關(guān)鍵詞：金屬基復合材料；網(wǎng)狀陶瓷增強體；潤濕性；泡沫陶瓷；鑄造方法文獻標識碼：A中圖分類(lèi)號：TB331文章編號：1009-2374（2015）23-0070-02DOI：10.13535/ki.11-下面是小編為大家整理的2023年度金屬基復合材料【五篇】,供大家參考。
金屬基復合材料范文第1篇
關(guān)鍵詞：金屬基復合材料；
網(wǎng)狀陶瓷增強體；
潤濕性；
泡沫陶瓷；
鑄造方法 文獻標識碼：A
中圖分類(lèi)號：TB331 文章編號：1009-2374（2015）23-0070-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.23.036
網(wǎng)狀陶瓷增強金屬基復合材料的制備是采用鑄造方法，以金屬作為基體，以網(wǎng)絡(luò )結構陶瓷骨架作為增強相，將金屬液澆注到網(wǎng)絡(luò )陶瓷的孔隙內部形成復合材料。此法制備的復合材料具有高耐磨性、高耐蝕性、高強度和高硬度等特點(diǎn)，是研究新型復合材料的一個(gè)新突破點(diǎn)。
1 研究現狀
國內對網(wǎng)狀陶瓷增強金屬基復合材料的研究主要集中在A(yíng)l和Mg等輕金屬方面，而對鋼鐵等重金屬的研究較少。耿浩然等制備了Si3N4網(wǎng)絡(luò )結構陶瓷預制體骨架，然后利用無(wú)壓浸滲理論制備出Si3N4/Mg復合材料、Si3N4/Al復合材料和Al2O3/Mg復合材料。以上網(wǎng)狀陶瓷增強金屬基復合材料的研究?jì)H限于輕金屬。邢宏偉等用擠壓鑄造法制備了三維網(wǎng)絡(luò )SiC/銅合金基復合材料，結果發(fā)現，骨架孔徑的減小有細化晶粒、減輕偏析和抑制鉛的偏聚等作用。骨架的存在使錫均勻分散于復合材料網(wǎng)孔邊緣SiC骨架表層附近的微小區域。張友壽等通過(guò)鑄造法使金屬液滲入粗顆粒陶瓷預制體間隙來(lái)獲得金屬陶瓷復合材料，但是對陶瓷顆粒的尺寸要求極為嚴格。李祖來(lái)等利用V-EPC法以陶瓷WC顆粒作為增強體，使用高碳鉻鐵粉末來(lái)調節WC顆粒的體積分數，制備出了表面質(zhì)量好、尺寸精度高、耐磨性能高的表面復合材料。
由于連續網(wǎng)狀陶瓷增強金屬基復合材料的研究目前還處于起步階段，國內外的相關(guān)報道比較少，如何將二者結合制成復合材料，開(kāi)發(fā)具有良好的強韌性能和高的抗磨損性能的新型金屬基復合材料是我們下一步工作研究的重點(diǎn)。
2 網(wǎng)狀陶瓷的性能要求
作為金屬基復合材料增強體的網(wǎng)狀陶瓷預制體必須具有以下特點(diǎn)：陶瓷通孔率要高、強度要高、與金屬基體要有良好的潤濕性。
只有滿(mǎn)足上述要求的泡沫陶瓷預制體才能用于金屬基復合材料的制備。因此通常采用有機泡沫浸漬方法制備網(wǎng)狀泡沫陶瓷該工藝，這是因為此制備方法工藝簡(jiǎn)單、成本低，而制得的泡沫陶瓷具有高氣孔率和高通
孔率。
3 網(wǎng)狀陶瓷增強金屬基復合材料的制備方法
3.1 擠壓鑄造法
擠壓鑄造法是將一定量的液態(tài)金屬直接澆入敞開(kāi)的金屬型型腔內，在一定時(shí)間內凸型以一定的壓力和速度作用于液態(tài)金屬上，使熔融或半熔融態(tài)的金屬塑性流動(dòng)和凝固結晶成形的加工過(guò)程。其優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單、金屬液易于填充到陶瓷網(wǎng)絡(luò )內部、易于成型、成本低、復合材料性能好。
3.2 負壓實(shí)型鑄造法
此方法也叫消失模鑄造法。即采用聚苯乙烯泡沫材料（EPC）把增強體網(wǎng)絡(luò )陶瓷表面包圍后，刷上涂料，晾干后待用。然后將模型埋入干砂中，震實(shí)后在負壓狀態(tài)下澆鑄的一種新工藝，它可以獲得精度高、質(zhì)量好的鑄件。這是因為澆鑄過(guò)程中有負壓的存在，保證了聚苯乙烯泡沫在真空下氣化，使其在高溫下氣化產(chǎn)生的氣體及時(shí)排放出去，避免了聚苯乙烯泡沫在鑄滲工藝中產(chǎn)生的氣孔和夾渣等缺陷，不僅顯著(zhù)改善了鑄滲層的質(zhì)量，而且提高了復合材料的結合強度。
