复合材料论文
复合材料论文2篇
复合材料论文2篇复合材料是一种由两种或两种以上不同材料按一定方式组合而成的新材料。
它具有优异的性能和广泛的应用领域，如航空航天、汽车制造、建筑材料等。
本文将介绍两篇与复合材料相关的论文，并从不同角度对其进行分析和评价。
第一篇论文的题目是《复合材料的制备方法及性能研究》。
这篇论文主要探讨了复合材料的制备方法以及复合材料的性能研究。
在制备方法研究方面，研究者采用了多种方法，如层叠法、注塑法和压力法等。
通过对比不同方法的制备工艺和性能表现，研究者发现，不同制备方法对复合材料的性能影响较大，而且不同材料组合也会对复合材料的性能产生重要影响。
在性能研究方面，研究者主要关注了复合材料的力学性能、热学性能、电学性能和化学性能等方面。
力学性能的研究表明，复合材料具有高强度、高模量和低密度的特点，适用于高强度和轻量化的领域。
热学性能的研究发现，复合材料具有良好的导热性能和热膨胀系数，适用于高温和隔热材料。
电学性能的研究显示，复合材料具有优异的导电性能和绝缘性能，适用于电子器件领域。
化学性能的研究表明，复合材料具有优异的耐腐蚀性能和耐化学试剂性能，可以应用于化学工业和制药工业等领域。
综上所述，《复合材料的制备方法及性能研究》这篇论文通过对复合材料的制备方法和性能研究进行全面深入的探讨，拓宽了复合材料研究的视野，为复合材料的应用和发展提供了重要的理论依据和技术支持。
第二篇论文的题目是《复合材料在航空航天领域的应用研究》。
这篇论文着重研究了复合材料在航空航天领域的应用。
航空航天领域对材料的要求非常高，需要具备较高的强度、刚度和耐热性。
传统的金属材料在这些方面存在一定的局限性，而复合材料正是满足这些要求的理想选择。
研究者在论文中详细阐述了复合材料在航空航天领域的两个关键应用：飞机结构和航天器热控制。
在飞机结构方面，研究者通过对比传统金属结构和复合材料结构的性能，发现复合材料具有更高的强度和刚度，并且重量更轻，能够显著降低飞机燃油消耗。
毕业论文 复合材料的发展和应用
毕业论文复合材料的发展和应用题目复合材料的发展和应用专业材料工程技术目录1 绪论1.1 什么是复合材料1.2 复合材料的组成1.3 复合材料的发展历程1.4 复合材料的分类1.5复合材料的应用方向2 当前复合材料的发展和应用2.1当前复合材料的发展2.2复合材料的应用2.3复合材料的组合分类、组成与应用2.3.1组合与分类2.3.1.1复合材料系统组合表2.3.1.2分类2.3.2组成与特性2.3.2.1概述2.3.2.2组成2.3.3特性2.3.3.1一般特性2.3.3.2一般性能特点3 先进树脂基复合材料的发展和应用3.1什么是先进树脂复合材料3.2先进树脂的发展方向和应用3.2.1向高性能化、高减重效率方向发展3.2.2 重视制造技术研究、生产条件改造和综合配套技术协调发展3.2.3重点开发低成本的技术3.2.4强调复合材料一体化综合技术的发展3.2.5重视热塑性复合材料的研究和应用4 热塑性纤维复合材料的发展和应用4.1塑性纤维复合材料的特点4.2塑性纤维复合材料的发展和应用4.3复合材料的填料和增强材料的市场概况4.3.1各种填料和增强材料的的市场份额4.3.2主要填料和增强纤维的价格4.3.3天然纤维的市场需求4.3.4天然纤维的市场份额5 透光复合材料5.1透光复合材料的定义和种类5.2透光复合材料的特点6 三维机织复合材料的发展和应用6.1二维编织复合材料的应用6.2三维机织复合材料6.3三维机织复合材料的应用1 绪论1.1什么是复合材料复合材料是由两种或两种以上的不同材料组合而成的机械工程材料。
各种组成材料在性能上能互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料，从而满足各种不同的要求。
1.2复合材料的组成复合材料的组成包括基体和增强材料两个部分。
