C_fSiC复合材料与Ti合金的AgCuTiW复合钎焊

第２９卷第６期２００９年１２月

航空材料学报

ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＡＥＲＯＮＡＵＴｌＣＡＬＭＡＴＥＲｌＡＬＳ

Ｖ０１．２９．Ｎｏ．６

Ｄｅｃｅｍｂｅｒ２００９

Ｃｆ／ＳｉＣ复合材料与Ｔｉ合金的ＡｇＣｕＴｉ－Ｗ复合钎焊

熊进辉，黄继华，薛行雁，张华，赵兴科，林国标

（北京科技大学材料科学与工程学院，北京１０００８３）

摘要：本文利用ＡｇｃｕＴｉ－ｗ复合钎料作中间层，在适当的工艺参数下真空钎焊ｃｆ／ｓｉＣ复合材料与Ｔｉ合金，利用ＳＥＭ，ＥＤｓ。ｘＲＤ分析接头微观组织结构，利用剪切试验检测接头力学性能。研究结果表明：钎焊时，复合钎料中的Ｔｉ借助ｃｕ．Ｔｉ液相与Ｃ／ｓｉＣ复合材料反应，在ｃｆ／ｓｉｃ复合材料与连接层界面形成Ｔｉ，ｓｉｃ：，Ｔｉ，ｓｉ和少量Ｔｉｃ化合物的混合反应层。复合钎料中的Ｃｕ与”合金中的Ｔｉ发生互扩散，在连接层与Ｔｉ合金界面形成不同成分的ｃｕ—Ｔｉ化合物过渡层。钎焊后，形成ｗ颗粒强化的致密复合连接层，ｗ颗粒主要分布在ｃｕ－Ｔｉ相中。ｗ的加入缓解了接头的残余热应力，Ｃｆ／ｓｉｃ／ＡｇｃｕＴｉ—ｗ／Ｔｃ４接头剪切强度明显高于ｃｆ／ｓｉｃ／ＡｇｃｕＴ∥Ｔｃ４接头。

关键词：ｃｆ／ｓｉｃ；Ｔｉ合金；钎焊；ＡｇｃｕＴｉ－ｗ

ＤｏＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉ９８ｎ．１００５－５０５３．２００９．６．０１０

中图分类号：ＴＧ４０７文献标识码：Ａ文章编号：１００５＿５０５３（２００９１０６Ｊ００４８ｍ５

ｃ／ＳｉＣ复合材料具有优异的高温强度、良好的耐腐蚀抗氧化及耐磨性能，由于Ｃ纤维的植入，使其具有优良的综合力学性能，因此ｃ／ｓｉｃ复合材料是应用于航空航天发动机、先进火箭燃烧室等高温场合的一种重要的结构材料¨“。。Ｔｃ４是一种典型的Ｔｉ合金材料，是目前应用最广泛的耐高温合金之一，具有良好的焊接、铸造、成型等加工性能。在一些ｃｆ／ＳｉＣ复合材料的高温应用场合，有必要将Ｃｒ／ｓｉｃ复合材料与金属连接起来，特别是Ｔｉ合金，这样可以获得彼此互补的优势，有利于扩大Ｃｆ／ｓｉｃ复合材料和Ｔｉ的应用。但是，目前关于Ｃ，／ＳｉＣ复合材料与金属连接技术还不成熟，相关的研究报道也比较少。卜儿１。ｃｆ／ｓｉｃ复合材料与金属连接主要存在两方面困难：一是连接材料对母材，特别是Ｃｆ／ｓｉＣ复合材料润湿比较困难；另一方面是异种材料之问热膨胀系数差而导致其接头附近具有较大的残余热应力。

用于复合材料与金属连接的主要方法有扩散焊、钎焊。扩散焊对母材的表面状态要求严格，而且在连接过程中需要对母材施加较高的压力，这不适合存在较多孔隙的Ｃｆ／ｓｉｃ陶瓷基复合材料的连接。比较而言，钎焊对母材的表面状况要求较低，可在无压力或小压力的条件下完成连接，更适合于Ｃｆ／Ｓｉｃ陶瓷基复合材料的连接。ＡｇＣｕＴｉ活性钎料是一种性能优良的钎料，对大部分陶瓷和金属均有很好的润湿性和连接性，而且熔点较低，可以在相对低的温度下实现连接，减小高温对被连接材料的破坏。因此，从钎焊温度和钎焊性能来看，使用ＡｇＣｕＴｉ活性钎料应是比较好的选择。但是，由于ＡｇＣｕＴｉ活性钎料的熔点较低，其接头的高温性能较差。另外，使用ＡｇｃｕＴｉ活性钎料时，不能解决异种材料之间热膨胀系数差而导致其接头附近具有较大的残余热应力问题。近年来，逐渐获得关注的一种降低钎焊接头热应力的方法，是通过在连接层中引入低膨胀系数的增强相，降低连接层的热膨胀系数，如将Ａｌ：Ｏ，，ｓｉｃ，ＴｉＮ陶瓷颗粒和ｃ短纤维分别加入到钎料中连接陶瓷与金属，均获得了一定的效果¨“”一。

为缓解接头的热应力和利用Ｗ颗粒的复合化来提高接头的高温性能，本研究探讨了在ＡｇｃｕＴｉ活性钎料中加入较低热膨胀系数Ｗ连接ｃｆ／ＳｉＣ复合材料和ＴＣ４钛合金，以形成Ｗ颗粒强化的复合接头，分析研究接头的组织结构和力学性能。

１实验方法与材料

收稿日期：２００８．１２．１７；修订日期：２００９ｍ３ｍ２

基金项目：国家高技术研究发展计划（２００６ＡＡ０３Ａ２２１）待焊母材为三维Ｃｆ／Ｓｉｃ陶瓷基复合材料与作者简介：熊进辉（１９８１一），男，博士研究生，主要从事钎焊

Ｔｃ４钛合金。ｃｆ／ｓｉＣ陶瓷基复合材料的密度为２．Ｏ工艺与数值模拟研究工作，（Ｅ—ｍａｉｌ）ｘｉ。ｎｇｊｉｎｈｕｉ＠１２６－ｃ。ｍ＾

。２．１９／ｃｍ，，气孔率为ｌＯ～１５％，纤维束为３Ｋ，纤

第６期Ｃｆ／ｓｉＣ复合材料与Ｔｉ合金的ＡｇＣｕＴｉ—ｗ复合钎焊４９

维体积占４５～５０％，室温弯曲强度约４００ＭＰａ，切割成６ｍｍ×５ｍｍ×４ｍｍ的方块。ＴＣ４钛合金的组分为Ｔｉ石Ａ１４Ｖ（质量分数／％），钛合金为咖１５ｍｍ的棒状，切割成５ｍｍ厚的圆柱体。钎焊使用的原料粉末为：合金钎料粉的成分６７．６Ａｇ．２６．４Ｃｕ石Ｔｉ（质量分数／％），粒度约为３２０目，ｗ粉约为７０００目，纯度均大于９９．９％。

施焊前，将钛合金焊接面用６０目砂纸打磨，以除去表面氧化层；复合材料用３２０目砂纸将焊接面研磨。研磨好的钛合金和复合材料均采用酒精清洗干净。根据组成粉末的密度，在ＡｇｃｕＴｉ合金粉末中，换算加入不同体积分数的ｗ增强相。将配好的粉末加分散剂、连接剂，研磨、混合均匀成膏状，涂在复合材料与钛合金被连接表面之间，焊料预置间隙控制在Ｏ．３ｍｍ以内。

钎焊设备为ＶＱＢ一３３５型多功能真空钎焊炉。钎焊工艺为：真率度高于６×１０。Ｐａ，连接温度为９００～９５０℃，保温时间为ｌ一３０ｍｉｎ，升温速率１０℃／ｍｉｎ，降温速率３℃／ｍｉｎ。

用ＬＥＯ一１４５０扫描电镜、能谱分析仪（ＥＤＳ）对连接层、反应界面进行了观察分析。将复合材料层完全除掉并适当研磨后，利用ｘ射线衍射仪（ｘＲＤ）对连接层进行物相分析。接头剪切强度试验是在电子万能试验机上进行的，加载速率为Ｏ．５ｍｍ／ｍｉｎ。每个试验数据点测三个样品，取其平均值。

２结果与分析

２．１组织结构分析

图１为ＡｇｃｕＴｉ．５０ｖｏｌ％Ｗ复合钎料在９００℃／１５ｍｉｎ下复合钎焊接头典型组织的背散射照片，图２为ＡｇＣｕＴｉ－５０ｖ０１％ｗ复合钎料在９００℃／１５ｍｉｎ下复合钎焊接头ｘＲＤ图谱。

