新闻资讯
联系我们

沈阳拓普新材料有限公司

公司地址:辽宁省沈阳市沈北新区兴农路35号

邮编:110014

总经理:柳俊峰

财务电话:024-22906679

销售电话:024-22902706

公司传真:024-22902706

网址: www.shytop.net

邮箱:sytop@vip.163.com

阿里巴巴国内网站:sytop.1688.com

阿里巴巴国际网站:topmaterial.en.alibaba.com

新闻资讯
您的当前位置:首页>>新闻资讯
金属基复合材料 TIME: 2019-10-02
与聚合物基复合材料相比,金属基复合材料( MMC)除了具有高比强度、高比模量和低热膨胀系数等相似的特点外,还具有许多聚合物基复合材料不具备的优异的物理性能和力学性能。如它的横向强度与刚度高,耐磨损,尺寸稳定性好,可承受更高的温度;同时它还防燃,不吸潮,导热性与导电性优异,抗辐射性能好,而且在使用时不放出气体。因此,MMC从20世纪60年代以来得到了令人瞩目的发展,成为各国高新技术研究开发的重要领域,已在航空航天、军事领域及汽车、电子仪表等行业中显示出了巨大的应用潜力。MMC的一个有别于其他材料的特点是:可根据具体需要设计组分、性能,有针对性地小批量生产MMC的产品。早期的研究工作主要集中在连续纤维增强物(这个领域中的工作目前仍在进行),但由于连续纤维的高成本、复杂的制备过程,制造的局限性使得它难以推广应用;这就导致了非连续纤维增强复合材料研究的迅速发展,特别是短纤维和陶瓷颗粒增强复合材料。其中颗粒增强的MMC,尤其是碳化硅颗粒增强的复合材料,因其制造成本低,可用传统的金属加工工艺如铸造、挤压、轧制、焊接等进行加工,故成为MMC发展的主要方向之一。与聚合物基复合材料相比,金属基复合材料( MMC)除了具有高比强度、高比模量和低热膨胀系数等相似的特点外,还具有许多聚合物基复合材料不具备的优异的物理性能和力学性能。如它的横向强度与刚度高,耐磨损,尺寸稳定性好,可承受更高的温度;同时它还防燃,不吸潮,导热性与导电性优异,抗辐射性能好,而且在使用时不放出气体。因此,MMC从20世纪60年代以来得到了令人瞩目的发展,成为各国高新技术研究开发的重要领域,已在航空航天、军事领域及汽车、电子仪表等行业中显示出了巨大的应用潜力。MMC的一个有别于其他材料的特点是:可根据具体需要设计组分、性能,有针对性地小批量生产MMC的产品。早期的研究工作主要集中在连续纤维增强物(这个领域中的工作目前仍在进行),但由于连续纤维的高成本、复杂的制备过程,制造的局限性使得它难以推广应用;这就导致了非连续纤维增强复合材料研究的迅速发展,特别是短纤维和陶瓷颗粒增强复合材料。其中颗粒增强的MMC,尤其是碳化硅颗粒增强的复合材料,因其制造成本低,可用传统的金属加工工艺如铸造、挤压、轧制、焊接等进行加工,故成为MMC发展的主要方向之一。
新型制备方法包括:原位自生成法、物理气相沉积法、化学气相沉积法、化学镀法、电镀法及复合镀法等。1.原位自生成法      原位自生成法是指在复合材料制造过程中,增强体在基体金属内部自己生成和生长的方法。原位法包括定向凝固法和反应自生成法。前者指增强材料以共晶的形式从基体中凝固析出,后者则是指增强体由加入的元素相互反应生成,或通过合金熔体中的某种组分与加入的元素或化合物反应生成获得。原位自生成复合材料中基体与增强材料间的相容性好,界面清洁干净、结合牢固,特别是当增强材料与基体之间有共格或半共格关系时,能非常有效地传递应力,界面上不生成有害的反应产物,因此这种复合材料有较优异的力学性能,特别是高温力学性能。 (1)定向凝固法定向凝固法制造定向凝固共晶复合材料,要求合金成分为共晶或接近共晶成分,起初主要是二元合金,后扩展至三元单变度合金,以及有包晶或偏晶反应的两相结合。