非金属基体主要有合成树脂、碳、石墨、橡胶、陶瓷;金属基体主要有铝、镁、铜和它们的合金;增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维等有机纤维和碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝及硬质细粒等。
复合材料研究及其应用毕业论文
复合材料研究及其应用毕业论文目录第1章引言 (1)1.1 概述 (1)1.2 复合材料的定义 (1)第2章复合材料的性能及分类 (4)2.1 复合材料的特点 (4)2.2 复合材料的命名 (5)2.3 复合材料的分类 (5)2.4 复合材料的基本性能 (9)2.5 聚合物基体的性能特点 (9)2.6 界面 (1)第3章关于复合材料的发展前景 (13)3.1 复合材料的前景分析 (13)3.2 复合材料的发展方向 (13)第4章我国复合材料工业的发展概况 (18)4.1 发达国家对复合材料的研究发展方向 (18)4.2 我国对复合材料的研究发展方向及其成果 (18)4.3 技术与产品开发取得的重大进步 (18)4.4 我国复合材料的发展潜力和热点 (18)参考文献 (27)致谢 (28)第1章引言1.1 概述复合材料技术是一门应用性很强的新技术，但应用的实践中也发现复合材料的成本较高，特别是制造成本较高，形成了其进一步发展应用的主要障碍。
有鉴于此，该问题引起了世界各国的普遍重视，以美国为首的西方发达国家纷纷制定了低成本的复合材料发展研究计划，并认真执行，现已取得了明显效果。
复合材料技术发展的低成本化乃是当今世界复合材料技术发展的核心问题。
1.2 复合材料的定义要给复合材料下一个严格精确而又统一的定义是很困难的。
概括前人的观点，有两种偏重考虑：复合后材料的性能和复合材料的结构。
1.2.1 偏重于考虑复合后材料的性能（１）复合材料是由两种或更多的组分材料结合在一起，复合后的整体性能应超过各组分材料，保留了所期望的性能(高强度、刚度、轻的重量)，抑制了所不期望的特性(低延性)。
（２）复合材料是多功能的材料系统，它们可提供任何单一材料所无法获得的特性；它们是由两种或多种成分不同，性质不同，有时形状也不同的相容性材料，以物理形式结合而成的。
1.2.2 偏重于考虑复合材料的结构诸如：（１）复合材料是两种或多种材料在宏观尺度上组合而成的材料。
碳纤维复合材料论文
碳纤维复合材料论文导言碳纤维复合材料（CFRP）是一种由碳纤维和树脂基体组成的高性能材料。
随着科技的进步，CFRP在航空航天、汽车工业、体育用品等领域中得到了广泛的应用。
本论文将就CFRP的制备方法、性能特点以及应用前景进行详细探讨。
1. CFRP的制备方法CFRP的制备方法通常包括纺丝、预浸料、固化和成型四个步骤。
1.1 碳纤维纺丝碳纤维是由多个碳纤维丝束组成的。
纺丝过程中，先将碳纤维丝束在高温下拉伸，然后进行表面处理，以增加纤维与树脂的粘合性能。
1.2 预浸料制备预浸料是将纺丝得到的碳纤维与树脂基体进行浸渍得到的材料。
树脂基体一般采用环氧树脂。
预浸料制备过程中需要控制纤维的含量、纤维间的排列方式以及树脂的渗透性。
1.3 固化固化是指通过加热或加压将树脂基体中的单体或低分子量聚合物转变为高分子量聚合物的过程。
固化可以提高CFRP的强度和刚度。
1.4 成型成型是将固化后的预浸料经过特定形状的模具加热或加压成型，得到最终的CFRP产品。
2. CFRP的性能特点CFRP具有许多优良的性能特点，使其成为许多领域的首选材料。
2.1 高强度和高刚度相比于传统的金属材料，CFRP具有更高的强度和刚度。
其拉伸强度可以达到2000 MPa，弹性模量可以达到150 GPa以上。
2.2 轻质CFRP的密度大约为1.6 g/cm³，相比于钢材（7.8 g/cm³）和铝材（2.7g/cm³），CFRP具有更轻的重量优势。