图ｌＡｇｃｕＴｉ－５０ｖｏｌ％ｗ在９００℃／１５ｍｉｎ下复合钎焊的接头组织

Ｆｉｇ．１ＢａｃｋｓｃａｔｔｅｒｅｄｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｇｒａｐｈｓｏｆｊｏｉｎｔｂｒａｚｅｄｂｙＡｇｃｕＴｉ＿５０Ｖ０１％ｗａｔ９００℃／１５ｍｉｎ（ａ）ｍｉｃｒｏｇｒａｐｈｏｆｔｈｅｊｏｉｎｔ；（ｂ）ｉｎｔｅｒｆｈｃｅｂｅｈｒｅｅｎｃｏｍｐｏＢｉｔｅａｎｄｉｎｔｅｒｌａｙｅｒ；（ｃ）ｉｎｔｅｒｆａｃｅｂｅｔｗｅｅｎｉｎｔｅｒｌａｙｅｒａｎｄＴｉａｌｌｏｙ；（ｄ）ｈｉｇｈｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎｉｍａｇｅｏｆｉｎｔｅｒｌａｙｅｒ

如图ｌａ所示，上层为ｃｆ／ｓｉｃ陶瓷基复合材料，中间为连接层，下层为钛合金，连接层均匀致密，与复合材料和钛合金界面结合良好。图１ｂ为连接层与复合材料结合界面背散射照片，图中上层为ｃ／ＳｉＣ陶瓷基复合材料，下层为连接层。可以看出界面处有少量碳纤维裸露并伸人到连接层中，这是由于连接层中的Ｔｉ与复合材料Ｓｉｃ基体反应，使Ｃ纤维植入连接层中，同时连接层中部分液态钎料也能直接渗入复合材料孔隙和微裂纹中，形成连接层与复合材料犬牙交错的结合状态，增加了复合材料与连接层的结合面积，提高了结合强度，也说明钎料中Ｔｉ与复合材料中ｓｉｃ的反应程度要大于与复合材料中Ｃ纤维的反应程度。界面处存在非常薄的反应层，经ＥＤＳ分析，反应层主要含Ｔｉ，Ｓｉ，Ｃ，结合ｘＲＤ分析结果可以得出，反应层中主要含有Ｔｉ，ｓｉ，

Ｔｉ３ｓｉＣ２，ＴｉＣ等化合物。

５０航空材料学报第２９卷

图２ＡｇＣｕＴｉ－５０ｖｏｌ％ｗ在９００℃／１５ｍｉｎ下

复合钎焊接头ｘＲＤ图谱

Ｆｉｇ．２ＸＲＤｐａｔｔｅｍｏｆｊｏｉｎｔｂｒａｚｅｄｂｙ

ＡｇＣｕＴｉ－５０ｖｏｌ％Ｗａｔ９００℃／１５ｍｉｎ

上述化合物是在钎焊过程中，连接层中熔融与ＳｉＣ基体的一系列反应得到的。钎焊时，熔融钎料中的Ｔｉ首先与ＳｉＣ基体发生反应，生成ＴｉＣ和Ｓｉ。

ＳｉＣ＋Ｔｉ—＋ＴｉＣ＋Ｓｉ（１）生成的ＴｉＣ晶粒在ＳｉＣ基体表面形核并向液相生长。随着钎焊的进行，反应生成的ＴｉＣ和ｓｉ继续和Ｔｉ发生反应，生成Ｔｉ，ＳｉＣ：化合物。

Ｔｉ＋Ｓｉ＋ＴｉＣ＿Ｔｉ３ＳｉＣ２（２）最终，由ＴｉＣ和Ｔｉ，ＳｉＣ：化合物组成的混合反应层覆盖在ｓｉｃ基体表面。此外，反应式（１）生成的ｓｉ原子，在浓度梯度的趋势下，从反应层扩散到钎料中，与钎料中的Ｔｉ发生反应式（３），生成Ｔｉ，Ｓｉ，并随着钎焊后的冷却过程以颗粒状残留在反应层附近。

Ｓｉ＋Ｔｉ－＋Ｔｉ３

ｓｉ（３）图ｌｃ为连接层和钛合金界面区域的背散射照片。可以看出，钛合金界面附近形成了扩散带，能谱分析表明，扩散带中主要为Ｔｉ和Ｃｕ。在连接过程中，Ｔｉ由钛合金扩散进入连接层，Ｃｕ则由连接层扩散进入钛合金。结合扩散规律和能谱分析，以及ｘ射线衍射分析，钛合金与连接层形成的界面扩散带大体分为三层，依次为Ｔｉ＋Ｔｉ：Ｃｕ，Ｔｉ：ｃｕ，ＴｉＣｕ相，并且颜色逐渐变浅。

图ｌｄ为连接层局部放大的背散射照片。结合ＥＤｓ与ｘＲＤ的分析结果可知，颜色较深的基体相为含Ｔｉ量略有不同的ｃｕ—Ｔｉ相，灰色相是Ａｇ的固溶体。白色相为ｗ颗粒，弥散分布在ｃｕ—Ｔｉ相中，并且基本不与钎料反应。这种ｃｕ－Ｔｉ合金基体弥散分布ｗ颗粒的组织结构，类似于颗粒增强金属基复合材料，这种连接层的热膨胀系数介于复合材料和钛合金之间形成梯度，缓解了接头的热应力。

２．２力学性能分析

图３为不同的焊接工艺下，ＡｇｃｕＴｉ—ｗ复合钎焊接头的室温剪切强度与ｗ的体积分数之间的关系。

图３ＡｇＣｕＴｉ－ｗ复合钎焊接头剪切强度

Ｆｉｇ．３Ｓｈｅａｒ８ｔｒｅｎｇｔｈｏｆｊｏｉｎｔ８ｂｒａｚｅｄｂｙＡｇＣｕＴｉ－ｗ

从图３可以看出，工艺参数与增强相含量对接头剪切强度的影响大致可以分为三种情况。第一种情况，当钎焊温度比较低，保温时间比较短（弱工艺条件下），如９００℃／１ｍｉｎ和９００℃／５ｍｉｎ时，接头的强度随着ｗ体积分数的增加而降低；第二种情况，当钎焊温度比较高，保温时间比较长（强工艺条件下），如９５０℃／２０ｍｉｎ时，接头的强度随着ｗ体积分数增加而增强，但在强工艺条件下，强度普遍较低；第三种情况，在适中工艺条件下，接头的强度随着ｗ体积分数的增加而增强或略有降低，接头强度普遍较高。其中工艺参数为９００℃／３０ｍｉｎ，ｗ含量为５０ｖｏｌ％时的接头强度最高，为１６８ＭＰａ，远高于不加Ｗ时的剪切强度最高值１０２ＭＰａ，对应的５００℃时剪切强度为１２８ＭＰａ，远高于不加ｗ时５００℃的剪切强度最高值６４ＭＰａ。

图４弱工艺条件下连接层与复合材料界面裂纹Ｆｉｇ．４Ｃｒａｃｋｂｅｔｗｅｅｎｃｏｍｐｏｓｉｔｅａｎｄｉｎｔｅｒｌａｙｅｒｏｆｊｏｉｎｔ

ｂｍｚｅｄｂｙＡｇＣｕＴｉ－５０ｖｏｌ％Ｗ８ｔ９００℃／ｌｍｉｎ

在弱工艺（如９００℃／１ｍｉｎ）条件下，随着ｗ含量增加，钎焊时液相连接层的流动性降低，连接层与复合材料的界面反应程度降低，界面ｃ纤维较少露出，反应层稀疏且过薄，如图４所示。增强相的引入，使得连接层与固相的接触表面增加，与复合材料

连接表面相作用的有效Ｔｉ含量将会降低，因此降低

第６期Ｃｆ／ｓｉｃ复合材料与Ｔｉ合金的ＡｇｃｕＴｉ—Ｗ复合钎焊５ｌ

了连接层与复合材料的界面反应程度，造成界面反应不足，同时由于流动性变差，对复合材料的渗透性也会变差。因此，在弱工艺条件下，随着Ｗ的含量的增加，接头强度降低。

图５强工艺条件下的过度反应

Ｆｉｇ．５Ｏｖｅｒ?ｒｅａｃｔｉｏｎｏｆｊｏｉｎｔｂｍｚｅｄｂｙ

ＡｇＣｕＴｉ－１５ｖｏｌ％Ｗａｔ９５０℃／２０ｍｉｎ

在强工艺条件（如９５０℃／２０ｍｉｎ）下，较低的Ｗ含量伴随着过度的界面反应，反应层过厚并且反应生成很多Ｔｉ，ｓｉｃ：和Ｔｉ，ｓｉ脆性化合物，使复合材料内部产生很多裂纹，如图５所示，此时接头强度很低。随着ｗ含量增加，界面反应得到抑制，界面反应适当，连接良好，如图ｌ所示。再加上低膨胀系数Ｗ含量的增加，接头热应力逐渐降低，使得接头的强度随着Ｗ含量的增加而相对增加。