工艺过程主要是:合金原料在真空或惰性气体中通过感应加热熔化,控制冷却方向(例如均匀地以一定速率将感应线圈向一个方向移动),进行定向凝固,析出的共晶相沿凝固方向整齐排列,其中连续相为基体,类似纤维的条状或片层状的分散相为增强体。定向凝固法的特点是:在定向凝固共晶复合材料中,纤维/基体界面有最低的能量,即使在高温下也不会发生反应,因此适于用作高温结构(如发动机叶片和涡轮叶片)材料。常用的基体金属为镍基和钴基合金,其增强材料主要是耐热性好、热强度高的金属间化合物。定向凝固共晶复合材料存在的主要问题是:为了保证对微观组织的控制,需要非常低的共晶生长速率,可选择的材料体系有限,共晶增强材料的体积分数也无法调整。(2)反应自生成法反应自生成法是20世纪80年代后期发展起来的制备金属基复合材料的有效方法。又分为金属定向氧化的Lanxide法、XD法和液相反应自生成法,这些方法的共同特点是增强材料在基体中通过反应形成,而不是外加。1))Lanxide法:Lanxide法是由Lanxide公司开发的,其中之一是定向氧化法,即将氧气通入铝熔体中,与之反应生成Al203,弥散在金属铝熔体中,成为增强材料。此过程的关键是从Al2 03的均匀分布。Lanxide法的另一种方法称为PRIMEX法,即将金属或合金锭置于石墨模中的陶瓷预制件上,将它们一起在氮气氛中加热到金属或合金的熔点以上,熔体金属自发地浸渗到陶瓷预制件中。2) XD法:XD法是Martin Marlatta公司研究成功的一种固相反应自生成法,也称自蔓延高温合成(SHS)法。将预期构成增强材料(通常为金属间化合物)的两种组分(元素)的粉末与基体金属粉末均匀混合,然后加热到反应温度以上使之发生化学反应,生成粒径1μm以下、均匀分布的弥散颗粒,依靠反应放出的热量使反应继续下去,获得金属基复合材料。用这种方法能制造SiC、TiC、T182、TiN等颗粒增强的铝基、钛基、镍基以及NiAl、TiAl等金属间化合物基复合材料。3)液相反应自生成法:液相反应自生成法的基本原理是在熔融金属基体中加入或通入能生成某种颗粒的元素或化合物,在一定温度发生反应,生成细小弥散的颗粒,形成复合材料。如在铝熔体中加入钛元素,形成Al_- Ti合金,加入碳或通入碳氢化物,与铝中的钛反应生成TiC颗粒。颗粒的大小、数量与工艺过程、反应元素加入量等密切相关。液相反应自生成法适用于铝、镁、钛等基体复合材料的制造。2.物理气相沉积法物理气相沉积的实质是材料源的不断汽化和在基材上的冷凝沉积,最终获得涂层。传统的物理气相沉积过程中不发生化学反应,但经过改进后有时也通入反应气体,在基材上生成化合物。物理气相沉积分为真空蒸发、溅射和离子涂覆三种,是成熟的材料表面处理方法,后两种也曾在实验室中用来制备金属基复合材料的预制片(丝)。物理气相沉积法尽管不存在界面反应问题,但其设备相对比较复杂、生产效率低,只能制造长纤维复合材料的预制丝或片。如果是一束多丝的纤维,则涂覆前必须先将纤维分开,而这是目前尚未能很好解决的问题。因此,物理气相沉积法目前并未正式用来制造金属基复合材料,但有时被用来对纤维作表面处理,如涂覆金属或化合物涂层。3.化学气相沉积法化学气相沉积法是化合物以气态,在一定的温度条件下发生分解或化学反应,分解或反应产物以固态沉积在工件上得到涂层的一种方法。最基本的化学气相沉积装置有两个加热区:第一个加热区的温度较低,维持材料源的蒸发并保持其蒸气压不变;第二个加热区温度较高,使气相中(往往以惰性气体作载气)的化合物发生分解反应。用化学气相沉积法只能得到长纤维复合材料预制丝,大多数的基体金属只能用它们的有机化合物作材料源,如铝的有机化合物三异丁基铝,价格昂贵,在沉积过程中的利用率低,因此在早期曾用来作对比试验,并无实用价值。但这种方法可用来对纤维进行表面处理,涂覆金属涂层、化合物涂层和梯度涂层,以改善纤维与金属基体的润湿性和相容性。