2.3 抗腐蚀性由于CFRP的主要组成部分是碳纤维和树脂基体，它具有优良的抗腐蚀性能，不易受潮湿环境、化学物质和气候变化的影响。
2.4 热稳定性CFRP具有较高的热稳定性，可以在高温环境下长期使用而不发生形变或脆化。
2.5 高耐疲劳性由于CFRP的高强度和高刚度，它具有出色的耐疲劳性能，适用于长期受到重复加载的应用场景。
3. CFRP的应用前景随着CFRP技术的不断发展，其在各个领域的应用前景十分广阔。
复合材料范文范文
复合材料范文范文复合材料是在其中一种基材的基础上添加一种或多种增强材料制成的新型材料。
它具有优异的物理力学性能和化学性能，被广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑材料等领域。
本文将介绍复合材料的定义、特点、应用以及发展前景。
首先，复合材料是指由至少两种不同的材料组成的，可以相互补充和增强性能的材料。
其中，基材是复合材料的主要组成部分，常用的基材有塑料、金属、陶瓷等；增强材料则可以是纤维、颗粒、泡沫、薄膜等。
通过选择不同的基材和增强材料，可以得到具有不同性能和用途的复合材料。
例如，以玻璃纤维为增强材料，以环氧树脂为基材，制成的复合材料具有高强度、刚性和耐腐蚀性。
其次，复合材料具有许多优异的性能和特点。
首先，复合材料具有良好的机械性能，如高强度、高韧性和耐磨性。
这是由于增强材料的加入可以有效提高材料的力学性能。
其次，复合材料具有较低的密度和良好的耐腐蚀性能。
由于增强材料的使用，复合材料可以实现低密度化，从而减轻结构负荷。
同时，复合材料的耐腐蚀性能也较好，适用于各种恶劣环境下的应用。
此外，复合材料还具有较好的耐高温和耐低温性能，能够在高温或低温条件下保持较好的性能稳定性。
然后，复合材料在各个领域中得到了广泛的应用。
航空航天领域是复合材料的主要应用领域之一、由于复合材料具有高强度、轻质和耐腐蚀等性能，因此被广泛应用于飞机机身、翼面、卫星等结构中，可以显著提高飞机的性能和燃油效率。
汽车制造业也是复合材料的重要应用领域。
复合材料可以用于汽车车身、底盘、发动机罩等部件中，可以减轻车重、提高安全性和降低油耗。
此外，复合材料还可以用于建筑材料、船舶制造、电子产品等领域。
最后，复合材料在未来的发展前景十分广阔。
随着科技的不断进步，复合材料的性能会得到进一步提升，应用领域也会不断扩展。
例如，碳纤维复合材料在航空航天领域的应用已经成为发展趋势，可以提高航空器的载荷能力和飞行速度。
另外，生物可降解的复合材料也是未来的研究热点，可以用于环境友好型材料的制备。
复合材料发展应用研究论文
复合材料发展应用研究论文随着经济和科技的快速发展，复合材料作为一种极具前景、高性能的新型材料，已广泛应用于航空、航天、汽车、轨道交通、医疗、电子、军工等领域，无论在军事、民用领域都有巨大的应用潜力。
因此，复合材料的研究和应用一直是人们关注和追求的方向之一。
复合材料是由两种或两种以上不同材料按照一定比例或方式组合而成的新材料。
如玻璃纤维增强树脂基复合材料、碳纤维增强树脂基复合材料、陶瓷基复合材料等。
与单一材料相比，复合材料具有许多优异性能，如高强度、高模量、高耐腐蚀性、高温性、低密度等，而且还能具有特殊的电、磁、光、导、声等性能，因此使用领域非常广泛。
复合材料的发展史与人类文明的演进过程密不可分。
最早可以追溯到人类文明起源时期，人类就采用了一些简单的复合材料来增强自己的工具、武器等。
到了现代，深海和空间探索、医学和生物学的发展提出了更高的要求，使得复合材料发展的速度大大加快。
以航空航天领域为例，在20世纪末21世纪初的一段时间里，以碳纤维为代表的大型复合材料结构件已广泛应用于各种高性能飞机和航天器中。
值得一提的是，近年来，通过结合计算机辅助设计及先进复合加工技术（包括纤维张力成形技术、复合材料智能成型、树脂传递成型等），国内外相关研究机构和工程技术人员已逐步发展出一批高效、高能、低成本的复合材料工艺技术，使复合材料的制造成本大幅降低，生产技术更加成熟。