4 影響復合材料制備工藝的因素
4.1 金屬澆注溫度
金屬液最佳澆鑄溫度應高于液相線(xiàn)溫度50℃左右。若過(guò)低的澆注溫度會(huì )使金屬液迅速降溫、凝固，滲透能力變差，不能順利進(jìn)入陶瓷孔內，嚴重影響液態(tài)金屬的充型和補縮。澆鑄溫度過(guò)高將導致金屬熔液嚴重氧化，在陶瓷骨架內出現縮孔或疏松的缺陷，以至無(wú)法形成良好的復合材料。
4.2 鑄造成型壓力
金屬液與網(wǎng)絡(luò )陶瓷復合時(shí)，必須選擇適宜的鑄造壓力。若鑄造壓力過(guò)小，則會(huì )出現滲透能力不足的現象，不能使金屬液順利填充到陶瓷網(wǎng)絡(luò )的每個(gè)邊角處；
若鑄造壓力過(guò)大，金屬液的滲透能力就增強，易出現黏砂的缺陷。另外，雖然在模樣表面涂有涂料以防止黏砂，但如果負壓過(guò)大，易使涂料脫落，導致鑄件黏砂現象，因次必須選擇合適的負壓。
4.3 陶瓷孔徑
由于鋼液澆鑄溫度較高，所以對泡沫陶瓷的強度要求也高，避免澆鑄過(guò)程中發(fā)生坍塌現象。對于制備的泡沫陶瓷，如果盲孔太多，所得開(kāi)放連通孔隙率也不足以滿(mǎn)足浸漬足夠多的金屬以制備金屬基復合材料的需要。一般來(lái)說(shuō)，為滿(mǎn)足隨后浸漬成金屬基復合材料，要求連通孔率在80%～90%。如果孔隙率較小，金屬液來(lái)不及擴散到陶瓷孔內部就凝固，得不到組織均勻的復合材料。
4.4 界面潤濕性
界面是復合材料中普遍存在且非常重要的組成部分，是影響復合材料行為的關(guān)鍵因素之一。金屬基復合材料性能的高低取決于基體和增強體之間的界面結合情況。在網(wǎng)狀陶瓷增強的金屬基復合材料中，基體和增強體都是承載體，要求強界面結合以充分發(fā)揮陶瓷的增強效果。
當前改善金屬陶瓷界面潤濕性的方法有很多種，常用的簡(jiǎn)要敘述如下：
4.4.1 添加合金元素。在復合材料中加入Li、Mg、Ca等與氧親和力高的合金元素，可以明顯提高金屬液體與陶瓷增強相的潤濕性。添加的合金元素起到兩個(gè)作用：一是降低金屬液和陶瓷增強體之間的表面張力；
二是可發(fā)生有利的界面反應以增加潤濕性。
4.4.2 化學(xué)鍍銅。采用涂裝工藝，將網(wǎng)絡(luò )陶瓷表面電鍍一層銅金屬以增加陶瓷與金屬基體的潤濕性。陶瓷表面銅鍍層可以提高固體的表面能，用新形成的金屬/陶瓷界面代替原來(lái)結合性較差的界面，可以提高潤濕性，增強界面結合強度?；瘜W(xué)鍍銅層的厚度也會(huì )對復合材料的性能產(chǎn)生一定的影響，因此對鍍層厚度應控制在2～4μm。
此外，超聲波清洗、對固體陶瓷進(jìn)行加熱處理、固體陶瓷表面覆膜等也是改善增強體與金屬液潤濕性的有效措施。
5 應用及展望
陶瓷增強金屬基復合材料的耐磨性、耐高溫性較強，而比彈性模量較低、零件重量較大，因此在耐磨材料、高溫合金及工具材料等方面得到廣泛的應用。而具有三維空間網(wǎng)絡(luò )拓撲結構復合材料自身的優(yōu)越性，使得具備優(yōu)良高溫性能、環(huán)保節能、高耐磨性、高強度的三維網(wǎng)絡(luò )陶瓷增強金屬基復合材料必將成為未來(lái)的發(fā)展
趨勢。
參考文獻
[1] 堯軍平，王薇薇.網(wǎng)絡(luò )陶瓷增強鋁基復合材料的摩擦磨損特性[J].南昌航空工業(yè)學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2002，16（2）.
[2] 董盼，湯濤，湯文明，等.雙連續相SiC/Al復合材料壓滲工藝初探[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2001，24（2）.
[3] 耿浩然，王守仁，崔峰，等.網(wǎng)絡(luò )結構陶瓷增強金屬基復合材料的制備[J].濟南大學(xué)學(xué)報，2005，19（2）.
