世界各国竞相研究开发这类材料,从材料的制备工艺、微观组织、力学性能与断裂特性等
角度进行了许多基础性研究,取得了显著成绩。目前,各国相继进入了碳化硅颗粒增强铝
基复合材料的开发与应用阶段,在美国和欧洲发达国家,该类复合材料的工业应用已开始,
并且被列为2l 世纪新材料应用开发的重要方向。
1.2.2 SiC增强 Al基复合材料研究现状与应用
作为结构材料,碳化硅铝复合材料已被大规模应用于直升机旋翼系统上。英国航天金
属基复合材料公司(AMC)采用机械合金化粉末冶金法研制出了高刚度、耐疲劳的碳化
硅铝复合材料,已成功地应用于法国 Eurocopter公司生产的EC-120 新型民用直升机。美
国DWA 公司的25%SiCp/6061Al复合材料仪表支架已用于 Lockheed 飞机上的电子设备,碳化硅网眼陶瓷增强铝基复合材料研究4
BP公司研制的 SiCp/2124A1 自行车框架也已经在 Raleigh’s赛车上使用。
作为仪表级材料,由于其具有高刚度、低密度、高微屈服强度、低热膨胀系数、好的
导热性和尺寸稳定性,早在 1985 年,美国就采用碳化硅铝复合材料制成导弹惯性器件仪
表壳体,用来替代铍合金和铝合金,并发展为继铝合金、铍合金之后的第三代航天惯性器
件。1985 年以后,这种材料迅速应用到航天飞机、导弹和卫星等航天器的零部件上。
作为光学材料,国外用碳化硅颗粒增强铝基复合材料制作轻量化光学反射镜。1987~
1988 年美国ACMC公司与亚利桑那大学光学研究中心合作,采用碳化硅颗粒增强铝基复
合材料研制成超轻量化(ULW)空间望远镜(包括结构桁架部件与反射镜)和坦克激光
反射镜。该 ULW空间望远镜的主镜直径 0.3m,整个望远镜仅重 4.54kg。
作为电子材料,LEC 公司生产的碳化硅铝复合材料 1996 年应用于 GM 电动汽车和
EV1 客车上,替代了Cu/W合金。1997 年用该材料制作IRIDI.UMO 的系统部件,应用于
Momrola 公司发射的卫星上,并决定以后 70 多颗卫星均使用该材料。这一应用是电子级
颗粒增强铝基复合材料发展的新的里程碑。
作为耐磨材料,Alcan 公司生产的碳化硅铝复合材料汽车刹车片已于 1995 年由福特
汽车和丰田汽车正式投入使用。Lanxide 公司生产的碳化硅铝复合材料汽车刹车片,于
1996 年投入批量生产,日产量 1000 片。
1.3 网眼陶瓷/金属基复合材料
1.3.1 网眼陶瓷/金属基复合材料概况
网眼陶瓷/金属复合材料是近年发展起来的陶瓷/金属复合材料的一种材料结构形式,
即增强体(陶瓷)在三文空间连续(连通), 基体(金属)也在三文空间连续(连通), 增强体(陶
瓷)与基体(金属)在空间呈交织网络结构。它具有显著的优点或特点:由于增强体(陶瓷)
在三文空间连续(连通), 有利于将集中在点或面上的应力迅速地在空间体范围内分散和传
递, 因而可以大幅度地提高复合材料的承载能力或抗冲击能力;由于基体(金属)在三文
空间连续(连通),使得对复合材料的整体增韧效果大幅度增强;由于增强体(陶瓷)与基体
(金属)在空间呈交织的双连续三文网络结构, 使得增强体(陶瓷)与基体(金属)的结合得到
大幅度改善;同时,这种复合结构形式既利用了陶瓷的高硬度、高模量、高强度, 低密
度又能更好地利用金属的韧性和吸波作用。
网眼陶瓷/金属基复合材料的金属相可以是金属或合金,如Al、Mg、Cu、Ni、Fe及
其合金,还可以是NiAl、TiAl3等金属间化合物及其他添加了增强相的金属基复合材料。
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