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1.金屬基復(fù)合材料" D. `' \, l5 ~5 Z- V4 M9 C, z
金屬基復(fù)合材料是利用復(fù)合技術(shù)使兩種或兩種以上物理、化學(xué)、力學(xué)性能不同的材料結(jié)合成一種以金屬為連續(xù)體的材料。根據(jù)向金屬中填入的料不同,大致分為顆粒、晶須、長(zhǎng)纖維增強(qiáng)金屬?gòu)?fù)合材料,最常用的金屬是鋁合金。& K' b, O; O* E% m; a
q& v7 l T# w4 ~/ Y2.金屬基復(fù)合材料的性能0 \, D3 C1 C. R, U
2.1性能的可設(shè)計(jì). w* v3 n- _- h! }9 ~( y
金屬?gòu)?fù)合材料在保持母材金屬特性的同時(shí)還具有“相補(bǔ)效應(yīng)”可以彌補(bǔ)各自的不足,經(jīng)過(guò)恰當(dāng)?shù)慕M合從而獲得優(yōu)異的綜合性能。復(fù)合材料的力學(xué)性能和功能,可以根據(jù)實(shí)際需要,通過(guò)適當(dāng)選材和優(yōu)化設(shè)計(jì)來(lái)獲得。% M( Y% ~, m; a0 s
2.2性能特點(diǎn)
- a2 ]8 g b. y1 j( v9 b3 Y3 a 金屬基復(fù)合材料的性能根據(jù)混合相的不同而不同。在以鋁合金為基體金屬的復(fù)合材料中,尤其以碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料(SiC/Al)發(fā)展最為成熟,應(yīng)用也最為廣泛。它的主要特點(diǎn)是質(zhì)量輕,剛度高(材料模量大),強(qiáng)度大,熱膨脹率低、導(dǎo)熱率高,尺寸穩(wěn)定性好的特點(diǎn),并且可以機(jī)械加工。表1中列出了部分金屬基復(fù)合材料及金屬材料的性能參數(shù)。
' Q* E" _4 s$ j$ {0 i0 G3.金屬基復(fù)合材料的應(yīng)用* S) b* G; |1 B X% Q- N0 f0 @
鑒于其性能特點(diǎn),顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料應(yīng)用較為廣泛的是精密結(jié)構(gòu)和電子封裝領(lǐng)域。# j* u4 ?8 S; F. i1 p1 i) g
3.1國(guó)外應(yīng)用情況) [) z6 C/ `9 [( [/ _/ H
在發(fā)達(dá)國(guó)家,金屬基復(fù)合材料的使用歷史已經(jīng)有幾十年的歷史,材料的設(shè)計(jì)、加工和應(yīng)用都非常成熟。
4 [! g: l8 A7 B) B9 H& Y9 e 1985年美國(guó)確立SiC/Al復(fù)合材料為繼鋁合金、鈹合金之后的第三代航天慣性器件。1985年以后這種材料迅速應(yīng)用到航天飛機(jī)、航空器的零部件上。1987~1988年美國(guó)ACMC公司與亞利桑那大學(xué)光學(xué)研究中心合作,采用SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料研制成超輕量化(ULW)空間望遠(yuǎn)鏡(包括結(jié)構(gòu)桁架部件與反射鏡)。ACMC公司的碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料還用于激光反射鏡、衛(wèi)星太陽(yáng)能反射鏡、空間遙感器中掃描用高速擺鏡等。同時(shí)顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料還應(yīng)用在金屬鏡光學(xué)系統(tǒng)如紅外探測(cè)器、空間激光鏡。美國(guó)用高體積分?jǐn)?shù)的顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料作為慣性導(dǎo)向球及其管形測(cè)量單元的檢查口蓋。" C1 {7 x4 \. M) ^4 E
英國(guó)航天金屬基復(fù)合材料公司(AMC)的SiC/Al復(fù)合材料,已成功地應(yīng)用于法國(guó)Eurocopter公司生產(chǎn)的EC-120新型民用直升機(jī)。美國(guó)DWA公司的SiC/606lAl復(fù)合材料儀表支架已用于助kcheed飛機(jī)上的電子設(shè)備,BP公司研制的SiC/Al自行車框架也已經(jīng)在Raleigh’s賽車上使用。# W( Y7 H4 H! P* l0 o
3.2國(guó)內(nèi)應(yīng)用情況% l7 x4 Z1 F* G
國(guó)內(nèi)從上世紀(jì)80年代中期開始金屬基復(fù)合材料的研究,目前從事金屬基復(fù)合材料研究的主要單位有哈爾濱工業(yè)大學(xué)、北京有色金屬研究總院、北京航空材料研究院、上海交通大學(xué)、中科院金屬研究所等。其中哈爾濱工業(yè)大學(xué)的武高輝教授團(tuán)隊(duì),利用其自主開發(fā)的專利技術(shù)生產(chǎn)制造的金屬基復(fù)合材料,具有品質(zhì)好,成品率高的特點(diǎn),已應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。憑借其過(guò)硬的研發(fā)和產(chǎn)品實(shí)力,已獲得國(guó)家科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)和國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)等多項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì)。雖然,金屬基復(fù)合材料在我們國(guó)家的研究和應(yīng)用起步較晚,但是我們相信它具有廣闊的應(yīng)用前景。讓我們共同努力,推動(dòng)國(guó)家的裝備制造業(yè)升級(jí),建設(shè)強(qiáng)大的國(guó)家。
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