[4] 邢宏偉，曹小明，胡宛平，等.三維網(wǎng)絡(luò )SiC/Cu金屬基復合材料的凝固顯微組織[J].材料研究學(xué)報，2004，18（6）.
[5] 張友壽，夏露，黃晉.金屬液滲流法制造鑄鐵/陶瓷復合材料的研究[J].Hot Working Technology，2005，（12）.
[6] 邢宏偉，曹小明，胡宛平，等.三維網(wǎng)絡(luò )SiC/Cu金屬基復合材料的凝固顯微組織[J].材料研究學(xué)報，2004，18（6）.
金屬基復合材料范文第2篇
關(guān)鍵詞：先進(jìn)高溫材料；
研究現狀；
發(fā)展趨勢；
中圖分類(lèi)號：A715文獻標識碼：
A
前言
高溫材料已經(jīng)成為先進(jìn)材料中的優(yōu)先發(fā)展方向, 材料在高溫下的應用對航天技術(shù)領(lǐng)域具有極其重要的推動(dòng)作用。以下就此進(jìn)行了詳細的論述。
一、高溫合金材料分析
高溫合金是指以鐵、鎳、鈷為基, 能在600℃以上的高溫及一定應力作用下長(cháng)期工作的一類(lèi)金屬材料。高溫合金具有較高的高溫強度, 良好的抗氧化和抗熱腐蝕性能, 良好的疲勞性能、斷裂韌性、塑性等。高溫合金為單一奧氏體基體組織, 在各種溫度下具有良好的組織穩定性和使用的可靠性, 且其合金化程度很高。就當今高溫環(huán)境使用的高溫合金來(lái)看, 鎳基高溫合金的使用范圍遠遠大于鐵基和鈷基高溫合金。較早的高溫合金是在 80%Ni+ 20%Cr 合金基礎上發(fā)展起來(lái)的鍛造鎳基高溫合金 Nimonic80A, 通過(guò)添加少量的Ti 和 Al 來(lái)提高合金的蠕變斷裂強度及抗高溫氧化性能。鎳基高溫合金的發(fā)展最初是通過(guò)改變合金成分來(lái)提高合金的使用溫度, 主要有兩類(lèi): Ni- Cr-Al 系和Ni -Cr-Al-Ti- W-Mo-Ta 系合金。但隨著(zhù)發(fā)動(dòng)機性能的不斷提高, 鎳基高溫合金的使用溫度已經(jīng)接近極限, 用改變其合金成分來(lái)提高使用溫度已非常困難。為了滿(mǎn)足固體火箭發(fā)動(dòng)機的使用要求, 高溫合金的發(fā)展重點(diǎn)已由普通鍛造和鑄造高溫合金發(fā)展為定向凝固高溫合金和單晶高溫合金, 并向彌散強化高溫合金和纖維增強的高溫合金發(fā)展。單晶高溫合金已由第一代合金和第二代合金發(fā)展到含有 5% ~ 7% Re 的第三代單晶合金, 其工作溫度已達到 1 204℃。
二、難熔金屬材料分析
難熔金屬( W、Mo、Ta、Nb 和 Zr 等) 及其合金, 由于具有熔點(diǎn)高、耐高溫和抗腐蝕強等突出優(yōu)點(diǎn), 一直被列入重要航天材料之一, 應用領(lǐng)域涉及到固、液火箭發(fā)動(dòng)機, 重返大氣層的航天器,航天核動(dòng)力系統等方面。鎢具有非常高的熔點(diǎn), 具有很好的抗燒損和抗沖刷能力, 常用作長(cháng)時(shí)間工作的小型發(fā)動(dòng)機的喉襯, 目前研究和使用較多的是鎢滲銅材料, 由鎢粉燒結成多孔鎢骨架, 再經(jīng)高溫熔滲銅, 形成鎢滲銅二元假合金。這種雙組分金屬復合結構部件在灼熱的燃氣流中工作時(shí), 可使鎢骨架結構中所滲透的銅熔融、汽化, 并從鎢骨架中逸出。這種金屬相變化需要吸收大量的熱量而產(chǎn)生冷卻效應, 加上銅良好的導熱性, 使部件起到冷卻降溫效果, 以致部件可保持原有的工作特性而滿(mǎn)足控制系統的要求。類(lèi)似鎢滲銅的高溫材料還有鎢滲銀、鉬滲銅等。
三、陶瓷材料分析
陶瓷具有高溫強度高、熔點(diǎn)高、熱穩定性好、熱膨脹系數較小、抗氧化性好、密度低、硬度大、耐磨、資源豐富、價(jià)格低廉等特點(diǎn)。陶瓷的共價(jià)鍵結合結構在高溫下具有按強度、剛度、硬度和耐磨性要求而調整結合的能力, 而且密度較低( 約為高溫合金的 1/ 3) 。陶瓷的主要缺點(diǎn)是脆性大, 而且成形過(guò)程中內部會(huì )形成許多能引發(fā)破壞的微裂紋, 因而材料的強度分散系數很大,使用可靠性低, 所以改善韌性, 提高抗脆性斷裂的能力, 是現在陶瓷研究的重點(diǎn)內容。
