工程材料网络课程 6 复合材料 6.2 复合材料的基体

1、金属材料

金属基复合材料学科是一门相对较新的材料学科，金属基体的选择对复合材料的性能有决定性作用。金属基体的密度、强度、塑性、导热性、导电性、耐热件、抗腐蚀性等均将影响复合材料的比强度、比刚度、耐高温、导热、导电等性能。基体材料成分的正确选择对能否充分组合和发挥基体金属和增强休的性能、特点，获得预期的优异综合性能，满足使用要求十分重要。

（1）金属基复合材料的使用要求

（2）金属基复合材料组成特点

（3）基体金属与增强物的相容性

增强纤维进行表面处理,在金属基体中添加其他成分 选择适宜的成型方法缩短材料在高温下的停留时间等。

碳纤维增强铝基复合材料中在纯铝中加入少量的Ti，Zr等合金元素可明显改善复合材料的界面结构和性质，大大提高复合材料的性能。铁、镍等元素是促进碳石墨化的元素，用铁、镍作为基体，碳（石 墨）纤维作为增强物是不可取的。Ni，Fe元素在高温时能有效地促使碳纤维石墨化，破坏了碳纤维的结构，使其丧失了原有的强度，使复合材料性能恶化

①用于450℃以下的轻金属基体 目前最广泛、最成熟铝基和镁基复合材料，用于航天飞机、人造卫星、空间站、汽车发动机零件、刹车盘等:铝及其合金;镁及其合金等。

②用于450~700℃的复合材料的金属基体钛合金具有比重轻、耐腐蚀、耐氧化、强度高等特点，可在450～700℃使用，用于航空发动机等零件：钛及其合金

③用于1000℃以上的高温复合材料：基体主要是镍基、铁基耐热合金和金属间化合物。较成熟的是镍基、铁基高温合金，金属间化合物基复合 材料尚处于研究阶段。

功能用金属基复合材料的基体

要求材料和器件具有优良的综合物理性能，如同时具有高力学性能、高导热、低热膨胀、高导电率、高抗 电弧烧蚀性、高摩擦系数和耐磨性等。单靠金属与合金难以具有优良的综合物理性能，而要靠优化设计和先进制造技术将金属与增强物做成复合材料来满足需求。例如，电子领域的集成电路，由于电子器件的集成度越来越高，单位体积中的元件数不断增多，功率增大，发热严重，需用热膨胀系数小、导热性好的材料做基板和封装零件，以便将热量迅速传走，避免产生热应力，来提高器件可靠性。

目前，功能金属基复合材料（不含 双金属复合材料）主要用于微电子技术的电子封装、高导热和耐电弧烧蚀的集电材料和触头 材料、耐高温摩擦的耐磨材料、耐腐蚀的电池极板材料等。主要的金属基体是纯铝及铝合金、纯铜及铜合金、银、铅、锌等金属。

2、陶瓷材料

陶瓷是金属与与非金属的固体化合物，以离子键（如MgO、Al2O3）、共价键（金刚石、Si3N4、BN）以及离子键和共价键的混合键结合在一起。陶瓷材料的显微结构通常由晶相、玻璃相和气相（孔）等不同的相组成。

传统上，陶瓷材料是指硅酸盐类材料，如陶器和瓷器，也包括玻璃、搪瓷、耐火材料、砖瓦等；现今意义上，陶瓷材料是指各种无机非金属材料的通称。

2.1陶瓷的分类

按陶瓷用途来分类

按陶瓷制品的坯体结构及其相应的基本物理性能的不同来分类

2.2传统陶瓷

传统陶瓷是以粘土、长石和石英等天然原料，经过粉碎、成型和烧结制成，主要用作日用、建筑、卫生以及工业上应用是绝缘、耐酸、过滤陶瓷等 。