在弱工艺和强工艺条件下，接头的强度、连接层的组织结构和界面反应层的改善随ｗ含量的增加呈相反规律的变化，在二者之间的合适工艺条件下，在适当的Ｗ含量情况下，将具有适度界面反应和良好的组织结构，充分发挥ｗ增强相对接头热应力的缓解作用，强化接头连接层。

３结论

（１）钎焊后，Ｃｆ／ｓｉｃ复合材料与连接层界面形成Ｔｉ，ｓｉｃ：，Ｔｉ，ｓｉ和少量ＴｉＣ化合物的混合反应层，连接层与Ｔｉ合金界面形成不同成分的ｃｕ．Ｔｉ化合物过渡层，连接层中Ｗ颗粒均匀分布在Ｃｕ—Ｔｉ相中。

（２）当工艺因素较弱时，接头强度随着增强相的增加而降低；当工艺因素较强时，接头强度随着增强相的增加而增加；工艺因素介于这两种情况之间，接头强度随着增强相的增加出现最大值然后降低。

（３）钎焊工艺参数为９００℃／３０ｍｉｎ，ｗ含量为５０ｖｏｌ％时，接头剪切强度最高，达到１６８ＭＰａ，高于采用ＡｇｃｕＴｉ钎料时的最高剪切强度１０２ＭＰａ，对应的５００℃时剪切强度为１２８ＭＰａ，高于不加ｗ时５００℃的剪切强度最高值６４ＭＰａ。

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ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ

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C_f/SiC复合材料与Ti合金的AgCuTi-W复合钎焊

作者：熊进辉， 黄继华， 薛行雁， 张华， 赵兴科， 林国标， XIONG Jin-hui， HUANG Ji-hua ， XUE Hang-yan， ZHANG Hua， ZHAO Xin-ke， LIN Guo-biao

作者单位：北京科技大学,材料科学与工程学院,北京,100083

刊名：

航空材料学报

英文刊名：JOURNAL OF AERONAUTICAL MATERIALS

年，卷(期)：2009，29(6)

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功能高分子材料复合材料

第四课时§3.3.4 功能高分子材料复合材料 教学过程： 【引言】前面三节课，我们学习了传统意义上的有机高分子材料中的三大合成材料（塑料、合成纤维、合成橡胶），今天，我们来了解第四大合成材料（功能高分子材料）以及复合材料。 【板书】§3.3.4功能高分子材料复合材料 【过渡】何谓功能高分子材料？它的分类如何？它的性能和应用怎样？这些是我们这节课要弄清楚的。 【教师讲解】一、功能高分子材料： 1．功能高分子材料的定义：功能高分子材料是指既有传统高分子材料的机械性能，又有某些特殊功能的高分子材料。（它是一类性能特殊、使用量小、附加值高的高分子材料。是高分子材料渗透到电子、生物、能源等领域后开发涌现出的一种新型材料。）2．功能高分子材料的分类： 物理功能高分子材料如：导电材料、光敏性材料、液晶高分子材料 功能高分子材料分离功能高分子材料如：膜材料、吸附分离功能材料 化学功能高分子材料如：高分子试剂、高分子卤化剂3．日常生活中常见的几种功能高分子材料： 【投影】用高吸水性树脂制造的纸尿布高吸水性树脂 【教师讲解】（1）高吸水性树脂 高吸水性树脂是一种新型的功能高分子材料，它本身不溶于水或有机溶剂，与水接触时能在短时间内可吸收自身质量几百倍、上千倍，最高可达5300倍的水，即使挤压也很难脱水，被冠于“超级吸附剂”的桂冠，因此可用作农业、园林、苗木移植用保水剂。高吸水性树脂与苯、乙醇、三氯甲烷、四氯化碳、醋酸等化学试剂混合时，可使试剂脱水，却不与试剂发生化学反应。它吸收试剂中的水分后，变成一种凝胶状的物质。 【投影】 触摸屏导电橡胶按键

【教师讲解】（2）导电性材料 如果在高分子中加入各种导电物质，如铁粉、铜粉、石墨粉等，就可制成导电橡胶、导电塑料、导电涂料、导电胶粘剂等。 【投影】 人造心脏 【教师讲解】（3）医用高分子材料 a.性能：优异的生物相容性；很高的机械性能。 b.应用：制作人体的皮肤、骨骼、眼、喉、心、肺、肝、肾等各种人工器官。 【投影展示】 玻璃钢快船波音767飞机碳纤维网球拍 【过渡】不同的材料具有不同的性能，每种材料都有它的优缺点。如普通金属材料强度大，但易被腐蚀；普通陶瓷材料耐高温，但易碎裂；合成高分子材料强度大、密度小，但易老化。航天工业需要强度大、耐高温、密度小的材料。海洋工程需要耐高压、耐腐蚀的材料。有没有兼具它们优点的一种材料呢？复合材料的出现很好地回答了这个问题。 【板书】二、复合材料 【学生阅读】P108复合材料定义并回答。 【板书】1．复合材料的定义：复合材料是指两种或两种以上性质不同的材料组合而成的一种新型材料。其中一种材料作为基体，其他的材料作为增强剂。 【教师讲解】由于复合材料克服了单一材料的不足，一般具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优异性能，在综合性能上超过了任一单一材料，是材料科学领域的重大突破。【教师组织讨论】P109有一个“交流与讨论”栏目，请同学们举出实例来说明人们的日常生活越来越离不开复合材料。 【学生回答】日常生活中用的牙刷、塑料碗盆、地板、壁纸、人造心脏、人造骨、关节、网球拍、滑雪板、撑杆、弓箭…… 【教师组织练习】以上事实说明复合材料是人类赖以存在和发展的基础，那么，复合材料的组成怎样？请同学们阅读后完成下列练习：（投影） 1．复合材料是由基体材料和分散于其中的增强材料组成的。 2．钢筋混凝土中的混凝土是基体材料，分布于其中的钢筋是增强材料；石棉瓦用石棉作增

镍基高温合金性能

镍基高温合金 镍基高温合金是以镍为基体(含量一般大于50%) 在650～1000℃范围内具有较高的强度和良好的抗氧化、抗燃气腐蚀能力的高温合金。 发展过程 镍基高温合金(以下简称镍基合金)是30年代后期开始研制的。英国于1941年首先生产出镍基合金Nimonic 75(Ni-20Cr-0.4Ti)；为了提高蠕变强度又添加铝，研制出Nimonic 80(Ni-20Cr-2.5Ti-1.3Al)。美国于40年代中期，苏联于40年代后期，中国于50年代中期也研制出镍基合金。镍基合金的发展包括两个方面：合金成分的改进和生产工艺的革新。50年代初，真空熔炼技术的发展，为炼制含高铝和钛的镍基合金创造了条件。初期的镍基合金大都是变形合金。50年代后期，由于涡轮叶片工作温度的提高，要求合金有更高的高温强度，但是合金的强度高了，就难以变形，甚至不能变形，于是采用熔模精密铸造工艺，发展出一系列具有良好高温强度的铸造合金。60年代中期发展出性能更好的定向结晶和单晶高温合金以及粉末冶金高温合金。为了满足舰船和工业燃气轮机的需要，60年代以来还发展出一批抗热腐蚀性能较好、组织稳定的高铬镍基合金。在从40年代初到70年代末大约40年的时间内，镍基合金的工作温度从700℃提高到1100℃，平均每年提高10℃左右。镍基高温合金的发展趋势见图1。

