金属基复合材料的组成特点

由于增强体的性质和增强机理的不同,在基体材料的选择原则上有很大的差别,对于连续纤维增强金属基复合材料,纤维是主要的承载物体,纤维本身具有很高的强度和模量,如高强度碳纤维最高强度已达到7000MPa,超高模量石墨纤维的弹性模量已达到9000GPa,而金属基体的强度和模量远远低于纤维的性能,因此,在连续纤维增强金属基复合材料中基体的主要作用是以充分发挥增强纤维的性能为主,基体本身应有较好的塑性,且与纤维有良好的相容性,而不是要求基体本身有很高的强度,如碳纤维增强铝基复合材料中纯铝或含有少量合金元素的铝合金作为基体比高强度铝合金要好得多,高强度铝合金做基体组成的复合材料强度反而低。在研究碳/铝复合材料基体合金优化过程中,发现铝合金的强度越高,复合材料的性能越低,这与基体与纤维的界面状态、脆性相的存在、基体本身的塑性有关。

但对于非连续增强(颗粒、晶须、短纤维)金属基复合材料,基体是主要的承载物,基体的强度对非连续增强金属基复合材料具有决定性的影响。因此要获得高性能的金属基复合材料必须选用高强度的铝合金为基体,这与连续纤维增强金属基复合材料基体的选择完全不同。如颗粒增强铝基复合材料一般选用高强度的铝合金为基体,如 A365、6061、7075等高强度铝合金。

总之,针对不同的增强体系,要充分分析和考虑增强体的特点来正确选择基体合金。

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