铝基复合材料的制备方法主要包括原料选择、混合、成型、烧结等步骤。
首先，选择高纯度的碳化硅和铝粉作为原料，按一定的比例进行混合。
然后将混合物进行成型，常见的成型方法包括压制成型、注射成型等。
最后，将成型体进行高温烧结，使其形成致密的碳化硅铝基复合材料。
此外，还可以通过添加其他元素或采用表面涂层等方法来改善材料的性能。
二、碳化硅铝基复合材料的性能特点。
1. 高温性能，碳化硅铝基复合材料具有优异的高温稳定性，可在高温环境下长期工作而不失效。
2. 耐磨性，该材料具有极高的硬度和耐磨性，适用于制造耐磨零部件，如机械密封件、轴承等。
3. 抗腐蚀性，碳化硅铝基复合材料能够抵抗酸碱腐蚀，具有良好的化学稳定性。
4. 导热性，该材料具有良好的导热性能，可用于制造高温导热部件。
三、碳化硅铝基复合材料的应用领域。
1. 航空航天领域，碳化硅铝基复合材料可用于制造航空发动机零部件、航天器热结构件等，具有轻质、高强度、耐高温等优点。
2. 汽车制造领域，该材料可用于制造汽车发动机缸套、刹车盘等耐磨零部件，提高汽车的使用寿命和性能。
3. 机械加工领域，碳化硅铝基复合材料可用于制造高速切削工具、磨料磨具等，具有优异的耐磨性和切削性能。
结论。
碳化硅铝基复合材料具有优异的高温、耐磨、抗腐蚀等性能，广泛应用于航空航天、汽车制造、机械加工等领域。
随着材料制备技术的不断进步，碳化硅铝基复合材料的性能将得到进一步提升，其应用领域也将不断扩大。
因此，碳化硅铝基复合材料具有很大的发展潜力，值得进一步研究和推广应用。
SiC增强铝基复合材料 (2)
碳化硅增强铝基复合材料专业班级：国教材料102姓名：秦振国学号：201006374223指导老师：张小立目录摘要-------------------------------------------------31.引言-----------------------------------------------42.碳化硅增强铝基复合材料的制备-----------------------42.1粉末冶金法-------------------------------------42.2搅拌铸造法-------------------------------------42.3 压力铸造法------------------------------------62.4 无压渗透法------------------------------------62.5 喷射沉积法------------------------------------72.6 离心铸造法------------------------------------73.碳化硅铝基复合材料性能的相关研究-------------------8 3.1 SiC铝基复合材料的拉伸性能----------------------8 3.2 SiC铝基复合材料的超塑性------------------------9 3.3 SiC增强陆基复合材料的热性能研究----------------93.3.1 导热性------------------------------------103.3.2 热膨胀性----------------------------------103.3.3 热稳定性----------------------------------114.碳化硅铝基复合材料细观损伤的温度效应---------------125. 碳化硅铝基复合材料断裂韧度的研究------------------136.碳化硅铝基复合材料的现状与未来---------------------14 参考文献---------------------------------------------15碳化硅增强铝基复合材料的研究摘要：碳化硅铝基复合材料充分结合了碳化硅陶瓷和金属铝的不同优势，具有高导热性、与芯片相匹配的热膨胀系数、密度小、重量轻，以及高硬度和高抗弯强度，是新一代电子封装材料中的佼佼者，满足了封装的轻便化、高密度化等要求，适于应用航空、航天、高铁及微波等领域，是解决热学管理问题的首选材料。