镍基高温合金的发展趋势 成分和性能 镍基合金是高温合金中应用最广、高温强度最高的一类合金。其主要原因，一是镍基合金中可以溶解较多合金元素，且能保持较好的组织稳定性；二是可以形成共格有序的A3B 型金属间化合物γ'[Ni3(Al，Ti)]相作为强化相，使合金得到有效的强化，获得比铁基高温合金和钴基高温合金更高的高温强度；三是含铬的镍基合金具有比铁基高温合金更好的抗氧化和抗燃气腐蚀能力。镍基合金含有十多种元素，其中Cr主要起抗氧化和抗腐蚀作用，其他元素主要起强化作用。根据它们的强化作用方式可分为：固溶强化元素，如钨、钼、钴、铬和钒等；沉淀强化元素，如铝、钛、铌和钽；晶界强化元素，如硼、锆、镁和稀土元素等。 镍基高温合金按强化方式有固溶强化型合金和沉淀强化型合金。 ·固溶强化型合金 具有一定的高温强度，良好的抗氧化，抗热腐蚀，抗冷、热疲劳性能，并有良好的塑性和焊接性等，可用于制造工作温度较高、承受应力不大(每平方毫米几公斤力，见表1)的部件，如燃气轮机的燃烧室。 ·沉淀强化型合金 通常综合采用固溶强化、沉淀强化和晶界强化三种强化方式，因而具有良好的高温蠕变强度、抗疲劳性能、抗氧化和抗热腐蚀性能，可用于制作高温下承受应力较高(每平方毫米十

铜钢复合材料的应用与生产综述

铜/钢复合材料的应用与生产综述 0 引言 为了使金属材料最大限度地发挥出其所具有的性能，其方法之一就是把性能不同的材料加以组合制成复合材料。 金属复合板的研究最早是美国于1860年开始的，工业性生产始于20世纪30年代。当时美国为了降低成本，提高强度，开始了镍复合钢板的生产，其后不断进行了旨在提高结合性能的制造技术开发。20世纪30年代，苏联也对铝、锡、钢等金属与合金的复合材料进行了初步研究，所采用的生产工艺主要有轧制法、铸造法、爆炸法、扩散焊接法等。其中，对冷轧复合法的工艺及力学性能研究较为深入，试生产了08F钢基体上复合18-8型不锈钢的三层耐蚀复合板。20世纪50-60年代，英国伯明翰大学等单位对固相复合进行了较为系统的研究，取得了很大成就。日本在复合材料方面的研究虽较晚，但进步迅速，近年来成为从事金属复合材料研究最多的国家之一。我国的复合板研究始于20世纪60年代初，主要方法有爆炸焊接、爆炸焊接+轧制、热轧、冷轧等，主要研究单位有上海钢铁研究所、东北大学、北京科技大学、武汉大学等。 铜/钢复合材料（在钢表面复合铜或铜合金）由于具有防腐蚀、抗磨损、导电导热性优良、美观、成本低等优点, 在军工、电子、造币、炊具及建筑装饰等领域有着广阔的应用前景, 其研究也越来越引起国内外的关注。本文主要介绍铜/钢复合材料的应用、生产方法的新进展。 1 铜/钢复合材料的应用 1.1 民用方面 铜/钢复合材料在民用方面的应用主要体现在炊具及建筑装饰领域。为了保护食品, 日常使用不锈钢锅, 但不锈钢锅导热不良, 加热时容易产生局部高温而粘底, 通过复一层高导热材料铜制成铜/钢复合材料可很好地解决这个问题。在建筑装饰领域使用铜/钢复合材料代替铜及铜合金做屋顶、门窗的框架及屋顶的气窗等, 不仅庄严美观, 而且强度高, 成本低；同时，由于内层的钢板导热率较低, 因此可使用较小的烙铁以较低的温度进行焊接, 进而可缩短焊接时间。此外, 还使用钢复黄铜H62或H68制做标牌、扶手、家具等。 1.2 电子与电气方面 在电子与电气方面广泛使用铜/钢复合材料代替传统的铜及铜合金制造电子器件, 如导电弹簧一般由磷青铜和铍青铜制造, 成本高且弹性性能随导电率的升高而下降, 用以高碳钢作芯体的铜包钢线来代替, 不仅同时具备了良好的导电和弹性性能, 而且成本低。铠装电缆过去一直用铜或铜合金制造, 现在用复铜不锈钢制造, 不但保证了导电性和耐蚀性,而且提高了强度, 减小了厚度。 由铜包钢线制成的绳索已成功地应用在铁路电气化方面, 它们取代至今使用的铜、铜镉及铜镁合金后获得了良好的效果。用铜包钢线作内导体的同轴电缆具有良好的自支承性和接线性能, 在大跨距布线的场合更具有其独特的优势。 1.3 军工方面 某发射器由20钢圆筒和黄铜HPb59-1导轨组成, 由于这两种材料之间难以焊接, 故只能铆接, 因此铆接处常

大学专业介绍之材料类2(高分子材料与工程、材料科学与工程、复合材料与工程)

大学专业介绍之材料类2（高分子材料与工程 、材料科学与工程、复合材料与工程） 4．高分子材料与工程 培养德智体全面发展，具有良好的科学素养，掌握化学基本理论、基本知识和基本技能，经受过基础研究、应用研究、科技开发、科技管理等系统训练的高分子化学、高分子物理及高分子材料与加工方面的专门人才。系统地学习化学基础理论知识，接受严格基本技能训练。运用化学和物理的基本原理和方法，研究高分子材料的分子设计、合成、结构与性能关系，开发新材料及其应用。具有科研、开发、设计及工艺操作相结合的特点。 业务培养要求：本专业学生主要学习高聚物化学与物理的基本理论和高 1. 2. 3.掌握聚合物加工流变学、成型加工工艺和成型模具设计的基本理论 4.具有对高分子材料进行改性及加工工艺研究、设计和分析测试，并 5.

6.具有对高分子材料改性及加工过程进行技术经济分析和管理的初步 主干课程无机及分析化学、有机化学、物理（含物构）、仪器分析、化工原理、普通化学实验、无机化学实验、分析化学实验、有机化学实验、物理化学实验、仪器分析实验、化工原理实验、化工设备机械基础、化工仪表自动化、机械制图、高分子物理、高分子化学、高分子加工成型原理、高分子流变学、高分子化学实验、高分子物理实验等。 就业方向适宜到科研院所、高等院校从事科研、教学工作；适宜到与石油化工、化工、轻工、工程塑料、特种复合材料、耐高温高分子材料、高分子功能材料、粘合剂与涂料等相关的科研单位、企业、公司从事应用研究、科技开发、生产技术和管理工作。 5．材料科学与工程 材料科学与工程是研究金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料的组成、组织结构、制备成型工艺及服役性能之间规律的基本理论与工程应用的学科，是我国21世纪重点发展的专业之一。 培养目标 本专业培养具备宽厚的材料领域的基础知识与技能，能从事科研、技术开发、分析检测、工艺和设备设计、生产经营管理等方面的高级工程技术人才。 主要课程

复合材料论文

汽车活塞复合材料选择与加工 （单位湖北汽车工业学院机械工程学院） 摘要：活塞有着汽车发动机“心脏”之称，由此可见其对发动机以及整车的重要性，作为发动机上的极重要的一个零件工作环境却是十分恶劣，承受着高温高压的热负荷和机械负荷。其材料有着很高的要求：密度小、质量轻、热传导性好、热膨胀系数小；并具有足够的高温强度、耐磨和耐蚀性能、尺寸稳定性好。另外还应具有容易制造、成本低廉的特点。本论文通过分析零件的工作环境及失效原因了解其性能要求以选出最适合材料，即用新型铝基复合材料代替传统材料作为发动机活塞材料，该材料具有较高的耐磨性、高温强度、疲劳强度和抗咬合性能，同时具有热膨胀系数更小，导热性更好等特点，故在汽车引擎的应用渐增。颗粒增强铝基复合材料作为先进的材料，具有优异的性能，同时原材料资源丰富，相对成本较低，故虽仍存在部分技术问题，但仍在各专业领域有着广泛的应用。 关键词：发动机活塞；铝基；复合材料；SiCp/Al；碳纳米管。 Abstract Automotive engine piston with "heart," ,we can see it and the importance of the engine of the vehicle, as a very important part of the engine on the working environment is very bad, suffer thermal and mechanical loads high temperature and pressure. Its materials with high demands: density, light weight, good thermal conductivity, thermal expansion coefficient; and has sufficient high temperature strength, wear and corrosion resistance, good dimensional stability. It should also be easily manufactured with low cost. In this paper, by analyzing the components of the work environment and failure to understand the reasons of their performance in order to select the most suitable material, which uses novel aluminum matrix composite materials instead of traditional materials as an engine piston material which has a high abrasion resistance, high temperature strength, fatigue and anti-seizure properties, also has a smaller thermal expansion coefficient, thermal