四、金屬間化合物材料分析
金屬間化合物具有作為高溫結構材料的特殊優(yōu)點(diǎn), 許多金屬間化合物的強度在一定的溫度范圍內隨溫度升高不是連續下降, 而是升高或保持不變。這種強度隨溫度升高而提高是一種反常的強度-溫度關(guān)系,完全不同于傳統金屬材料的強度隨溫度升高不斷下降的關(guān)系。這一發(fā)現推動(dòng)了在金屬間化合物形變特性和屈服強度反常溫度關(guān)系方面新的理論模型和機制的研究。相比而言, 硅化物金屬間化合物低溫韌性雖然有些不足, 但高溫下抗氧化性?xún)?yōu)異。在硅化物金屬間化合物中,MoSi2基高溫結構材料以其優(yōu)異的綜合性能而被認為是目前最有前途的材料。解決MoSi2低溫韌性不足的主要途徑有: 加入高熔點(diǎn)韌性增強劑, 如 Ti、Cr、Nb、Hf、Ta 和 W 等; 添加在熱力學(xué)上與 MoSi2相容的陶瓷增強相如 SiC、Si3N4、ZrO2、Al2O3、TiB 和TiC; 通過(guò)加入 ZrO2, 利用其相變增韌作用來(lái)達到增韌效果; 還可同其他高熔點(diǎn)硅化物如Mo5Si3、WSi2和 NbSi2等進(jìn)行合金化來(lái)提高性能。
五、金屬基復合材料分析
金屬基復合材料(MMC) 除了具有高的比強度和比剛度之外, 還像純金屬一樣易成形和易連接, 具有可塑性、抗環(huán)境侵蝕, 以及在高溫下能保持力學(xué)性能。根據基體材料的不同, 金屬基復合材料分為鋁基、鈦基、鎂基、銅基和高溫合金基復合材料等。目前研制的金屬基復合材料有連續纖維增強和非連續纖維增強兩大類(lèi)。
六、陶瓷基復合材料分析
陶瓷基復合材料( CMC) 的熱穩定性、高剛度、高溫強度和可接受的密度, 使它主要用于工作溫度很高而又不冷卻的固體火箭發(fā)動(dòng)機和航天器輕重量結構。常用的陶瓷基體是氧化物、氮化物、碳化物; 增強材料可以是顆粒、晶須、纖維等, 但以長(cháng)纖維效果最好, 如 C、Ai2O3、SiO2、SiC 等纖維。
七、梯度功能材料分析
所謂梯度功能材料, 是以計算機輔助設計為基礎, 采用先進(jìn)的復合材料, 使構成材料的要素( 組成、顯微結構等) 沿厚度方向有一側向另一側連續的變化, 因而材料特性及功能也呈梯度變化的一種新型復合材料。梯度功能材料已經(jīng)成為當前高溫材料研究領(lǐng)域中的重要課題之一,在有些梯度功能材料中, 除了金屬材料和陶瓷材料以外, 還有一個(gè)中間層, 主要為高強度的纖維( 如氧化鋯、碳化硅纖維等) 和微粒( 如陶瓷或金屬間化合物粉末, 碳?；虿Ａ⒘５? 。目前研究用于高溫材料的梯度功能材料體系主要有: SiC-C、TiB2- Cu、T iB2- Ni、W- Cu 和 Cu- B4C 等。
八、先進(jìn)高溫材料的發(fā)展趨勢分析研究
1、將納米技術(shù)引入先進(jìn)高溫材料的研究中, 先進(jìn)高溫材料經(jīng)過(guò)納米材料復合后, 強度韌性將會(huì )得到顯著(zhù)改進(jìn), 其高溫力學(xué)性能尤其明顯, 可望成為解決1 600℃以上先進(jìn)高溫材料的重要途徑。
2、尋找更好的制備工藝, 減少制備周期及制備成本, 進(jìn)一步提高材料的各項性能。
3、建立和完善先進(jìn)高溫材料各項性能指標的測試、表征技術(shù)和評價(jià)標準, 建立有關(guān)先進(jìn)高溫材料的數據庫。
4、探索一些具有特殊性能的可應用于高溫環(huán)境的新材料種類(lèi), 同時(shí)應研制容易制造和高溫氧化環(huán)境中能重復使用的材料。
5、對于某些高溫結構材料二次加工比較困難的問(wèn)題, 同時(shí)為了降低陶瓷零件的制造成本, 需研究新的更經(jīng)濟的特種加工技術(shù)和近凈成形加工工藝。
6、 研究整體結構的先進(jìn)高溫材料用來(lái)取代過(guò)去采用的一些復合結構, 達到減重的目的。
