金屬基復(fù)合材料制備工藝課件

金屬基復(fù)合材料制備工藝課件目錄金屬基復(fù)合材料概述金屬基復(fù)合材料的制備工藝鑄造法制備金屬基復(fù)合材料粉末冶金法制備金屬基復(fù)合材料焊接法制備金屬基復(fù)合材料其他制備法制備金屬基復(fù)合材料金屬基復(fù)合材料概述01分類根據(jù)增強(qiáng)體的不同，金屬基復(fù)合材料可分為顆粒增強(qiáng)、纖維增強(qiáng)和晶須增強(qiáng)等類型。定義金屬基復(fù)合材料是由兩種或兩種以上材料組成的一種復(fù)合材料，其中一種材料為金屬或金屬合金，作為基體，其他材料為增強(qiáng)體。定義與分類高強(qiáng)度和剛度由于增強(qiáng)體的加入，金屬基復(fù)合材料具有高強(qiáng)度和剛度，能夠承受較大的載荷。耐磨性增強(qiáng)體能夠提高金屬基復(fù)合材料的耐磨性，使其在摩擦和磨損條件下具有更好的耐久性。熱穩(wěn)定性增強(qiáng)體能夠改善金屬基復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性，使其在高溫環(huán)境下仍能保持優(yōu)良的性能。金屬基復(fù)合材料的性能特點(diǎn)汽車工業(yè)01用于制造汽車發(fā)動機(jī)零件、傳動系統(tǒng)零件等，提高汽車性能和燃油經(jīng)濟(jì)性。02航空航天用于制造飛機(jī)結(jié)構(gòu)件、火箭發(fā)動機(jī)零件等，減輕結(jié)構(gòu)重量，提高飛行性能。03機(jī)械工業(yè)用于制造各種耐磨、耐高溫的機(jī)械零件，提高機(jī)械設(shè)備的可靠性和壽命。金屬基復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域金屬基復(fù)合材料的制備工藝0201鑄造法是一種常用的金屬基復(fù)合材料制備工藝，通過將增強(qiáng)相與金屬熔體混合，然后進(jìn)行澆注和冷卻，得到金屬基復(fù)合材料。02鑄造法可以制備大型和復(fù)雜的構(gòu)件，適用于生產(chǎn)批量較大的金屬基復(fù)合材料。鑄造法常用的增強(qiáng)相包括碳纖維、玻璃纖維和陶瓷顆粒等。鑄造法02粉末冶金法是一種制備金屬基復(fù)合材料的工藝，通過將增強(qiáng)相與金屬粉末混合，然后進(jìn)行壓制和燒結(jié)，得到金屬基復(fù)合材料。粉末冶金法制備的金屬基復(fù)合材料具有較高的力學(xué)性能和耐磨性，適用于制備高性能的金屬基復(fù)合材料。粉末冶金法常用的增強(qiáng)相包括碳化物、氮化物和氧化物等。粉末冶金法焊接法是一種制備金屬基復(fù)合材料的工藝，通過將增強(qiáng)相與金屬基體進(jìn)行焊接，得到金屬基復(fù)合材料。焊接法常用的增強(qiáng)相包括碳纖維、鈦合金和不銹鋼等。焊接法制備的金屬基復(fù)合材料具有較高的力學(xué)性能和耐熱性，適用于制備高溫環(huán)境下使用的金屬基復(fù)合材料。焊接法01機(jī)械合金化法是一種制備金屬基復(fù)合材料的工藝，通過將增強(qiáng)相與金屬粉末進(jìn)行高能球磨，得到金屬基復(fù)合材料。02機(jī)械合金化法制備的金屬基復(fù)合材料具有較好的力學(xué)性能和耐磨性，適用于制備小型和精密的金屬基復(fù)合材料。03機(jī)械合金化法常用的增強(qiáng)相包括碳纖維、玻璃纖維和陶瓷顆粒等。機(jī)械合金化法其他制備工藝包括電鍍法、化學(xué)鍍法和噴涂法等。電鍍法和化學(xué)鍍法是將增強(qiáng)相與金屬基體進(jìn)行電鍍或化學(xué)鍍，得到金屬基復(fù)合材料。噴涂法則將增強(qiáng)相與金屬粉末混合后進(jìn)行噴涂，得到金屬基復(fù)合材料。其他制備工藝鑄造法制備金屬基復(fù)合材料03熔融浸滲法將增強(qiáng)體與金屬基體混合，然后將其熔化成液態(tài)，通過浸滲工藝將液態(tài)金屬浸滲到增強(qiáng)體中，形成復(fù)合材料。壓力鑄造法在一定壓力下，將金屬液注入增強(qiáng)體中，使金屬液填充增強(qiáng)體的空隙，形成復(fù)合材料。真空吸鑄法利用真空技術(shù)將金屬液吸入增強(qiáng)體中，形成復(fù)合材料。離心鑄造法將增強(qiáng)體放入旋轉(zhuǎn)的鑄型中，然后將金屬液澆入鑄型中，在離心力的作用下，金屬液填充增強(qiáng)體的空隙，形成復(fù)合材料。鑄造法的分類根據(jù)需要選擇合適的增強(qiáng)體材料和制備工藝，制備出增強(qiáng)體。增強(qiáng)體的制備鑄造法的工藝流程根據(jù)需要選擇合適的金屬材料進(jìn)行熔煉，制備出金屬基體。金屬基體的熔煉將增強(qiáng)體與金屬基體進(jìn)行混合，并在高溫下熔融成液態(tài)。