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金屬基復合材料增強體ppt

  • 素材大。8.51
  • 素材授權:免費下載
  • 更新時間:2016-12-18
  • 素材類別:高校大學PPT
  • 素材格式:.ppt
  • 關鍵提要:工學
  • 素材版本:PowerPoint2003及以上版本(.ppt)
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這是一個關于金屬基復合材料增強體ppt,主要介紹MMC的概況與發展趨勢、短纖維增強體的性能介紹、晶須增強體的概況與磨損機制、連續纖維的制備方法與航空應用。歡迎點擊下載哦。

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金屬基復合材料增強體ppt

PPT內容

有關金屬基復合材料增強體的 性能與應用介紹
一、MMC的概況與發展趨勢
1、常用的金屬基體與增強體
基體有鋁基、鎂基、鈦基、銅基、鐵基、鎳基、高溫合金基、金屬間化合物及難熔金屬基等
增強體有SiC顆粒、Al203 顆粒、C纖維、Ti 纖維、B纖維、SiC晶須、ZrO2 顆粒、ZrB2 顆粒、碳納米管和石墨等[1]
2、幾種常用的MMC制備方法
攪拌鑄造法[2]
優點:工藝簡單, 操作方便, 可生產大體積的復合材料(可到達500kg) , 設備投入少, 生產成本低, 適宜大規模生產。
缺點:加入的增強相體積分數一般不超過20%, 攪拌使復合材料形成氣孔, 增強顆粒與基體合金的密度不同造成顆粒沉積和微細顆粒的團聚。
粉末冶金法[3]
優點:增強相體積分數很高的金屬基復合材料, 增強相在金屬基體中分布更均勻
缺點:成本高,生產中存在粉末燃燒和爆炸等危險, 不易進行大規模工業化生產
3、MMC的應用領域[6]
MMC在陸上運輸領域的應用
MMC在電子/熱控領域的應用
4、MMC的結構多元化
微結構韌化MMC[7]和層狀MMC
將非連續增強MMC分區隔為增強體顆粒富集區(脆性)和一定數量、一定尺寸、不含增強體基體區(韌性), 純基體區域作為韌化相可以阻止裂紋擴展、吸收能量, 從而使MMC的損傷容限得到提高。
泡沫MMC
目前研究較多的是泡沫鋁基復合材料, 大致可分為兩個范疇:
一是泡沫本身是含有增強體的鋁基復合材料
二是泡沫雖然由純鋁基體構成, 但在其孔洞中引入粘彈性體、吸波涂料等功能組分
二、短纖維增強體的性能介紹
1、短纖維的蠕變破壞行為
蠕變性能是考核材料高溫性能的一個重要指標
什么是蠕變[9]?
Al2O3/Al復合材料蠕變中斷實驗的蠕變曲線
蠕變破壞機理[11]
2、短纖維增強鋁基的熱循環尺寸穩定性
MMC的熱膨脹系數小于基體合金,在非連續增強MMC體系中, 有的熱循環會造成尺寸變化
基體材料:ZL109鋁合金、硅酸鋁纖維
 硅酸鋁纖維的直徑為3~8μm, 長度約0. 1~0. 2mm
循環:50-250℃ 緩熱緩冷 軸向
熱循環軸向應變過程(棒狀)
熱循環殘余伸長圖(棒狀)
結論
在熱循環條件下, 材料的熱循環變形度, 均隨著纖維體積分數的增加而顯著減少
三、晶須增強體的概況與磨損機制
1、常用的晶須增強體
SiC晶須是已合成出晶須中硬度最高、模量最大、抗拉強度最大的晶須產品,SiC晶須增強鋁基復合材料具有高比強、高比模、耐磨損、耐高溫、耐疲勞、尺寸穩定性好等一系列性能
但是
SiC晶須價格昂貴,僅應用在航天航空領域,而廉價的硼酸鎂晶須的價格僅是SiC晶須的1/50
2、晶須增強體的概況