7、 將智能結構引入先進(jìn)高溫材料中, 研究和開(kāi)發(fā)高溫智能材料。
8、先進(jìn)高溫材料的應用研究也要大大加強, 同時(shí)應注意根據不同使用溫度和環(huán)境合理選擇不同的先進(jìn)高溫材料。
參考文獻
金屬基復合材料范文第3篇
生物醫學(xué)材料是一類(lèi)天然或人工材料，可單獨或和藥物一起制成，是對生物體進(jìn)行診斷、治療、修復和置換損壞組織、器官或增進(jìn)其功能新型材料。此類(lèi)材料研究是近30年來(lái)發(fā)展起來(lái)一門(mén)新興交叉學(xué)科，隨著(zhù)材料科學(xué)、生命科學(xué)與生物技術(shù)發(fā)展，越來(lái)越多生物材料得到廣泛應用，人們開(kāi)始在分子水平上去認識材料和機體間相互作用，力求使無(wú)生命材料通過(guò)參與生物體生命組織活動(dòng)，成為有生命組織一部分。具有生物活性，能引導和誘導相應細胞分化、增值以重建缺損組織形態(tài)，進(jìn)而恢復相應功能，因此對材料功能提出新的挑戰。由于各種炎癥、損傷，尤其骨創(chuàng )傷事故頻繁發(fā)生使得骨修復與骨替代材料成為該領(lǐng)域中研究重點(diǎn)。目前，用于骨缺損修復和骨組織工程材料主要包括人工合成材料、天然衍生材料和復合材料。人工合成材料包括醫用金屬材料、醫用生物陶瓷等。天然衍生材料包括天然骨衍生材料和天然高分子材料以及天然珊瑚骨衍生材料。復合材料包括:金屬/無(wú)機復合材料，無(wú)機/無(wú)機復合材料，有機/無(wú)機復合材料和有機/有機復合材料，廣義上，組織工程骨也是一種復合材料。目前研究主要集中在金屬基材料、陶瓷基復合材料等復合材料，本文就其中幾種材料現狀進(jìn)行綜述。
1 金屬基材料
金屬基材料由于具有與自然骨組織相適應物理機械性能及生物惰性材料而最早被用作骨替代材料。但隨著(zhù)臨床研究不斷深入，專(zhuān)家發(fā)現金屬與骨結合僅僅是一種機械鎖合方式，會(huì )產(chǎn)生磨損和成分擴散等，這種欠佳生物相容性、不可降解性及易腐蝕性等限制了它應用，尤其在低齡未發(fā)育完全患者矯形手術(shù)中應用［1］。表現在：①生長(cháng)紊亂：金屬植入物可能會(huì )引起兒童顱骨生長(cháng)紊亂［2］。②二次手術(shù)：大的金屬內植入物出現并發(fā)癥時(shí)內植物需被取出。在兒童頜面外科，內植入物出現移位和限制顱骨生長(cháng)時(shí)移植物必須取出。③應力屏蔽作用，常用金屬的彈性模量與人體骨組織差別較大，比骨本身強度高很多的金屬，它們經(jīng)常帶來(lái)應力遮擋效應，會(huì )導致骨缺損部位骨質(zhì)疏松、骨萎縮及骨強度下降，且增加了骨和夾板斷裂的風(fēng)險，尤其在承重骨，從而引起愈合不良［3］。④感染：金屬材料植入后會(huì )在材料周?chē)纬奢^厚的生物膜［5］。生物膜為細菌生長(cháng)提供保護環(huán)境，阻礙抗體和巨噬細胞對殘留細菌的作用，并降低了抗生素敏感性，導致持續感染，這種感染在金屬材料被取出后才能清除。⑤對細胞影響：鈦合金為金屬植入材料中生物相容性最好金屬，雖然在使用鈦合金時(shí)形成氧化膜可限制腐蝕，但鈦顆粒還是可在植入物周?chē)M織中聚集或在引流的淋巴結中出現。研究表明金屬原子即使在未達毒性濃度時(shí)也會(huì )影響成骨細胞行為［6］。
為了克服這些不足，研究人員一直在努力尋求新的、更完善的骨替代材料來(lái)滿(mǎn)足臨床需要。
2 醫用生物陶瓷材料
分為生物惰性陶瓷和生物活性陶瓷兩大類(lèi)。生物惰性陶瓷主要有氧化物陶瓷和非氧化物陶瓷兩類(lèi)。例如:高密度氧化鋁(α一A1203)和ZrO2。生物活性陶瓷主要指磷灰石(AP)，包括羥基磷灰石(HA)和磷酸三鈣T(CP)等。目前應用最多的是羥基磷灰石(hydorxypaatietHA)。
金屬基復合材料范文第4篇
[關(guān)鍵詞]材料 發(fā)展 金屬材料 無(wú)機非金屬材料 高分子材料
人類(lèi)社會(huì )的發(fā)展歷程,是以材料為主要標志的。