高温合金概述

1.1 高温合金 1.1.1 高温合金及其发展概况 高温合金是指以铁、钴、镍为基体，能在600℃以上温度，一定应力条件下适应不同环境短时或长时使用的金属材料。具有较高的高温强度、塑性，良好的抗氧化、抗热腐蚀性能，良好的热疲劳性能，断裂韧性，良好的组织稳定性和使用可靠性。高温合金为单一奥氏体组织，在各种温度下具有良好的组织稳定性和使用的可靠性，基于上述性能特点，且高温合金的合金化程度很高，故在英美称之为超合金（Superalloy）。 高温合金于20世纪40年代问世，最初就是为满足喷气发动机对材料的耐高温和高强度要求而研制的，高温合金的发展与航空发动机的进步密切相关，1939年英国Mond镍公司首先研究出Nimonic75，随后又研究出Nimonic80合金，并在1942年成功用作涡轮气发动机的叶片材料，此后该公司又在合金中加入硼、锆、钴、钼等合金元素，相继开发成功Nimonic80A、Nimonic90等合金，形成Nimonic合金系列。如今先进航空发动机中高温合金用量已超过50%。此外，在航天、核工程、能源动力、交通运输、石油化工、冶金等领域得到广泛的应用。高温合金在满足不同使用条件中得到发展，形成各种系列的合金，除传统的高温合金外，还开发出一批高温耐磨、高温耐蚀的合金。 高温合金是航空发动机、火箭发动机、燃气轮机等高温热端部件的不可代替的材料，由于其用途的重要性，对材料的质量控制与检测非常严格。高温合金的基本用途仍旧是飞行器的燃气轮发动机的高温部分，它要占先进的发动机重量的50％以上。然而，这些材料在高温下极好的性能已使其用途远远超出了这一行业。除了航空部件之外，规定将这些合金用于舰船、工业、陆地发电站以及汽车用途的涡轮发动机上。具体的发动机部件包括涡轮盘、叶片、压缩机轮、轴、燃烧室、后燃烧部件以及发动机螺栓。除了燃气发动机行业之外，高温合金还被选择用于火箭发动机、宇宙、石油化工、能源生产、内燃烧发动机、金属成形(热加工工模具)、热处理设备、核电反应堆和煤转换装置。

关于铜合金的凝固技术

关于铜合金的凝固技术 初见，发现生活之美https://www.wendangku.net/doc/7613184017.html,/ 1、前言 铜是与人类关系非常密切的有色金属，被广泛地应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域，在我国有色金属材料的消费中仅次于铝。铜在电气、电子工业中应用最广、用量最大，占总消费量一半以上。用于各种电缆和导线，电机和变压器的绕阻，开关以及印刷线路板等；在机械和运输车辆制造中，用于制造工业阀门和配件、仪表、滑动轴承、模具、热交换器和泵等；在化学工业中广泛应用于制造真空器、蒸馏锅、酿造锅等；在国防工业中用以制造子弹、炮弹、枪炮零件等，每生产100万发子弹，需用铜13--14吨；在建筑工业中，用做各种管道、管道配件、装饰器件等。铜的这种广泛应用使得研究开发高性能的铜合金来满足日益发展的要求显得很有必要。 随着研究的进展，制备高性能铜合金的工艺方法越来越多，并向实用化工业化生产进行，总的来说有合金化法、复合材料法。合金化法就是传统的固溶强化和析出强化，这种方法虽然在一定程度上提高了铜合金的强度，最高抗拉强度可以达到650Mpa，但由于固溶于铜基体中的原子引起铜原子点阵畸变对电子的散射作用增强，使铜合金电阻增大，因而降低了Cu合金的导电性。复合材料法包括粉末冶金法、塑性变形法、定向凝固法等。其中有一些方法还只是停留在实验室阶段，离投入生产有一段距离。虽然一些新工艺也在高性能铜合金的生产制备方面有所突破，如70年代就有美国SCM公司生产氧化物弥散强化铜合金，确立了此种合金的地位，而且粉末冶金技术也越来越多的应用到制备高性能的铜合金，但一种新的方法由研究到使用毕竟有一段很长的路要走，而以传统的熔炼和铸造技术在制备生产铜合金方面还是占有很大的地位，问题是如何改进这些工艺发展适合我国资源国情和市场需求的铜及合金产品。尤其是随着电子工业的急速发展，带来了工程中各种机械向着小型化发展的倾向，因而也就强烈的需要我们去开发新的铸造方法以生产那些没有铸造缺陷的优质材料。 现在很多研究都致力于在合金中加入什么样的元素对其机械性能产生怎么样的影响，而且也取得一系列的进展，并且一些还没有应用到实际当中去，说明还是有继续研究的必要，由于这文章是关于凝固技术这门课的，所以将主要关注的在熔炼铸造方面，如何能够制得好的凝固铸件，结合自己的专业，将介绍放在铜合金方面。 2、凝固理论进展 在近几十年中，凝固技术的重要进展有：连续铸造的扩大应用；定向凝固与单晶生长技术的完善；半固态（流变)铸造从研究走向了实际应用；通过凝固过程制备重要的新型材料，如复合材料、自生复合材料、梯度材料等；快速凝固技术的出现与应用。快速凝固是通过合金熔体的快速冷却或非均质形核的被遏制，使合金在很大的过冷度下发生高生长速率(≥l—100cm/s)的凝固，可制备非晶、准晶、微晶和纳米晶合金，此类新型功能或结构材料正在逐步进入工业应用。可见，现代凝固技术的发展不仅致力于获得外形完美、内无宏观缺陷的零件，而且追求在材料中形成常规工艺条件下不可能出现的结构与显微组织特征，使其具备一系列特殊优异的使用性能。从这个意义上说，新凝固技术与新材料的研究和发展已融为一体，最具代表性的例子是快速凝固技术，它的出现和发展直接促进了

锌合金材料

锌合金材料，国内外牌号对照表

锌合金的压铸性能：机械性能、电镀性能都非常好，是目前本厂所生产的铝、镁、锌中压铸性能最好一种压铸合金。压铸件的表面粗糙度、强度、延伸性都很好。由于锌的流动性很好所以可以做较薄的产品（壁厚可做到），锌最大的缺陷是比重太大，故产品的重量及成本较高，较适合做小件产品。同时，锌合金尺寸稳定性较差。 比重：纯锌：cm3；压铸锌合金：； 熔点：纯锌：419℃；锌合金：387-390℃；压铸温度：390-410℃ 锌合金的种类： 通常锌合金可分为三类： 纯锌：纯度%以上，用于电镀 加工锌：纯度、98%以上，用于照相制版、胶印制版、电镀等 铸造锌合金：合金锌通常有两种； 翻砂锌合金：含有的锌合金，用于砂型铸造。 压铸锌合金：目前用于压铸的锌合金型号比较少，最常用的是3#锌合金（ZAMAK 3）。 压铸锌合金型号： ZAMAK 3对应的各国标准及型号如下： 英国BS：1004-1972 Alloy A 美国ASTM:B240-74Alloy AG40A;SAE:903 日本JIS:H2201 Na 2(ZDC2)

德国DIN 1743:1978 GB ZN A14 澳洲AS 1881-1977 Zn A14 台湾CNS:ZAC1 中国GB:Z ZnAl4 压铸锌合金成分： 常用的几种锌合金的化学成份如下： ZAMAK 2 ZAMAK 3 ZAMAK 5 铝Al 铜Cu ≤ 镁Mg 铅Pb ≤ ≤≤ 铁Fe ≤ ≤≤ 镉Cd ≤ ≤≤ 锡Sn ≤ ≤≤ 硅Si ≤ ≤≤

镍Ni ≤ ≤≤ 锌合金的尺寸稳定性 锌合金产品在成型后将会持续的收缩，在6个月后，将基本稳定。锌压铸件之收缩量如下： 铸件处理时间合金3号 mm/m 合金5号mm/m 正常时效变化5周后6月后5年后8年后 经过稳定化处理5周后3月后2年后 由于锌合金有明显的持续收缩现象，对尺寸要求较严格的产品，建议做稳定后处理，100-120℃、2-4H 锌合金中化学成份的作用： 铝(Al) 压铸用锌合金中，通常含有的铝。铝能改善铸件的强度，但只有在%及%两个点时铸件的强度最好，同时，铝的加入会影响锌合金的流动性。锌合金中铝的含量在0%及5%时流动性最好。由于铝的含量对锌合金铸件的影响有相对的矛盾性，所以锌合金中铝的含量控制较严格，通过以下两个图表可以明显的看出：

钴基合金和镍基合金的对比

钴基合金和镍基合金的对比 一、热稳定性 钴基高温合金被选择为航空材料的重要原因之一是其具有优良的热稳定性。钴基高温合金与镍基高温合金相比，具有更好的热稳定性。下面为一组典型的钴基高温合金与镍基高温合金在热稳定性能上的对比数据： 由数据可见，钴基合金具有更高的熔点和热导率，加热后热膨胀量较小。在热稳定性上具有优势。 二、强度 在常温下，GH605（钴基合金）与GH4169（镍基合金）力学性能见下表： 由此可见，在常温下GH605强度略低，但延伸率较大。GH4169的高强度带来了巨大的脆性，在有冲击的位置需谨慎使用。 在高温下，两种材料强度如下：