同时，为改善复合材料的适用性，层压、层间固化等加工工艺得到了大量研究和优化。
同时，一些优化材料在耐腐蚀性催化剂、新型电池电解质、传感器智能材料和光学成像材料等领域也得到了广泛应用。
然而，尽管复合材料具有如此优越性能，但是在实际应用中，还需要解决一些问题和挑战。
其中，复合材料的制造和应用技术需要得到进一步提高和优化。
特别是针对复合材料量产这个计划还面临着高可靠性、高质量、高成本、高效率和重要度的严峻考验。
同时，生产许可证、技术信誉度和解决版权等法律逐渐成为复合材料制造的重要挑战。
新型复合材料论文
陶瓷基复合材料的生产应用及发展前景概论：科学技术的发展对材料提出了越来越高的要求,陶瓷基复合材料由于在破坏过程中表现出非脆性断裂特性,具有高可靠性,在新能源、国防军工、航空航天、交通运输等领域具有广阔的应用前景。
陶瓷基复合材料是在陶瓷基体中引入第二相材料，使之增强、增韧的多相材料，又称为多相复合陶瓷或复相陶瓷。
陶瓷基复合材料是2O世纪8O年代逐渐发展起来的新型陶瓷材料，包括纤维(或晶须)增韧(或增强)陶瓷基复合材料、异相颗粒弥散强化复相陶瓷、原位生长陶瓷复合材料、梯度功能复合陶瓷复合材料。
其因具有耐高温、耐磨、抗高温蠕变、热导率低、热膨胀系数低、耐化学腐蚀、强度高、硬度大及介电、透波等特点，在有机材料基和金属材料基不能满足性能要求的工况下可以得到广泛应用，成为理想的高温结构材料。
连续纤维增强复合材料是以连续长纤维为增强材料，金属、陶瓷等为基体材料制备而成。
金属基复合材料是以陶瓷等为增强材料，金属、轻合金等为基体材料而制备的。
从20世纪60年代起各国都相继对金属基复合材料开展了大量的研究，因其具有高比强度、高比模量和低热膨胀系数等特点而被应用于航天航空及汽车工业。
陶瓷材料具有熔点高、密度低、耐腐蚀、抗氧化和抗烧蚀等优异性能，被广泛用于航天航空、军事工业等特殊领域。
但是陶瓷材料的脆性大、塑韧性差导致了其在使用过程中可靠性差，制约了它的应用范围。
而纤维增强陶瓷基复合材料方面克服了陶瓷材料脆性断裂的缺点，另一方面保持了陶瓷本身的优点及纳米陶瓷。
(1) 基体陶瓷基复合材料的基体为陶瓷，这是一种包括范围很广的材料，属于无机化合物而不是单质，所以它的结构远比金属合金复杂得多。
现代陶瓷材料的研究，最早是从对硅酸盐材料的研究开始的，随后又逐步扩大到了其他的无机非金属材料。
目前被人们研究最多的是碳化硅、氮化硅、氧化铝等，它们普遍具有耐高温、耐腐蚀、高强度、重量轻和价格低等优点。
(2) 增强体陶瓷基复合材料中的增强体，通常也称为增韧体。
复合材料毕业论文
复合材料毕业论文复合材料毕业论文随着科技的不断进步和工业的快速发展，复合材料作为一种新型材料，逐渐引起了人们的关注和重视。
复合材料由两种或两种以上的材料组成，通过复合工艺制成，具有优异的性能和广泛的应用领域。
本篇文章将从复合材料的定义、分类、制备方法以及应用前景等方面进行探讨。
首先，复合材料是由两种或两种以上的材料组成的材料。
这些材料可以是金属、陶瓷、塑料等，通过复合工艺将它们结合在一起，形成新的材料。
复合材料的组成可以是纤维增强材料和基体材料的组合，也可以是不同种类的纤维增强材料的组合。
复合材料的制备过程需要经过层压、注塑、浸渍等工艺，以保证材料的均匀性和稳定性。
其次，复合材料可以根据其组成和结构进行分类。
最常见的分类方式是根据增强材料的类型进行划分，包括纤维增强复合材料和片层增强复合材料。
纤维增强复合材料是指将纤维材料（如玻璃纤维、碳纤维等）与基体材料（如树脂、金属等）结合在一起制成的材料。
片层增强复合材料则是指将两种或两种以上的材料通过层压工艺结合在一起，形成多层结构的材料。
然后，复合材料的制备方法有多种。
其中，最常用的方法是层压法和注塑法。