晶須是指無缺陷的微細針狀晶體,具有一定長徑比,由于晶須的晶體結構比較完整,內部缺陷較少,所以具有驚人的力學強度
3、晶須與基體的強度對比[13]
4、晶須增強MMC的磨損行為機理[14]
試樣:硼酸鎂晶須體積分數為30%的鎂基復合材料
復合材料及基體合金磨損量對比
產生臨界值的原因
由于磨損機制變化引起的磨損率增加
速度和載荷的增大可以加劇復合材料的磨損。隨著滑動速度的增大,磨面的摩擦熱量增加,在散熱率一定時,磨面的溫度迅速提高,(當滑動速度達到3 m/s時磨面的溫度可達 200~500  ℃)產生粘著磨損現象
什么是粘著磨損[18]?
磨面的顯微觀察[17]
結論
(1)在低載低速下,復合材料的晶須暴露到材料表面直接與磨面接觸,起到承受載荷的作用,磨損率遠低于基體合金
(2)在高載高速(即超過臨界載荷)下,由于產生粘著磨損及晶須斷裂脫落,復合材料磨損率急劇增加,超過基體合金
四、連續纖維的制備方法與航空應用
1、連續纖維制備方法
固態復合成型法——超聲波焊接技術[19]
液態復合成型法——壓鑄法[20]
液態復合成型法——真空氣壓浸滲法
2、連續纖維增強MMC在航空發動機上的應用
由于具有優良的比強度、比剛度、耐溫性、結構穩定性和質量等性能,MMC已經成為航空渦扇發動機高性能中溫部件的重要候選材料。世界知名的航空發動機設計與制造商針對連續纖維增強的MMC在航空渦扇發動機等零部件上的應用已經進行了廣泛的探索和研究,并取得了很大的進展
連續纖維增強復合材料航空發動機上的應用部位
MMC在航天航空                領域的其他應用
參考文獻
[1] 高 慶. 高溫下短纖維增強金屬基復合材料界面的微觀 結構和熱殘余應力狀態研究[J]. 復合材料學報, 2002-8, 19(4):49-50.
[2] 黃明華, 王浩偉. 氧化鋁短纖維增強鋁基復合材料的蠕變破壞行為[J]. 復合材料學報, 2004-10, 21(5):8-10.
[3] 徐文娟, 吳申慶等. 短纖維增強鋁基復合材料的熱循環尺寸穩定性[J]. 特種鑄造及有色合金, 1999(5):1-3.
[4] 陳爾凡等. 晶須增強體及其復合材料研究進展[J]. 高分子材料科學與工程, 2002, 18(4):3.
[5] 肖利, 于立軍. 晶須增強鋁、鎂金屬基復合材料的研究進展[J]. 吉林師范大學學報, 2004-5(2):76-77.
[6] 金培鵬等. 硼酸鎂晶須增強鎂基復合材料的摩擦性能及磨損行為[J]. 中國有色金屬學報, 2009-3, 19(3):453-458.
[7] 許久海, 徐志鋒, 王振軍, 等. 連續纖維增強鋁基復合材料制備技術研究進展[J]. 鑄造技術, 2010, 31(12):1667-1670.
[8] 梁春華. 連續纖維增強的金屬基復合材料 部件在航空渦扇發動機上的應用[J]. 航空制造技術, 2009(15):33-35.
[9] 沈爾明, 王志宏, 滕佰秋, 等. 連續纖維增強復合材料在民用航空 發動機上的應用[J]. 航空發動機, 2013-4, 39(2):91-92.
[10] 張發云等. 金屬基復合材料制備工藝的研究進展[J]. 鍛壓技術, 2006(6):100-102.
[11] 張國定, 李志強. 金屬基復合材料的現狀與發展趨勢[J]. 中國材料進展, 2010, 29(4):2-5.
[12] 李曉賓, 陳躍. 金屬基復合材料的性能和應用[D]. 河南:河南科技大學, 2006-5-10.
謝謝各位
北方工業大學

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