歷史 上,材料被視為人類(lèi)社會(huì )進(jìn)化的里程碑。對材料的認識和利用的能力,決定著(zhù)社會(huì )的形態(tài)和人類(lèi)生活的質(zhì)量。歷史學(xué)家也把材料及其器具作為劃分時(shí)代的標志:如石器時(shí)代、青銅器時(shí)代、鐵器時(shí)代、高分子材料時(shí)代……
100萬(wàn)年以前,原始人以石頭作為工具,稱(chēng)舊石器時(shí)代。1萬(wàn)年以前,人類(lèi)對石器進(jìn)行加工,使之成為器皿和精致的工具,從而進(jìn)入新石器時(shí)代?，F在考古發(fā)掘證明我國在八千多年前已經(jīng)制成實(shí)用的陶器,在六千多年前已經(jīng)冶煉出黃銅,在四千多年前已有簡(jiǎn)單的青銅工具,在三千多年前已用隕鐵制造兵器。我們的祖先在二千五百多年前的春秋時(shí)期已會(huì )冶煉生鐵,比歐洲要早一千八百多年以上。18世紀,鋼鐵 工業(yè) 的發(fā)展,成為產(chǎn)業(yè)革命的重要內容和物質(zhì)基礎。19世紀中葉, 現代 平爐和轉爐煉鋼技術(shù)的出現,使人類(lèi)真正進(jìn)入了鋼鐵時(shí)代。與此同時(shí),銅、鉛、鋅也大量得到應用,鋁、鎂、鈦等金屬相繼問(wèn)世并得到應用。直到20世紀中葉,金屬材料在材料工業(yè)中一直占有主導地位。20世紀中葉以后, 科學(xué) 技術(shù)迅猛發(fā)展,作為發(fā)明之母和產(chǎn)業(yè)糧食的新材料又出現了劃時(shí)代的變化。首先是人工合成高分子材料問(wèn)世,并得到廣泛應用僅半個(gè)世紀時(shí)間,高分子材料已與有上千年歷史的金屬材料并駕齊驅,并在年產(chǎn)量的體積上已超過(guò)了鋼,成為國民 經(jīng)濟 、國防尖端科學(xué)和高科技領(lǐng)域不可缺少的材料。其次是陶瓷材料的發(fā)展。陶瓷是人類(lèi)最早利用 自然 界所提供的原料制造而成的材料。50年代,合成化工原料和特殊制備工藝的發(fā)展,使陶瓷材料產(chǎn)生了一個(gè)飛躍,出現了從傳統陶瓷向先進(jìn)陶瓷的轉變,許多新型功能陶瓷形成了產(chǎn)業(yè),滿(mǎn)足了電力、 電子 技術(shù)和航天技術(shù)的發(fā)展和需要。
現在人們也按化學(xué)成分的不同將材料劃分為金屬材料,無(wú)機非金屬材料和有機高分子材料三大類(lèi)以及他們的復合材料。
金屬材料科學(xué)主要是研究金屬材料的成分組織、結構、缺陷與性能之間內在聯(lián)系的一門(mén)學(xué)科。金屬材料科學(xué)與工程的工作者還要研究各種金屬冶煉和合金化的反應過(guò)程和相的關(guān)系,金屬材料的制備方法和形成機理,結晶過(guò)程以及材料在制造及使用過(guò)程中的變化和損毀機理。對其按化學(xué)成份進(jìn)行分類(lèi)可以分為鋼鐵、有色金屬以及復合金屬材料。按用途分類(lèi)包括結構材料和功能材料。
金屬基復合材料(mmc)因其良好的性能而得到了人們廣泛的關(guān)注。它是一類(lèi)以金屬或合金為基體,以金屬或非金屬線(xiàn)、絲、纖維、晶須或顆粒狀組分為增強相的非均質(zhì)混合物,其共同點(diǎn)是具有連續的金屬基體。目前,特別是航空航天部門(mén)推進(jìn)系統使用的材料,其性能已經(jīng)達到了極限。因此,研制工作溫度更高、比剛度和比強度大幅度增加的金屬基復合材料,已經(jīng)成為發(fā)展高性能結構材料的一個(gè)重要方向。1990年美國在航天推進(jìn)系統中形成了3250萬(wàn)美元的高級復合材料(主要為mmc)市場(chǎng),年平均增長(cháng)率16%,遠高于高性能合金的年增長(cháng)率1.6%。