碳化硅铝基复合材料
应用
铸造SiC颗粒增强 A356和A357复合材料可 以制造飞机液压管、直升 机的起落架和阀体等
应用
在精密仪器和光学仪 器的应用研究方面,铝基复 合材料用于制造望远镜的 支架和副镜等部件。
制造工艺
喷射共沉淀法
制造工艺
优点： 增强颗粒分布均匀 没有严重的界面反应 基体组织有快速凝固特征 呈细小等轴晶形态等优点 且产率高 易于制备大件。
制造工艺
压力浸渗工艺 原理：压力浸渗工艺是先将增强体制成预制件,再将预 制件放入模具后,以惰性气体或机械装置为压力媒体将 铝液压入预制件的间隙,凝固后即形成复合材料。 优点：这种工艺简单,但预制件中的气体不易在凝固前 排出而造成气孔与疏松,同时预制件也易产生变形和偏 移。
制造工艺
压力浸渗工艺图：
制造工艺
液态搅拌铸造法
基本原理：将SiC颗粒增强物直接加入到熔融的铝合金 中,通过一定方式的搅拌使颗粒均匀地分散在基体熔体 中,复合成颗粒增强铝基复合材料。复合好的熔体可浇 铸成锭坯、铸件等使用。
优点：工艺简单、生产效率高、制造成本低廉。复合好 的铸锭经重熔后,可精密压成各种型材、管材、棒材等 。是目前最成熟、最具竞争力、也是工业化规模生产铝 基复合材料的最主要的方法。
应用
在航空航天领域的应用 Cercast公司采用熔模铸造工艺研制成A357SiC20%Vol+复
合材料,用该材料代替钛合金制造直径达180mm、重17.3kg的 飞机摄相镜方向架,使其成本和重量明显降低, 同时该复合材 料还可用来制造卫星反动轮和方向架的支撑架。 美国DWA公司用/6061SiC 25%p铝基复合材料代替7075制 造航空结构的导槽、角材，使其密度下降了17%，模量提高 了65%。
材料导论第十四章复合材料ppt课件
复合材料的种类
金属基
陶瓷基
按基体相分
聚合物基
水泥基
复 合 材
按增强相 的形态分
颗粒增强 纤维增强 晶须增强
碳纤维 玻璃纤维 有机纤维
复合纤维
料
编织物增强
按用途分
结构复合材料 承受载荷，作为承力结构使用
功能复合材料
电、磁、光、热、声、摩 擦、阻尼、化学分离性能
复合材料的特点
多相: 至少两相 复合效应：不仅保留了原组成材料的特色，而且
3、石墨/镁复合材料
这种材料密度低、线膨胀系数为零，尺寸的稳定性好，是金属基复合材料中具 有最高比强度和比弹性模量的复合材料。可在石墨纤维表面沉积TiB2，提高石 墨纤维的润湿性。
金属基复合材料
长纤维增强金属基复合材料
4、碳化硅/钛复合材料
碳化硅纤维比强度高、比模量高，高温强度高，耐热、耐氧化，与金属的反 应小，润湿性好。
主要应用于飞机发动机部件和涡轮叶片以及火箭发动机箱体材料。
5、氧化铝/铝复合材料
氧化铝纤维在氧化气氛中稳定，能在高温下保持其强度、刚度， 且硬度高，耐磨性好。这种复合材料具有高强度和高刚度，可用于 汽车发动机活塞和其他发动机零件。
金属基复合材料
1、氧化铝/铝复合材料
短纤维/晶须增强金属基复合材料 2、碳化硅/铝复合材料 3、氧化铝/镍复合材料
突出特点
性树脂基体—热塑性玻璃钢。
密度低：1.6～2.0g/cm3；
比强度高：较最高强度的合金钢还高3倍；
耐烧蚀
耐腐蚀
应用
航空航天工业：如雷达罩、机舱门、燃料箱、行李架和地板等。 火箭：发动机壳体、喷管。 汽车工业：如汽车车身、保险杠、车门、挡泥板、灯罩、内部装饰件等。 石油化工工业：如玻璃钢贮罐、容器、管道、洗涤器、冷却塔等
《SiC碳化硅》课件
废弃物资源化利用
对生产过程中的废弃物进行资源 化利用，降低对环境的影响。
THANKS
感谢观看
光学性质
总结词
碳化硅具有优异的光学性能，可用于制造光学器件和激光器等。