从高温强度来看650℃时，GH4169强度较高，但脆性也大，在有冲击的场合下使用容易发生断裂。当温度上升到900℃（某些发动机的工作温度）时，镍基高温合金已无法使用，而钴基高温合金仍然具有一定的强度。 三、刚度 所谓刚度即为材料抵抗变形的能力。通过一组数据来反映钴基高温合金与镍基高温合金的刚度上的差异。 从表格数据可看，镍基合金在各个温度区间刚度都低于钴基合金，且温度高于700℃，镍基合金已无法使用。 四、钴基高温合金具有良好的抗氧化性 钴基高温合金拥有非常好的抗高温氧化能力，下表为GH605棒料（棒料直径为6.35~12.7mm）在高温下的抗氧化性能指标。 可见钴基高温合金抵抗高温氧化的能力卓越，可以在1000℃左右的环境中连续使用。 五、钴基高温合金具有优良的耐腐蚀能力 GH605合金与GH3536等几种合金板材，在燃气速度为4m/s，燃烧空气中含5-6或5-5海盐、NO.2号燃油（含0.3%~0.45%硫），空气-油比例为30:1，试验中试样旋转，每隔1h试样从900℃用冷空气吹冷至260℃以下，如此在燃烧装置

高分子材料与工程实习报告

南京林业大学 认知实习报告 学院：理学院 专业：高分子材料与工程 姓名：陈凯 学号：101102203 指导老师：陈泳 实习时间：2012年10月22日——2012年10月28日 实习地点：南京林业大学校内 一、目录 二、实习目的和意义 三、实习内容 “聚氨酯材料”讲座 “玻璃钢复合材料”讲座 “玻璃钢复合材料”讲座

参观实验室 三、认知实习总结 一、实习目的和意义 通过认识实习，使学生了解高分子材料的一些典型成型方法，了解高分子材料的应用领域。通过认识实习，学生应该将正在学习的聚合物加工基础、塑料橡胶成型原材料、塑料橡胶成型工艺与设备等专业理论知识与生产实际相结合，进一步理解和深化过去学到的知识为即将要学习塑料橡胶模具设计等课程积累生产实践经验。 二、实习内容 “聚氨酯材料”讲座 聚氨酯全称为聚氨基甲酸酯,英文名称是polyurethane，CASNo.：51852-81-4分子式：(C10H8N2O2·C6H14O3)x，它是一种高分子材料。聚氨酯是一种新兴的有机高分子材料，被誉为“第五大塑料”是主链上含有重复氨基甲酸酯基团(NHCOO)的大分子化合物的统称。它是由有机二异氰酸酯或多异氰酸酯与二羟基或多羟基化合物加聚而成。反应式如下：-N=C=O+HO-→-NH-COO-，聚氨酯大分子中除了氨基甲酸酯外,还可含有醚、酯、脲、缩二脲,脲基甲酸酯等基团。（氰酸说明:H—O—C≡N（正）氰酸H—N＝C＝O（异氰酸）有（正）氰

酸和异氰酸两种。游离酸是二者混合物，未曾分离开业，但其酯类则有两种形式。氰酸是有挥发性和腐蚀性的液体。有强烈的乙酸气味。密度1.14。沸点23.6℃。在水溶液中显示极强酸性。性不稳定，容易聚合。水解时生成氨和二氧化碳。与醇类作用时生成氨基甲酸酯。（正）氰酸酯R—O—C≡N易聚合，并易水解，很难得到纯态物。异氰酸酯R—N＝C＝O或O＝C＝N—R—N＝C＝O，一般是带有不愉快气味的液体。氰酸可由氰尿酸经加热分解而制得。） 聚氨酯制品形态有软质、半硬质及硬质泡沫塑料、弹性体、油漆涂料、胶粘剂、密封胶、合成革涂层树脂、弹性纤维等，广泛应用于汽车制造、冰箱制造、交通运输、土木建筑、鞋类、合成革、织物、机电、石油化工、矿山机械、航空、医疗、农业等许多领域。 根据所用原料的不同，可有不同性质的产品，一般为聚酯型和聚醚型两类。聚醚型聚氨酯主要是针对制备聚氨酯材料中的多元醇定义的，即制备聚氨酯的多元醇完全由聚醚型多元醇或者是在该体系中占有绝大部分。 聚醚多元醇分子结构中，醚键内聚能低，并易旋转，故有它制备的聚氨酯材料低温柔顺性能好，耐水解性能优良，虽然机械性能不如聚酯型聚氨酯，但原料体系粘度低，易与异氰酸酯、助剂等组份互溶，加工性能优良。 聚酯多元醇一般所指的是由二元羧酸与二元醇等通过缩聚反应得到的聚酯多元醇。广义上是含有酯基（COO）或是碳酸酯基

金属基复合材料基体材料

金属基复合材料基体材料 姓名：xx 班级：xx 学号：xx 学院：xx

金属基复合材料基体材料 金属基复合材料是上世纪60年代发展起来的一门相对较新的材料科学，是复合材料的一个分支。随着航天、航空、电子、汽车以及先进武器系统的迅速发展对材料提出了日益增高的性能要求，除了要求材料具有一些特殊的性能外，还要具有优良的综合性能，这些都有力地促进了先进复合材料的迅速发展。电子、汽车等民用工业的迅速发展又为金属基复合材料的应用提供了广泛的前景。特别是近年来，由于复合材料成本的降低，制备工艺逐步完善，在21世纪金属基复合材料将会得到大规模的生产和应用。 本文主要介绍金属基复合材料的基体材料。 一、金属机体的作用： 固结增强体，与增强体一道构成复合材料整体，保护纤维使之不受环境侵蚀；传递和承受载荷，在颗粒增强金属基复合材料中基体是主要承载相，在纤维增强金属基复合材料中，基体对力学性能的贡献也远大于在聚合物基体和陶瓷基体在复合材料中的贡献；赋予复合材料一定形状，保证复合材料具有一定的可加工性;复合材料的强度、刚度、耐高温、耐介质、导电、导热等性能均与基体的相应性质密切相关。 二、金属基体占得比重： 基体在复合材料中占有很大的体积百分数。在连续纤维增强金属基复合材料中基体约占50%一70％的体积，一般占60%左右最佳。颗粒增强金属基复合材料中根据不同的性能要求，基体含量可在90%一25％范围内变化，多数额粒增强金属基复合材料的基体约占80%一90％。而晶须、短纤维增强金属基复合材料基体含量在70％以上，一般在80一90％。 三、金属基体的优势： 金属是最古老、最通用的工程材料之一，它们有许多成熟的成型、加工、连接方法可供金属基复合材料借鉴。在使用寿命、性能测试等方面有丰富的技术资料；对金属基体自身的性能积累有丰富的数据，对它们在使用中的优缺点拥有丰富的经验。弹性模量和耐热性高；强度高，还可以通过各种工程途径来进行强化；塑性、韧性好，是强而韧（strong and tough)的材料; 电、磁、光、热、弹等性能好，有应用于多功能复合材料的发展潜力。 四、金属基体的种类 金属与合金的品种繁多，目前用作金属基体材料的主要有铝及铝合金、镁合金、钛合金、镍合金、钢与铜合金、锌合金、铅、钛铝金属间化合物等。 五、金属基体选取的原则 基体材料成分的正确选择，对能否充分组合和发挥基体金属和增强物的性能特点，获得预期的优异综合性能满足使用要求十分重要。所以，在选择基体金属时应考虑以下几方面：