层压法是将预先制备好的纤维增强材料和基体材料按照一定的比例叠加在一起，然后通过热压或冷压的方式加固，使其形成坚固的复合材料。
注塑法则是将纤维增强材料和基体材料混合后，通过注塑机将混合物注入模具中，经过加热和冷却后形成所需的复合材料。
最后，复合材料在各个领域都有广泛的应用前景。
在航空航天领域，复合材料可以用于制造飞机的机身、翼面等部件，具有重量轻、强度高的特点，可以提高飞机的性能和燃油效率。
在汽车工业中，复合材料可以用于制造车身和零部件，可以减轻汽车的重量，提高车辆的燃油经济性和安全性。
此外，复合材料还可以应用于建筑、电子、医疗等领域，为各行各业带来更多的发展机遇。
综上所述，复合材料作为一种新型材料，具有广泛的应用前景和发展空间。
通过深入研究和不断创新，我们可以进一步发掘复合材料的潜力，为各个领域的发展做出更大的贡献。
- 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)。
复合材料论文金属基复合材料述评摘要本文探讨了金属基复合材料发展所面临的主要问题。
首先讨论常用基体材料和常用增强体。
前者限于铝和钛合金, 所讨论的增强体包括颗粒、晶须和纤维。
然后评述基本的设计原则, 着重于设计者面临的关于最佳基体化学性质、界面反应、不同的热膨胀和主要变形机理的效应等方面的选择问题。
对于钛基复合材料, 除非它们的使用温度范围增加到750℃以上, 否则这些材料就不能和高温合金相竞争。
然而, 目前的合金工艺表明, 如果没有足够的涂层保护, 还没有一种钛合金能在空气中680℃以上维持下去。
然后评述金属基复合材料的固化法, 包括最近在欧洲实验室的研究工作。
1前言开始于三十年以前的金属基复合材料在世界范围内广泛研究和发展的主要原因在于它的低密度, 高弹性模量和大大改善的高温蠕变和疲劳强度, 而这些正是民用工业和军事、航空、航天领域应用的关键因素[ 1～5] 。
结构复合材料体系如图1 所示。
功能复合材料发展的科学和工程原则也示于图1 中。
图中第一行是四种常用的基体, 或用颗粒、晶须或陶瓷长纤维增强的连续相。
复合材料性能由每一组元随时间保留它自身特性的程度来控制。
温度-时间引起的界面反应是金属基复合材料中大多数承载体不能发挥最佳性能的主要原因之一。
图1 中每种基体材料框图下面指的是目前存在的问题, 通过这些问题的解决就能实现性能上特定的最佳增强。
本文我们仅评述金属基复合材料, 即MMC。
可接受的复合材料应表现出低的密度和能与当前工程材料相比的力学性能。
成功的复合材料将表现出低的密度和明显的温度优势下具有相当的力学性能。
正是这些原因, 大部分研究成果在与当前的材料如先进的铝合金、钛合金和高温合金比较时, 总是按照密度归一化的性能来表示。
金属基复合材料中, 目前广泛发展的是SiC、TiC、Al2O3 和C 颗粒、晶须或纤维增强的铝基和钛基复合材料。
典型的颗粒直径小于100 m, 添加量达到35v ol% 。
晶须的直径为几个微米, 具有几千倍的长径比( l / d) 。
纤维是连续的, 直径为10～100 m, l/ d 值在10000 以上, 可添加到45vol% 。
2基体合金典型的金属基复合材料开发者将从选择工业上可应用的基体合金和增强体开始。
近年的研究已表明, 最佳的结构合金未必是基体合金的最佳选择。
这是因为, 已应用的工业铝或钛合金是根据应力、温度和环境条件为特别的应用而发展和优化形成的, 而并不是优化作为MMC 基体材料的。
大量的研究工作已表明, 环境效应、界面反应和相的稳定性强烈地影响复合材料的行为, 这些因素与各组元物理性能、化学性质、温度和时间密切相关[ 3, 6～8] 。
表1～3 中, 我们总结了普通基体合金的物理性能和化学性质。
现在, 铝基复合材料能从有限的商家买到。
钛基复合材料仍在深入研究和发展之中。