详细描述
碳化硅是一种宽带隙半导体材料，具有优异的光学性能，能够吸收紫外线和蓝光等短波长光，并可在 高温下保持稳定的光学性能。因此，碳化硅在光学器件、激光器和LED等领域有广泛应用。
03
Sic碳化硅的应用
磨料和磨具
碳化硅作为磨料和磨具有着广泛的应 用，由于其硬度高、耐磨性好，常用 于磨削、研磨和抛光各种硬质材料。
详细描述
碳化硅具有很高的熔点和化学稳定性，能够在高达2800°C的高温下保持稳定， 同时对酸、碱和盐等化学物质具有很好的抗腐蚀性。
电绝缘性
总结词
碳化硅是一种优秀的电绝缘材料 ，适用于电子和电力行业。
详细描述
碳化硅在常温下的电绝缘性能非 常好，其电阻率极高，因此被广 泛应用于电子和电力行业的绝缘 材料。
切削性能。
在切割工具领域，碳化硅可以用 于制造锯条、切割片、切割刀等 ，用于切割各种硬质材料，如石
材、玻璃、陶瓷等。
在刀具领域，碳化硅可以用于制 造铣刀、钻头、车刀等，用于切 削金属材料，提高加工效率和刀
具寿命。
耐火材料和坩埚
碳化硅具有优良的高温性能，可以作为耐火材料和坩埚材料用于高温炉和熔炼设备 中。
详细描述
Sic碳化硅是由碳元素和硅元素组成的化合物，其晶体结构中，每个碳原子与四个硅原子形成共价键，形成了一种 坚固的、类似于金刚石的晶体结构。由于其独特的晶体结构和化学键合状态，Sic碳化硅展现出许多优异的物理和 化学性质。
发现与历史
总结词
碳化硅铝基复合材料
碳化硅铝基复合材料
碳化硅铝基复合材料是一种新型的高性能材料，具有优异的耐高温、耐磨损、
耐腐蚀等特性，因此在航空航天、汽车制造、机械加工等领域有着广泛的应用前景。
首先，碳化硅铝基复合材料具有优异的高温性能。
由于碳化硅具有高熔点和高
硬度，而铝基材料具有良好的导热性能，因此碳化硅铝基复合材料能够在高温环境下保持稳定的性能，适用于高温发动机零部件、航空航天器件等领域。
其次，碳化硅铝基复合材料具有出色的耐磨损性能。
碳化硅具有类似金刚石的
硬度，能够有效抵抗磨损，而铝基材料具有较好的韧性，使得碳化硅铝基复合材料在高速摩擦、磨损严重的工况下表现出色，适用于汽车发动机零部件、机械设备的磨损件等领域。
此外，碳化硅铝基复合材料还具有优异的耐腐蚀性能。
碳化硅具有较高的化学
稳定性，能够抵抗酸碱腐蚀，而铝基材料具有良好的抗氧化性能，因此碳化硅铝基复合材料能够在恶劣的化学环境下保持稳定的性能，适用于化工设备、海洋工程等领域。
总的来说，碳化硅铝基复合材料以其优异的高温性能、耐磨损性能和耐腐蚀性能，成为了各个领域中备受青睐的材料之一。
随着材料科学技术的不断发展，碳化硅铝基复合材料的性能和应用领域将得到进一步拓展，为各行各业带来更多的技术创新和发展机遇。
碳化硅颗粒增强铝
应用
在光学仪器上的应用
用碳化硅增强铝复合材料用于制造超轻 空间望远镜的支架，支承和副镜，使其质 量大为减轻。此外，在战术坦克的红外线 观测镜，发射控镜中，也使用碳化硅颗粒 增强铝。
碳化硅颗粒增强铝基复合材料
LOGO
碳化硅颗粒增强铝
设计思路 组织和性能 生产工艺 应用与前景
设计思路
铝基体
优点：含量最高 ，不仅重量轻，质地 坚，而且具有良好的延展性、导电性、 导热性、耐热性和耐核辐射性。 缺点：低强度、低刚度、不耐高温、 抗腐蚀性抗疲劳性低。
设计思路
碳化硅增强体（SiC）
生产工艺
4.粉末冶金法
优点：（1）增强体分 布均匀，晶粒细 （2）可减少 界面反应，具有优 异 力学性能。 缺点：（1）工艺繁琐 （2）组织不 均匀，孔洞率较大， 必须进行二次加工
应用
在航空航天上的应用
在航空航天工业中，碳化硅颗粒增强 铝被用来制造承重缩杆，直升机的导轨和 滑行着陆装置，导弹镶嵌结构，通用天线 架等。
生产工艺
1.真空压力浸透法