铜及铜合金的发展与应用

铜及铜合金的发展与应用 摘要：本文叙述了铜加工工业概况、铜材品种和质量现状及铜加工工艺与装备现状。同时, 阐述了高强高导铜合金的发展方向及应用前景。高强高导铜合金是一类很有应用潜力的功能材料, 近年来研究和开发应用高强高导铜基合金取得了显著成效，本文阐释了开发和研究高强高导铜合金的及制备方法与强化原理。 关键词：技术；发展；高强高导；强化机理；制备方法 正文：人类使用铜及其合金已有数千年历史。古罗马时期铜的主要开采地是塞浦路斯，因此最初得名cyprium（意为塞浦路斯的金属），后来变为cuprum，这是英语：copper、法语：cuivre和德语：Kupfer的来源。二价铜盐是常见的铜化合物，常呈蓝色或绿色，是蓝铜矿和绿松石等矿物颜色的来源，历史上曾广泛用作颜料。铜质建筑结构受腐蚀后会产生铜绿（碱式碳酸铜）。装饰艺术主要使用金属铜和含铜的颜料[1]。 铜是与人类关系非常密切的有色金属，被广泛地应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域，在中国有色金属材料的消费中仅次于铝。铜是一种红色金属，同时也是一种绿色金属。说它是绿色金属，主要是因为它熔点较低，容易再熔化、再冶炼，因而回收利用相当地便宜。[2]。 纯铜是柔软的金属，表面刚切开时为红橙色带金属光泽、延展性好、导热性和导电性高，因此在电缆和电气、电子元件是最常用的材料，也可用作建筑材料，以及组成众多种合金。铜合金机械性能优异，电阻率很低，其中最重要的数青铜和黄铜。此外，铜也是耐用的金属，可以多次回收而无损其机械性能。 矿石的冶炼过程通常有两种方式：1.火法炼铜。通过熔融冶炼和电解精火炼生产出阴极铜，也即电解铜，一般适于高品位的硫化铜矿。火法冶炼一般是先将含铜百分之几或千分之几的原矿石，通过选矿提高到20～30%，作为铜精矿，在密闭鼓风炉、反射炉、电炉或闪速炉进行造锍熔炼，产出的熔锍（冰铜）接着送入转炉进行吹炼成粗铜，再在另一种反射炉内经过氧化精炼脱杂，或铸成阳极板进行电解，获得品位高达99.9%的电解铜。该流程简短、适应性强，铜的回收率可达95%，但因矿石中的硫在造锍和吹炼两阶段作为二氧化硫废气排出，不易回收，易造成污染。90年代出现如白银法、诺兰达法等熔池熔炼以及日本的三菱法等、火法冶炼逐渐向连续化、自动化发展。2.湿法炼铜。一船适于低品位的氧化铜，生产出的精铜称为电积铜。现代湿法冶炼有硫酸化焙烧－浸出－电积，浸出－萃取－电积，细菌浸出等法，适于低品位复杂矿、氧化铜矿、含铜废矿石的堆浸、槽浸选用或就地浸出。湿法冶炼技术正在逐步推广，预计本世纪末可达总产量的20%，湿法冶炼的推出使铜的冶炼成本大大降低。 铜合金（copper alloy ）以纯铜为基体加入一种或几种其他元素所构成的合金。主要用于制作发电机﹑母线﹑电缆﹑开关装置﹑变压器等电工器材和热交换器﹑管道﹑太阳能加热装置的平板集热器等导热器材。铜的重要合金有以下几种：1.黄铜。黄铜是铜与锌的合金，因色黄而得名。黄铜的机械性能和耐磨性能都很好，可用于制造精密仪器、船舶的零件、枪炮的弹壳等。黄铜敲起来声音好听，因此锣、钹、铃、号等乐器都是用黄铜制做的。2.青铜。铜与锡的合金叫青铜，因色青而得名。在古代为常用合金(如中国的青铜时代)。青铜一般具有较好的耐腐蚀性、耐磨性、铸造性和优良的机械性能。用于制造精密轴承、高压轴承、船舶上抗海水腐蚀的机械零件以及各种板材、管材、棒材等。青铜还有一个反常的特性——“热缩冷胀”，用来铸造塑像，冷却后膨胀，可以使眉目更清楚。3.磷青铜。铜与锡、磷的合金，坚硬，可制弹簧。4.白铜。白铜是铜与镍的合金，其色泽和银一样，银光闪闪，不易生銹。常用于制造硬币、电器、仪表和装饰品。[3]。

高分子材料简介

康尔高分子复合板板材结构及技术特点分析介绍 1、基材是用福人牌中密度板，密度为 710-730 ，达到欧洲环保的 E1 级标准。不含任何有害的易挥发性物质。 2、背面用进口耐污的纯三聚氢氨面材贴面，耐磨且更易清洗。 3、表面用世界先进的 PUR 胶水粘合一层高分子复合材料，胶水特性：目前航天部门指定胶水，永远不脱胶。高分子复合材料特性：是我公司用两年时间反复试验后，开发出的一种 PVC 、 PET 、 Acrylic 等高分子材料的聚合体，在抗黄变、抗冲击、阻燃、耐变形、耐污和耐磨等方面在同类产品上有显著提高，是目前国际上最优质的产品。 4、使用全中国引进的第一条欧洲最先进的贴合设备，有效提高了板材表面的平整度，克服了同类产品表面不平整的缺点。 5、高分子复合材料是在原先 UV 类产品上的改良产品，除拥有原先 UV 产品的特性外，还解决了 UV 类产品常见的色差、起皱等问题，而且颜色更趋于流行时尚。 6、门板封边采用欧式的封边技术，使门板更具完美品质。铝合金封边：简洁、大方、质感分明；同色封边：幽雅、柔和、浑然一体； 高分子复合材料产品与传统类 UV 产品的理化性能对比 PET材料，其化学名称是聚对苯二甲酸乙二酯。分子结构高度对称，具有很好的光学性能和耐侯性，PET做成的各种材料均具有强度大、透明性好、无毒、防渗透、高环保等优点。因此，被广泛应用在各类食品、药品、无毒无菌的包装材料，包装瓶，电子电器，汽车配件等方面。 PET板材是目前最为环保的橱柜、衣柜门板用材料之一，其性能解析如下： 一、材料解析：

PET材料因其高环保性、无毒、达到食品级（PET材料具有强度大、透明性好、无毒、防渗透、高环保等优点。被广泛应用在各类食品、药品、无毒无菌的包装材料：像保鲜膜、饮料瓶、食用油包装瓶均是由PET材料做成）而广泛受到国内外装饰业界的关注，这也是PET 材料的最大卖点，因为现在的消费者越来越关注环保，也愿意为这类产品多花价钱买单。现在国内知名品牌像海尔高端F0橱柜(即海尔零甲醛橱柜门板全面选用PET)、柯乐芙、东方邦太等厂家的PET产品也已全面上市。 二、面材构成： 表层材料由两层构成，上层采用PET材料（表面透明部分），下层为PVC颜色膜材料。采用当今世界耐磨、耐污的美国杜邦化工原料进口添加剂，使用当今流行的德国真空覆膜技术制作而成，具有耐磨、耐压、耐高温、抗腐蚀、耐老化等特点；基材为经过国家环保认证的高环保型E0/E1级优质中密度纤维板。 PE T复合材料具有强度大、透明性好、无毒、防渗透、高环保达到食品级等优点。因此，被广泛应用在各类食品、药品、无毒无菌的包装材料：像保鲜膜、饮料瓶、食用油包装瓶均是由PE T材料做成）现在国内很多知名品牌像海尔高端F0橱柜(即海尔零甲醛橱柜门板全面选用PE T)、柯乐芙、科宝等厂家的PE T产品已全面上市。 产品优势：

镍基高温合金

镍基高温合金 浏览： 文章来源：中国刀具信息网 添加人：阿刀 添加时间：2007-06-28 以镍为基体(含量一般大于50%) 在650～1000℃范围内具有较高的强度和良好的抗 氧化、抗燃气腐蚀能力的高温合金。 发展过程 镍基高温合金(以下简称镍基合金)是30年代后期开始研制的。英国于1941年首先生产出镍基合金Nimonic 75(Ni-20Cr-0.4Ti)；为了提高蠕变强度又添加铝，研制出Nimonic 80(Ni-20Cr-2.5Ti-1.3Al)。美国于40年代中期，苏联于40年代后期，中国于50年代中期也研制出镍基合金。镍基合金的发展包括两个方面：合金成分的改进和生产工艺的革新。50年代初，真空熔炼技术的发展，为炼制含高铝和钛的镍基合金创造了条件。初期的镍基合金大都是变形合金。50年代后期，由于涡轮叶片工作温度的提高，要求合金有更高的高温强度，但是合金的强度高了，就难以变形，甚至不能变形，于是采用熔模精密铸造工艺，发展出一系列具有良好高温强度的铸造合金。60 年代中期发展出性能更好的定向结晶和单晶高温合金以及粉末冶金高温合金。为了满足舰船和工业燃气轮机的需要，60年代以来还发展出一批抗热腐蚀性能较好、组织稳定的高铬镍基合金。在从40年代初到70年代末大约40年的时间内， 镍基高温合金的发展趋势