混合與熔融使復(fù)合材料冷卻并從鑄型中脫模。冷卻與脫模根據(jù)所選擇的鑄造方法，將液態(tài)金屬浸滲或澆注到增強(qiáng)體中。浸滲或澆注對復(fù)合材料進(jìn)行必要的后處理，如熱處理、機(jī)加工等。后處理工藝成熟、可制備大型復(fù)合材料構(gòu)件、適用范圍廣。增強(qiáng)體在復(fù)合材料中的分布不均勻、增強(qiáng)體與基體界面結(jié)合強(qiáng)度較低、制備過程中容易產(chǎn)生氣孔和夾雜物等缺陷。優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)鑄造法的優(yōu)缺點(diǎn)粉末冶金法制備金屬基復(fù)合材料04熱壓法冷壓法將金屬粉末和增強(qiáng)顆?；旌虾罄鋲撼尚停缓筮M(jìn)行燒結(jié)制備復(fù)合材料。熔融金屬浸滲法將增強(qiáng)顆粒放入金屬容器中，然后熔融金屬浸滲到容器中，冷卻后得到復(fù)合材料。將金屬粉末和增強(qiáng)顆?；旌虾蠹訜峒訅?，通過熱塑性變形或熱壓燒結(jié)制備復(fù)合材料。粉末注射成形法將金屬粉末和增強(qiáng)顆?；旌虾笞⑸涑尚危缓筮M(jìn)行燒結(jié)制備復(fù)合材料。粉末冶金法的分類配料選擇合適的金屬粉末和增強(qiáng)顆粒，并進(jìn)行混合。成形將混合后的粉末進(jìn)行壓制或注射成形。燒結(jié)在一定溫度和壓力下進(jìn)行燒結(jié)，使金屬粉末和增強(qiáng)顆粒結(jié)合在一起。加工對燒結(jié)后的復(fù)合材料進(jìn)行加工，如切削、鉆孔等。檢測對復(fù)合材料進(jìn)行性能檢測，如硬度、強(qiáng)度、耐磨性等。粉末冶金法的工藝流程0102優(yōu)點(diǎn)可以制備形狀復(fù)雜的復(fù)合材料，增強(qiáng)顆粒在金屬基體中分布均勻，可實(shí)現(xiàn)高性能的復(fù)合材料制備。缺點(diǎn)制備過程中需要高溫、高壓，生產(chǎn)周期較長，成本較高，且難以制備大型復(fù)合材料。粉末冶金法的優(yōu)缺點(diǎn)焊接法制備金屬基復(fù)合材料0501熔化焊將待焊材料加熱至熔化狀態(tài)，通過填充材料或使材料相互熔合，冷卻凝固后形成接頭。02壓力焊通過施加壓力使待焊材料相互接觸并產(chǎn)生塑性變形，實(shí)現(xiàn)連接。03釬焊利用熔點(diǎn)低于母材的釬料作為連接材料，將母材加熱至釬料熔化，通過液態(tài)釬料潤濕母材并填充接頭間隙，冷卻后形成接頭。焊接法的分類焊后處理進(jìn)行焊后熱處理或冷卻，以消除焊接應(yīng)力，提高接頭性能。焊接按照所選焊接方法進(jìn)行焊接，控制焊接參數(shù)，如電流、電壓、焊接速度等。預(yù)熱根據(jù)材料種類和厚度進(jìn)行預(yù)熱，以減少熱影響區(qū)的寬度和焊接應(yīng)力。準(zhǔn)備待焊材料確保待焊材料表面清潔、無油污、無氧化膜等雜質(zhì)。對接或搭接根據(jù)需要將待焊材料對接或搭接在一起，確保接頭間隙適當(dāng)。焊接法的工藝流程焊接法具有工藝簡單、連接強(qiáng)度高、適用于大型結(jié)構(gòu)件連接等優(yōu)點(diǎn)。焊接法會產(chǎn)生較大的熱影響區(qū)，可能導(dǎo)致接頭性能下降；同時焊接過程中會產(chǎn)生焊接缺陷，如氣孔、夾渣等，影響接頭質(zhì)量。優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)焊接法的優(yōu)缺點(diǎn)其他制備法制備金屬基復(fù)合材料06機(jī)械合金化法制備的金屬基復(fù)合材料具有高強(qiáng)度、高耐磨性和良好的熱穩(wěn)定性，適用于制造高性能零部件。該方法制備工藝簡單，成本較低，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，但增強(qiáng)相含量較高時易產(chǎn)生團(tuán)聚現(xiàn)象。機(jī)械合金化法是一種制備金屬基復(fù)合材料的有效方法，通過高能球磨技術(shù)將金屬粉末與增強(qiáng)相混合，在劇烈的機(jī)械力作用下實(shí)現(xiàn)合金化。機(jī)械合金化法制備金屬基復(fù)合材料化學(xué)鍍法制備的金屬基復(fù)合材料具有良好的耐腐蝕性和耐磨性，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車和電子等領(lǐng)域。該方法可實(shí)現(xiàn)非導(dǎo)電材料的表面金屬化，制備工藝靈活，但鍍層厚度不易控制，且生產(chǎn)效率較低。化學(xué)鍍是一種通過自催化反應(yīng)在金屬表面沉積金屬或合金的方法，常用于制備金屬基復(fù)合材料?；瘜W(xué)鍍法制備金屬基復(fù)合材料電鍍是一種通過