原理： 先将增强体制成预制件，再将预制件放入 位于承压容器的模具内，抽出预制件内的气体后 ，在真空和惰性气体的共同作用下，采用压力将 金属熔体由通道压入模具内，使之浸透预制件。 优点：（1）可直接制成复合零件，特别是形状复 杂的零件。 （2）浸渍在真空进行，无气孔，疏松， 缩孔等缺陷。 （3）工艺简单，参数易控制 缺点：设备比较复杂，工艺周期长，投资大，成 本 高。
生产工艺
3.挤压铸造法
原理：把碳化硅颗粒用适当的 粘结剂粘结，按照设计要求制 成 预制块放入浇铸模型中 ，预热到一定温度，然后浇入 基体金属液，立即加压，使熔 融的金属液浸透到预制块中， 在压力下凝固。 优点：（1）设备简单，工艺简 单，稳定性好，生产周期短。 （2）基本无界面反应， 无需表面热处理。 缺点：易出现气体或夹杂物， 缺陷较多。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
组员：
目录
1、生产背景 2、结构组织 3、制造工艺 4、运用
压力铸造工艺 粉末冶金法 压力浸渗工艺 喷射共沉淀法 液态搅拌铸造法
生产背景
密度：为钢的1/3 强度：比纯铝和中碳钢都高 具有：较高的耐磨性
SiC铝基体复 合材料
高韧性
高塑性
高模量
高硬度
优点：这种工艺简单,但预制件中的气体不易在 凝固前排出而造成气孔与疏松,同时预制件也易产 生变形和偏移。
制造工艺
压力浸渗工艺图：
制造工艺
液态搅拌铸造法
基本原理：将SiC颗粒增强物直接加入到熔融的 铝合金中,通过一定方式的搅拌使颗粒均匀地分散 在基体熔体中,复合成颗粒增强铝基复合材料。复 合好的熔体可浇铸成锭坯、铸件等使用。 优点：工艺简单、生产效率高、制造成本低廉。 复合好的铸锭经重熔后,可精密压成各种型材、管 材、棒材等。是目前最成熟、最具竞争力、也是 工业化规模生产铝基复合材料的最主要的方法。
制造工艺
喷射共沉淀法
制造工艺
优点：
增强颗粒分布均匀 没有严重的界面反应 基体组织有快速凝固特征 呈细小等轴晶形态等优 YOU
2020/1/10
制造工艺
压力浸渗工艺
原理：压力浸渗工艺是先将增强体制成预制件, 再将预制件放入模具后,以惰性气体或机械装置为 压力媒体将铝液压入预制件的间隙,凝固后即形成 复合材料。
应用
在汽车领域的应用
美国的Duralcan研制出用SiC颗粒增强铝基复合材料制造汽 车制动盘,用其代替传统铸铁制动盘，使其重量减轻了60%~40%, 而且提高了耐磨性能,噪音明显减小,摩擦散热快; 同时该公司还用SiC颗粒增强铝基复合材料制造 了汽车发动机活塞和齿轮箱等汽车零部件,这种 汽车活塞比铝合金活塞具有较高的耐磨性、良 好的耐高温性能和抗咬合性能,同时热膨胀系数 更小,导热性更好。
应用
铸造SiC颗粒增强 A356和A357复合材料 可以制造飞机液压管、 直升机的起落架和阀 体等
应用
在精密仪器和光学 仪器的应用研究方面, 铝基复合材料用于制 造望远镜的支架和副 镜等部件。
SUCCESS
THANK YOU
2020/1/10
结构组织
SiC颗粒增强铝基复合 材料
碳化硅
颗粒状的铝
结构组织
石英砂
SiC 高温冶炼
石油焦(或煤 焦)
木屑
制造工艺
压力铸造法：颗粒预制块的制备和液态铝合金在一定压
力下渗入预制块中两部分。
制造工艺 粉末冶金法：
制造工艺
粉末冶金法是最早用来制造铝基复合的方法, 是一种比较成熟的工艺方法。
优点: 可将增强物颗粒和铝合金粉按任意比例 混合,而且混合均匀性好,不会出现偏析和偏聚, 制备的复合材料机械性能较高。 缺点： 粉末冶金法制造工艺及装备复杂,生产成 本高。
应用
在航空航天领域的应用 Cercast公司采用熔模铸造工艺研制成A357SiC20%Vol+ 复合材料,用该材料代替钛合金制造直径达180mm、重 17.3kg的飞机摄相镜方向架,使其成本和重量明显降低, 同时该复合材料还可用来制造卫星反动轮和方向架的支 撑架。 美国DWA公司用/6061SiC 25%p铝基复合材料代替7075 制造航空结构的导槽、角材，使其密度下降了17%，模 量提高了65%。