無(wú)機非金屬材料是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、鹵素化合物、硼化物以及硅酸鹽、鋁酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽等物質(zhì)組成的材料。是除有機高分子材料和金屬材料以外的所有材料的統稱(chēng)。在晶體結構上,無(wú)機非金屬的晶體結構遠比金屬復雜,并且沒(méi)有自由的 電子 。具有比金屬鍵和純共價(jià)鍵更強的離子鍵和混合鍵。這種化學(xué)鍵所特有的高鍵能、高鍵強賦予這一大類(lèi)材料以高熔點(diǎn)、高硬度、耐腐蝕、耐磨損、高強度和良好的抗氧化性等基本屬性,以及寬廣的導電性、隔熱性、透光性及良好的鐵電性、鐵磁性和壓電性。無(wú)機非金屬材料已從傳統的水泥、玻璃、陶瓷 發(fā)展 到了新型的先進(jìn)陶瓷、非晶態(tài)材料、人工晶體、無(wú)機涂層、無(wú)機纖維、半導體材料以及光學(xué)材料。由于新型無(wú)機非金屬材料除具有傳統無(wú)機非金屬材料的優(yōu)點(diǎn)外,還有某些特征如:強度高、具有電學(xué)、光學(xué)特性和生物功能等,因此它們已成為 現代 新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、傳統 工業(yè) 技術(shù)改造、現代國防和生物醫學(xué)所不可缺少的物質(zhì)基礎。
高分子材料為有機合成材料,亦稱(chēng)聚合物。自20世紀20年代德國著(zhù)名 科學(xué) 家斯托丁格開(kāi)創(chuàng )這一學(xué)科以來(lái),高分子科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展極為迅猛,如今已形成非常龐大的高分子工業(yè)。它具有較高的強度,良好的塑性,較強的耐腐蝕性能,很好的絕緣性能,以及重量輕等優(yōu)良性能,在是工程上的發(fā)展最快的一類(lèi)新型結構材料。高分子材料按其分子鏈排列有序與否,可分為結晶聚合物和無(wú)定型聚合物兩類(lèi)。結晶聚合物的強度較高,結晶度決定于分子鏈排列的有序程度。工程上通常根據機械性能和使用狀態(tài)將其分為三大類(lèi):塑料、橡膠以及合成纖維。其中,我國的合成纖維、合成樹(shù)脂和合成橡膠已分別居世界產(chǎn)能的第一、二和三位。
參考 文獻 :
金屬基復合材料范文第5篇
【關(guān)鍵詞】金屬；
復合材料；
建筑
0.前言
金屬（層狀）復合材料是運用復合成型的方法使兩種或兩種以上的具有不同物理、化學(xué)乃至力學(xué)性能的材料在界面產(chǎn)生冶金結合制備而成的層狀復合材料。該種復合方法在界面的兩側保持了原有的組分，而在界面處產(chǎn)生了過(guò)渡層的冶金結合，從而使得該種復合材料具有兩種材料的“復合效應”。
隨著(zhù)我國社會(huì )經(jīng)濟快速發(fā)展，建筑作為文化藝術(shù)的重要表現形式，被賦予了更多的含義。屋面作為建筑圍護系統中最為重要的組成部分，首先應滿(mǎn)足遮風(fēng)避雨、保溫隔熱、安全耐久、隔聲降噪等物理性能要求，同時(shí)作為塑造建筑形象不可或缺的一部分，其造型、材質(zhì)、色彩、肌理等方面有更高的要求。目前，隨著(zhù)建筑物的多樣化及其對建筑材料功能的高需求背景下，對于具有特殊性能要求的建筑物，單一材料的建筑材料已無(wú)法滿(mǎn)足使用過(guò)程中多方面的要求。在實(shí)際應用中，例如沿海地區建筑物的裝飾材料、古建筑材料、裝飾材料等這些材料往往要求其具有良好的觀(guān)賞性、輕量化及其他環(huán)境所要求的性能。但是一種材料同時(shí)具有輕量化和可觀(guān)賞性和優(yōu)異的耐蝕性能在實(shí)際生產(chǎn)中是非常難以達到的。隨著(zhù)復合材料技術(shù)的發(fā)展，雙金屬復合材料在最近幾年中受到了廣大學(xué)者的廣泛關(guān)注。就目前的研究狀況而言，雙金屬復合材料的研究主要著(zhù)重在雙金屬復合材料的制備技術(shù)方面。
1.常用金屬復合材料復合方法
傳統的復合方法主要分為爆炸復合、軋制復合、擴散復合和擠壓復合。
