给金属和陶瓷补强

以树脂为基体的复合材料只能在 350℃以下的温度使用,如果能以金属为基体,用耐高温的纤维补强,就可以得到强度高于金属、耐更高温度的新型材料。

用碳纤维,碳化硼、碳化硅纤维与金属镁、铝、钛、铜等复合,复合材料强度高、刚性强,耐磨损。因为造价贵,工艺复杂,目前还未进入实用阶段,一些发达国家仍在进行研究。

把碳化硅颗粒掺到铝合金中,得到的复合材料比重只有钢的三分之一,钛合金的三分之二;强度高于中碳钢、接近钛合金。与铝合金比较,比重没

有增加,强度、耐磨性都提高了。显然,碳化硅起到了增强效果,这种不是用纤维而是用颗粒作增强材料的复合物叫颗粒增强材料。碳化硅是一种新型陶瓷,我们在前面已经谈到。

铝的来源丰富,价格不高,比重小,通过增强以后能达到钛合金的强度, 很有意义,因此铝基增强材料在目前占主导地位。以铜和镁为基体的复合材料也在快速增长。在美国的一项国家航空航天计划中,以金属间化合物为基质进行增强,预计到下世纪初将达到仅次于铝基复合材料的地位。

陶瓷能在一千度以上保持高强度、高硬度,高的耐腐蚀性,是作燃气轮机叶片、刀具、汽车引擎等初温下工作机械的最佳材料,但是陶瓷脆性大, 吸收冲击的能量的能力差,裂纹扩展快。克服陶瓷脆性的一个有效办法就是用纤维或颗粒补强,制成陶瓷基复合材料。

用作补强体的有陶瓷纤维、晶须、颗粒。将碳化硅颗粒或须晶,掺混到其它陶瓷的粉体中,成型、烧结后得到的陶瓷就是一种复合材料。因为碳化硅也是一种陶瓷,所以也称为复相陶瓷。在这种陶瓷中,碳化硅起到了很好的增强效果,使复合后的陶瓷韧性大大增强了。

陶瓷复合材料能够克服陶瓷的裂纹敏感性和易于断裂的弱点,使陶瓷在刀具、航空航天部件,发动机等领域正在或即将得到应用。