大型铸钢件的强度与锻钢件接近,而且没有氢的危害问题;但有其不足之处,如塑性和韧性较差,且内部组织和化学成分不均匀,导热性较差,甚至存在一定的铸造缺陷等。因此,热处理工艺设计时,应考虑到大型铸件的这些弱点带来的不利影响,如因晶粒粗大和铸造缺陷可能引发热处理裂纹,成分不均匀带来性能不均匀等。       大型铸件的热处理方法主要有预备热处理的扩散退火、软化退火、去应力退火和最终热处理的正火和中、低回火,以及淬火和高温回火(调质)等。确定热处理工艺参数时,可参考相同钢号的过冷奥氏体等温转变图、过冷奥氏体连续冷却转变图和淬透性曲线等。下面,以实例介绍大型铸件的热处理工艺设计。        (1)零件名称和所用材料  大型齿轮轴所用材料为ZG35CrMoV。        (2)零件用途及结构特点  该大型齿轮轴用于150t炼钢转炉炉体的90°翻转。其结构参数:直径为Φ850~Φ1050mm,长度为3870mm,重量为24.5t,为不等截面的阶梯轴。        (3)工作状态和承载特点  从零件结构和用途以及所用材料特点中,可以看出该大型齿轮轴的承载特点为低速重载。因此,该齿轮轴要求具有足够的强度(扭转应力、弯曲应力、切应力与对应的强度比值均不得大于0. 55),并具有一定的塑性和韧性等良好的综合力学性能。        (4)热处理工艺性分析  该齿轮轴作为低速运转的重载零件以强度为主,兼备一定的韧性和塑性。因此,用ZG35CrMoV钢制造可以满足使用性能要求。同时,ZG35CrMoV钢比同样成分的35CrMoV锻钢的原料成本和加工费用低很多。不过,热处理工艺设计时应考虑到铸态成分和组织的不均匀性会带来性能的不均匀。另外,由于大型铸件存在一定的内部缺陷,热处理加热和冷却过程易于产生较大内应力,甚至裂纹,因此,各种热处理的加热速度和冷却速度均应重点考虑。如果最终热处理是淬火和回火,则淬火前应进行充分退火;如果是调质状态下使用,则调质的淬火加热温度可适当降低些。        (5)热处理工艺方法和工艺参数的设计        1)热处理工艺方法的确定:为了改善铸态成分和组织的不均匀性,应进行均匀化退火;将调质处理作为该齿轮轴的最终热处理,以获得285~269HBW的硬度较适合其使用性能。        2)大型齿轮轴的制造工艺路线:均匀化退火→热轧→正火+高温回火→机械粗加工→调质→机械精加工→成品。        3)热处理工艺参数的设计:均匀化退火工艺曲线如图10-10a所示,调质工艺曲线如图10-10b所示。  图10-10    150t转炉大型齿轮轴的热处理工艺曲线       a)均匀化退火b)调质处理       4)所用设备:上述各项热处理工艺方法在RT-90-10型台车式电阻炉中进行。   5)处理结果:表面硬度为285~269HBW。
共54条  每页3条  页数:3/18   首页 上一页 1 2 3 4 5  ... 下一页 尾页 
联系我们  Contact us

公司地址:辽宁省沈阳市沈北新区兴农路35号

总经理:柳俊峰

财务电话:024-22906679

销售电话:024-22902706                               公司传真:024-22902706

网址:http:// www.sytop.cn/                          邮箱:sytop@vip.163.com

阿里巴巴国内网站:http://sytop.1688.com     阿里巴巴国际网站:http://topmaterial.en.alibaba.com/


Copyright © http://www.sytop.cn/ 沈阳拓普新材料有限公司     技术支持: 凯鸿科技