第五章复合材料基体(Matrix)材料 二、金属
二、金属
1、用于450 C以下的轻金属基体(铝、镁及其合金)
1-1 铝及其合金:
面心立方结构,无同素异构转变。熔点为660C,密度2.7g/cm3。塑性优异,导热、导电性能好;化学活性高,强度不高。铝合金中常用的合金元素有铜、镁、锌、锰和硅等。 可分变形铝合金和铸造铝合金(Z L)。变形铝合金可分为: 防锈铝(LF)、硬铝(LY) 、超硬铝(LC)、锻铝(LD)。
固溶处理:是指通过加热使合金中第二相完全溶入相中,并通过扩散均匀化,以固溶强化方式强化合金。
淬火:是指固溶处理后用水或其它介质将合金急冷至室温,获得大饱和度的均匀固溶体。介稳定的第二相(过渡 相)并弥散分布。通过时效铝合金的强度和硬度明显提高。
时效处理:指通过过饱和度固溶体的分解,析出介稳定的第二相(过渡 相)并弥散分布。通过时效铝合金的强度和硬度明显提高。

1-2 镁及其合金:
镁具有密排六方结构,密度为 1. 74g / cm3。镁的强度和模量都很低,但比强度、比模量较高。其室温和低温塑性较低,但高温塑性好,可进行各种形式的热变形加工。
镁的合金化也是利用固溶强化和时效强化来提高合金的常温和高温性能。其合金化元素有铝、锌、锆、锰和稀土等。镁合金主要有Mg-AL-Zn系和Mg-Zn-Zr系,分变形镁合金和铸造镁合金。


2、用于450-700℃ 复合材料的金属基体(钛及其合金)
钛的密度为4.51g/cm3 ,熔点1678℃,热膨胀系数7.3510-6/K,导电和导热性差,耐腐蚀性良好。 钛有两种同素异构结构。882.5℃以下为密排六方结构(α-Ti);882.5℃ 以上至熔点为体心立方结构(β-Ti)。

3、用于1000 C高温复合材料的金属基体
3-1 高温合金
高温合金是铁基、镍基和钴基高温合金的总称,在高温下具有很的持久、蠕变和疲劳强度。为了获得高强度与高蠕变抗力,合金元素必须保证产生在高温下强而稳定的显微组织。强化方式:固溶强化、弥散强化和析出硬化。
例如:奥氏体基体和弥散分布于其中的强化相形成高温合金。
其中:强化相可以是碳化物相、金属间化合物相或稳定化合物质点。
铁基高温合金:可做中温使用的另部件,如700℃以下使用的发动机涡轮盘,作为高温板材的固溶强化型铁基高温合金的使用温度在 900℃以下。

镍基合金:用来制造使用温度更高的、受力苛刻的热端部件,如涡轮叶片、导向叶片、燃烧室等。
钴基高温合金广泛用作导向叶片,具有良好的抗热腐蚀性和抗冷热疲劳性能。
3 - 2 金属间化合物 ( Intermetallic Compound )
概念:金属与金属或金属与类金属之间形成的中间相化合物。决定金属间化合物相结构的主要因素有电负性、尺寸因素和电子浓度等。金属间化合物可分结构金属间化合物和功能金属间化合物两大类。常见 AB、A2B、A3B、A5B3、A7B6型等化合物;根据组成元素,可分为铝化物、硅化物和铍化物。
金属间化合物晶体结构虽然复杂,但从原子结合上仍具有金属特性。然而其电子云分布并非完全均匀,存在一定方向性,具有某种程度的共价键特征,导致熔点升高及原子间键出现方向性。金属间化合物往往具有一定的固溶度,偏离当量成分,有序度降低,缺陷增加。
例如:Ti-Al系金属间化合物具有低密度、高强度、高刚度、以及良好的高温、抗蠕变和抗氧化性能。Ti-Al系金属间化合物一般分 2-Ti3Al和- TiAl两类。








