镍基合金的工作温度从 700℃提高到1100℃，平均每年提高10℃左右。镍基高温合 金的发展趋势见图1。 成分和性能 镍基合金是高温合金中应用最广、高温强度最高的一类合金。其主要原因，一是镍基合金中可以溶解较多合金元素，且能保持较好的组织稳定性；二是可以形成共格有序的 A 3B 型金属间化合物 '[Ni 3(Al ，Ti)]相作为强化相，使合金得到有效的强化，获得比铁基高温合金和钴基高温合金更高的高温强度；三是含铬的镍基合金具有比铁基高温合金更好的抗氧化和抗燃气腐蚀能力。镍基合金含有十多种元素，其中 Cr

铜 钢复合材料及其制备工艺

Material Sciences 材料科学, 2018, 8(11), 1047-1054 Published Online November 2018 in Hans. https://www.wendangku.net/doc/7613184017.html,/journal/ms https://https://www.wendangku.net/doc/7613184017.html,/10.12677/ms.2018.811125 Copper/Steel Composite Material and Its Preparation Process Xu Han1, Benkui Gong1*, Lei Wang1, Rui Feng1, Jianping Niu2, Dongdong Liu2 1School of Material Science and Technology, Shandong University of Technology, Zibo Shandong 2Hebei Wanfeng Metallurgical Parts Co., Ltd., Zhangjiakou Hebei Received: Oct. 30th, 2018; accepted: Nov. 14th, 2018; published: Nov. 21st, 2018 Abstract This paper introduces several main preparation processes and principles of copper/steel compo-sites, summarizes the interface bonding mechanism of copper/steel composites, and forecasts the development and application prospects of copper/steel composites. Keywords Copper/Steel Composite, Preparation Technology, Interface, Binding Mechanism 铜/钢复合材料及其制备工艺 韩旭1，宫本奎1*，王磊1，冯锐1，牛建平2，刘东东2 1山东理工大学材料科学与工程学院，山东淄博 2河北万丰冶金备件有限公司，河北张家口 收稿日期：2018年10月30日；录用日期：2018年11月14日；发布日期：2018年11月21日 摘要 本文介绍了铜/钢复合材料的几种主要的制备工艺及原理，总结分析了铜/钢复合材料的界面结合机理，展望了铜/钢复合材料的发展及应用前景。 *通讯作者。

高分子基复合材料

高分子基复合材料Polymer Matrix Composite Materials 课程编号：07370380 学分：2 学时：30 （其中：讲课学时：30 实验学时：0 上机学时：0） 先修课程：材料科学导论、高分子化学、大学物理适用专业：高分子材料与工程、复合材料与工程 教材：《聚合物复合材料》黄丽主编，中国轻工业出版社，2012.01 第二版开课学院：材料科学与工程学院 一、课程的性质与任务高分子基复合材料是建立在数学、物理学、化学等课程知识的基础上，为材料科学与工程专业学生开设的一门专业方向课，其性质为选修。 通过本课程的学习，旨在让学生获得复合材料的有关基本理论和基本知识，为拓宽学科方向和今后从事相关研究和工作奠定必要的基础。其主要任务是使学生具备下列知识和能力： 1. 熟悉复合材料的常用基体材料和常用增强材料结构与性能； 2. 初步掌握聚合物基、碳基、纤维增强复合材料的种类和基本性能； 3. 能够根据实际要求合理设计材料，从微观或亚微观水平上选定合适的基体和增强体或功 能体； 4. 依靠复合材料设计知识，确定合适的表面处理技术和成型工艺； 5. 了解先进复合材料的发展概况。二、课程的基本内容及要求 第1 章绪论 1. 教学内容 （1）.复合材料的发展史 （2）.复合材料的定义、命名及分类 （3）.复合材料的特性 （4）.对高性能复合材料的期望及开发现状 2. 学习要求 （1）.了解复合材料的发展简史 （2）.掌握复合材料的概念、分类及命名规则 （3）.理解复合材料的特性及发展趋势 3. 重难点 掌握复合材料的定义及特性既是本章的重点，也是难点

第2 章基体材料 1. 教学内容 （1）.概述 （2）.聚合物基体 （3）.金属基体 （4）.陶瓷基体 （5）.碳基体 2. 学习要求 （1）.理解基体的概念 （2）.掌握基体在复合材料材料中的作用及对复合材料性能的影响（3）.了解复合材料中常用的基体类型 （4）.掌握聚合物基体的特性 3. 重难点 （1）.重点是熟悉复合材料中基体的类型及各类基体的特性（2）.难点是掌握几种常用聚合物基体的制备原理和工艺 第3章复合材料的增强材料 1. 教学内容 （1）.玻璃纤维 （2）.碳纤维 （3）.有机高分子纤维 （4）.陶瓷纤维 （5）.金属纤维 （6）.晶须 （7）.粉体增强材料 2. 学习要求 （1）.理解增强材料在复合材料中的作用 （2）.理解各类增强材料增强原理 （3）.掌握常用增强材料的制备工艺 3. 重难点 （1）.重点是理解各类型增强材料的增强机制和特点 （2）.难点是掌握几种常用增强材料的制备工艺 第4章纤维复合材料及其制造方法 1. 教学内容 （1）.聚合物基复合材料

高分子材料在交通运输中的应用

高分子材料在交通运输中的应用 随着科学技术的不断进步，具有质轻、高强、耐腐蚀、易成型等优点的高分子材料及其复合材料越来越多地在现代交通运输业(包括基础设施建设和海上陆地交通运输工具)中得到广泛的应用。应用于交通运输行业的高分子材料主要包括塑料及其复合材料和橡胶两大类，当然其他以高分子材料为基础原料的材料如胶粘剂、油漆等也大量用于交通运输业，但用量远远低于塑料和橡胶。 ??? 交通运输行业中，目前得到广泛应用的高分子材料主要包括塑料及其复合材料、橡胶、胶粘剂等，本文分别从塑料及其复合材料和橡胶两个方面介绍高分子材料及其复合材料在交通运输行业包括交通运输基础设施和交通运输工具上的应用现状。 一、塑料及其复合材料在交通运输中的应用 ??? 塑料及其复合材料在基础设施建设方面，主要应用于路基、高等级公路的护栏，各种交通标识、标牌；高速铁路的钢轨扣件(包括绝缘板、垫和挡板座等)，轨道的填充材料、弹性枕木等部件。而在交通运输工具方面，应用塑料材料最多的是汽车工业，而在机车上，塑料则主要用于无油润滑部件、制动盘摩擦片、车窗玻璃等，在其他类型的交通运输工具上，塑料及其复合材料的应用也越来越广泛。 ??? 1、基础设施 ???（1）公路基础设施 ??? 根据我国公路交通的阶段发展目标，到2010年全国公路总里程将达到210～230万公里，到2020年全国公路总里程将达到260～300万公里，高速公路里程达到7万公里以上。虽然我国高等级公路建设发展迅速，但因交通量大、车辆超载严重、车速快，对路基路面的危害导致我国一部分高等级公路路面损坏现象十分严重，对路基路面的强度和稳定性都提出了更高的要求。 ??? 聚苯乙烯（PS）泡沫板材在国外作为路基填充材料已有30年历史，在美国和欧洲已被普遍采用。PS泡沫板材在公路建设上的应用，可有效改善路面质量，更好地保证道路完好平坦。由于PS泡沫比强度高、质量小、可承受较大的交通负荷、轻质防水，能更有效地防止路面在使用过程中雨雪对路基的侵蚀，提高了防止路面局部塌陷的能力。PS泡沫材料的优异性能能够在一些特殊地段大显身手，如在沼泽地带的路段上用作路基填料，可大大减少路面的沉降及侧压力，利于保持路面的稳定完好及地下排水系统的畅通；用于冻土地区还可减少冰冻现象；在雨雪较多的山地，还可提高坡体的稳定性，使坡体变得稳定坚固，能有效减少山体滑坡现象的发生。用聚苯乙烯泡沫板作路基填料的费用低廉，维护工作量和费用也大大降低。另外，路基用PS泡沫板还可以采用包装材料的回收料来制作，为包装废弃物寻找了一个合理的去处。尽管我国开发路基用聚苯乙烯泡沫板材才刚刚起步，但在沪宁高速苏州段路基上的应用已经为我们展示了良好的市场前景。 ??? 高等级公路防护栏也是塑料及其复合材料应用的一个重要方面。现在高等级公路使用的防护栏多用钢材制成，但钢护栏自重大，安装维修不方便；耐腐蚀性差，易受汽车尾气的严重侵蚀；标识能力差，且耐撞击性能也有待提高。所以，现在很多国家都在大力研究塑料复合材料护栏，并已经取得了一些突破性进展。玻璃纤维增强塑料(GFRP)强度高，刚度小，受撞击