爆炸復合法[1]的成型工藝是：將制備好的復板放置在基板之上，然后在復板上鋪設一層炸藥，利用炸藥爆炸時(shí)產(chǎn)生的瞬時(shí)超高壓和超高速沖擊實(shí)現金屬層間的固態(tài)冶金結合。爆炸復合法雖然工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)靈活，但是技術(shù)要求高，難于精確控制，母材性能（韌性、沖擊性能等）、炸藥性能（爆速穩定、安全等）、初始參數（單位面積炸藥量、基復板間距等）和動(dòng)態(tài)參數（碰撞角、復板碰撞速度等）的選擇與系統配合對復合板的成品率及質(zhì)量有著(zhù)直接的影響。復合界面由直接結合區、熔化層和漩渦組成。結合界面存在原子擴散，結合區發(fā)生了嚴重的塑性變形并伴有加工硬化。
軋制復合法[2-3]主要用于雙金屬板及減震鋼板、鋁塑復合板的成形，是利用高溫和軋制工藝，使金屬產(chǎn)生塑性變形，從而實(shí)現界面之間的冶金結合。軋制復合時(shí)，按照坯料是否加熱，可分為熱軋復合、冷軋復合和溫軋復合三種。軋制復合法的主要優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)成本較低，適合批量生產(chǎn)，且成品尺寸大。缺點(diǎn)是后續處理工藝交復雜，且工藝設備要求較高。
擴散復合法[4]是在低于界面材料熔點(diǎn)溫度下，施加一定的壓力使界面材料之間緊密接觸，利用高溫下界面原子的相互擴散從而實(shí)現界面之間的復合。該方法制備的復合過(guò)渡層較薄，導致過(guò)渡層容易出現開(kāi)裂及脫落。
擠壓復合法首先將基材和包覆金屬清理干凈，在將其放入擠壓模中，并以合適的溫度及合適的擠壓比擠壓成型，最終獲得金屬間緊密結合的復合材料。該方法主要適用于生產(chǎn)型材，其缺點(diǎn)主要表現在連續化生產(chǎn)的可能性不大，且設備要求高。
2.新型建筑用金屬復合材料
2.1 金屬復合材料在屋面建筑的應用
金屬復合材料屋面與傳統的卷材屋面相比，兼具有輕質(zhì)高強、設計靈活、色彩豐富、造型獨特等特點(diǎn)，能使建筑產(chǎn)生更強的現代感與時(shí)代氣息，因此在屋面領(lǐng)域中獨領(lǐng)。金屬復合材料屋面是指以金屬材料作為屋面系統的承重和連接骨架，利用金屬復合材料板作為屋面系統承重或防水材料，配合保溫、隔熱、隔聲、防水等構造，實(shí)現屋面系統的各項功能要求的一種屋面形式。利用金屬復合材料作為屋面圍護系統，其歷史可以追溯到12世紀中期，當時(shí)德國及北歐一些國家及地區的建筑工匠利用簡(jiǎn)單的手工工具，把細小的金屬銅片通過(guò)咬口接縫的形式安裝于一些標志性建筑的屋頂表面。至今在一些著(zhù)名的歷史建筑的屋頂上，仍能看到古舊金屬材料的蹤跡。然而，金屬復合板作為一種新型建筑材料，被大量應用于一般民用建筑和工業(yè)建筑上，其歷史不到200年。進(jìn)入20世紀中期，金屬熱浸鍍技術(shù)及冷彎成型技術(shù)的開(kāi)發(fā)應用和日趨成熟，為金屬板材在建筑圍護系統尤其是屋面部分的應用帶來(lái)了巨大的發(fā)展機遇。
2.2 建筑鋼結構的腐蝕保護
對于鋼結構，尤其是暴露在外部環(huán)境中的建筑物鋼結構材料，其表面極易與周?chē)橘|(zhì)（水汽、鹽分等）發(fā)生化學(xué)及電化學(xué)反應，從而產(chǎn)生銹蝕。腐蝕的危害已涉及到各類(lèi)鋼結構建筑物中。經(jīng)估算，全世界每90s就有lt鋼鐵腐蝕成鐵銹。與此同時(shí)，鋼結構的防腐涂裝技術(shù)也越來(lái)越受到各方面的關(guān)注，各種新技術(shù)、新工藝和新產(chǎn)品被廣泛運用于鋼結構防護工程，耐腐蝕、耐候性和施工性能皆佳的涂裝配套體系也得到廣泛地應用。在企業(yè)中，生產(chǎn)過(guò)程或產(chǎn)品中多含有腐蝕性化學(xué)成分，在工廠(chǎng)的大氣中也有腐蝕性物質(zhì)存在，加強化工建筑鋼結構表面腐蝕的防護，更是減少企業(yè)損失、提高企業(yè)利潤的重要舉措。
目前，對于鋼結構的防護主要方法有熱噴涂、熱浸鍍、刷涂層、陰極保護等。