应该注意的是, 对于所有合金,尤其是钛合金, 力学性能强烈地依赖于通过复杂的热机械过程而变化的微观结构。
复合材料设计者所面临的挑战是, 如何在复合材料中发展这些最佳的性能。
相反, MMC 的研究者也应注意到, 已列出的性能数据不适用于复合材料的基体。
另一重要性能是热膨胀系数( CTE).由于基体和增强体之间CT E 的差别, 在热循环过程中界面上可产生应力。
在一定情况下, 这些应力值能超过界面剪切强度[ 4, 9] 。
表1 普通Al 合金基体化学成分钛合金的氧化行为将其使用温度限制在700℃以下。
显然, 这一限制也适用于钛基复合材料。
当选择T iC 作为T i 基复合材料的增强纤维时, 还存在TiC 环境反应问题。
在目前的钛基合金材料中, T imet 21S 显示出最好的抗腐蚀能力[ 2] 。
不过, 在考虑钛基复合材料能作为高温合金替代材料之前, 还应发展800℃以上、且与钛合金相容的结合牢固的涂层。
表3 常用基体合金的性能3通用增强体陶瓷增强体能以三种形式使用, 即颗粒、晶须和纤维。
目前多数工业应用的Al 基复合材料使用TiC、S iC 和Al2O3 颗粒。
有关用于铝基复合材料的连续C 纤维的研究工作, 已经有了大量的报导。
需要克服的问题是Al 和C 之间的反应, 以及在纤维和基体界面脆性相Al4C3 的形成。
我们将在下一部分再讨论这一问题。
目前选择的T i 基复合材料增强体SiC 纤维, 可使用的有两种形式: PSC SiC, 通过熔喷有机硅化碳树脂, 300℃下固化, 然后在惰性气体中1300℃下热解而制成。
该纤维的商业品名是Hi-Nicalo n-S, 由日本的Nippon 公司生产。
该纤维新的试验方式是通过辐射固化, 包含达10% 聚乙烯硅( PVC) 以增加强度。
另一种是CVD SiC, 由美国T ext ron 公司生产, 用化学气相沉积获得。
它有三个等级: SCS-2, 适合于Al 基复合材料; SCS-8, 适合于Al 和Mg 基复合材料; SCS-6, 适合于Ti 基复合材料。
典型的SiC 纤维直径约为100 m, 密度为3g / cm3, 热膨胀系数为1. 7X10-6/ ℃。
几种形式SiC 的强度和温度的关系如图2 所示。
该数据表明SiC 的内在强度可以维持到1000℃, SCS-6 纤维的内在强度可维持到1200℃。
该数据也表明, 所有形式的SiC 在空气中试验时, 由于氧化作用, 强度明显下降。
纤维的提供者提出的典型强度是在空气中的试验结果。
然而, 这些值来源于连续载荷拉伸试验, 不包括在该温度下时间的影响, 而这正是实际应用设计中的重要因素。
4基本设计依据1. 混合规则一般来说, 晶须和纤维对复合材料行为的主要贡献是通过载荷分担实现的。
通过基体合金微观组织的改变, 增强体对复合材料的变形特征也有少量的影响。
重要的参数包括, 晶须和纤维的物理和力学性能、基体合金的物理和力学性能、增强体的体积分数和长径比( 形态比) 。
颗粒的主要贡献是通过基体合金的微观组织变化实现的, 载荷分担只是较小贡献。
重要的参数包括, 颗粒的力学性能、体积分数和平均尺寸。
载荷分担由载荷传过增强体和基体合金界面的程度来控制。
假设界面为全载荷传递, 那么纤维增强的金属基复合材料的强度可表示如下:式中f 和m 分别表示纤维和基体。
Lc 是纤维或晶须的临界长度, 为界面的剪切强度, d 为纤维的直径。
对于连续长纤维: Lc/ 2L< < 1。
微观组织变化效果很大程度依赖于基体合金的变形特征, 即作用位错机理、应变速率敏感性和形变硬化速率。
事实上, 增强体总的效应是由强度、断裂韧性、反应性、界面相稳定性以及基体和增强体之间的热膨胀系数的差异等因素决定的。
在热循环过程中, 由于存在, 临近界面的基体内产生的剪应力近似地表达为:是温度差。
这种应力是相当显著的。
在热循环疲劳试验中复合材料的强度如果出现大的降低, 可以认为存在大的界面应力。
如对于SiC 纤维增强Ti 基复合材料, 在5×10-6/ ℃的下, 为700℃时, = 300MPa!2. 界面影响复合材料行为的关键因素之一是增强体和基体之间的界面结构。
为了获得可靠的结合, 需要产生界面化学反应。
但是这种反应也导致增强体的弱化或形成界面脆性金属相,这种情况不是很多的。
在Al 基复合材料中, Al4C3 被认为( 大多数研究者) 是有害相。
对于Al/ C 纤维复合材料, 应注意通过3C+ 4Al= Al4C3 反应形成的碳化物。
然而, 一些研究者[ 7, 8]研究表明, 在Al-Mg-Si 基体和FT 700 C 纤维复合材料中形成Al4C3 , 而对Al-Cu 基体合金却不形成该化合物。
Kuroki[ 10] 指出, 以Al-Si-Mg 合金为基体的复合材料强度与Mg 含量有很强的关系。
消除Mg 几乎使该合金强度增强100%, 基体合金的Mg 从0. 6%降到0%, 合金强度从120MPa 提高到近200MPa。
Pora 指出[ 11] , 使用Al-7Si-0. 6Mg 做基体的Al / C 复合材料的强度与纯Al 做基体的相同复合材料的强度性能相比下降20% 。
与不含Mg 的合金相比, Mg 的作用是明显地增加C 纤维和Al 之间的湿润性。
在Al / SiC 复合材料中也发现了Al4C3 , 尽管反应3SiC+ 4Al= Al4C3( S) + Si( L) 是相当慢的。
Li[ 12] 发现在含T i 的铝合金中可以消除Al4C3 的形成。
热化学计算表明, TiC 的形成在热力学上优于Al4C3 的形成。
Ni 基合金能溶解T iC 和SiC 颗粒。
这是由于Ni-Al-Si 和Ni-Ti-Si 合金存在大的负的生成自由能, 。
加入4%Mo , 明显降低Ni 的活性, C 纤维增强的Ni 基复合材[ 13] 。
值得注意的是料还没有人进行研究。
同时也应注意, Ni 不形成稳定的碳化物, 以及C 在Ni 中具有有限的固溶度。
这两个因素说明在Ni 基C 纤维体系中可以形成稳定的界面。
从这点考虑,Ni3Al / C 复合材料可以成为一种高温应用材料。
3. 应力和温度循环近几年, 已完成了SiC 纤维增强钛基复合材料, 即T i-SiC MMC 的各种应力循环疲劳研究。
Ro bert so n 和Mall[ 16] 最近指出, 假如在等热应力循环疲劳过程中的主要损伤源是基体中裂纹的话, 那么纤维将桥接这些裂纹是可能的。
因而可防止明显的强度降低。
另外的研究已表明, 热疲劳对界面完整性的损坏较大地依赖于基体的化学性质。
对于T i-24Al-11Nb/SiC 复合材料, 在惰性气体条件下经过热疲劳, 其强度出现严重的损失[ 1 7] 。
然而, 相似的试验表明, 对于Ti-24Al-23Nb/ SiC 复合材料仅有很小的影响[ 1 8] 。
4. 先进的金属基复合材料体系4. 1 钛基复合材料最近, 欧洲的一些科技工作者已经研究了连续SiC 纤维的钛合金基体涂层。
Fan 等人[ 19]发展了用于制备SiC 纤维基体合金涂层的等离子喷涂装置。
他们在试验中选择的是Ti-6A l- 4V 合金。
Dudek 等人[ 20] 正在发展一种磁喷射系统, 用于制备SiC 纤维的IMI 834 基体合金涂层。
他们发现, 在700℃时, 界面反应区有非常小的生长, 以及SiC 纤维原始的C 涂层厚度测量不到什么变化( 图3) 。
该复合材料在700℃下经过大于900h 处理, 其强度保持不变。
同时, 该复合材料的拉伸强度与公式( 1) 的预测值相吻合。
在过去的几年里, T i-24Al-23Nb/ SCS-6SiC 复合材料体系是深入研究的重点。
这种复合材料发展的原因在于, 增强的机械强度、优化的微观组织( 表2) 和可接受的断裂韧性, 以及增加的热疲劳响应和优于近ɑ合金的抗氧化能力。