SiC纤维增强钛基复合材料工艺设计

目录摘要1

1 引言1

1.1 纤维增强钛基复合材料的性能特点以及应用前景1

1.2 复合材料体系的选择2

1.2.1 基体的选择2

1.2.2 增强体的选择3

1.3 本工艺设计的研究内容与目标3

2 纤维及基体的表面处理3

2.1 SiC纤维的表面处理3

2.2 基体Ti-6Al-4V合金箔的表面处理4

3 箔一纤维一箔法（Foil-fiber-foil method）

制备SiC/Ti-6Al-4V复合材料工艺设计4

3.1 工艺原理4

3.2 优缺点4

3.3 工艺流程图5

3.4 具体步骤5

3.4.1 材料预处理5

3.4.2 编制纤维布5

3.4.3 热压复合5

3.5 热压复合工艺5

3.5.1 温度5

3.5.2 压力5

3.5.3 保温保压时间6

4 浆料带铸造法（Sluny tape casting method）

制备SiC/Ti-6Al-4V复合材料工艺设计6

4.1 工艺原理6

4.2 优缺点6

4.3 工艺流程图6

4.4 具体步骤7

4.4.1 选择粘结剂7

4.4.2 细化纯Ti粉7

4.4.3 编制纤维布7

4.4.4 制备预制体7

4.4.5 真空除气及热压复合8

5 纤维涂层法（Matrix eoatednber method）

制备SiC/Ti-6Al-4V复合材料工艺设计8

5.1 工艺原理8

5.2 优缺点8

5.3 工艺流程图9

5.4 具体步骤9

5.4.1 靶材的制作与增强体纤维的缠绕9

5.4.2 溅射涂层9

5.4.3 涂层纤维的堆垛与填装9

5.4.4 真空封焊和热等静压10

5.5 溅射工艺10

5.5.1 反溅射时间10

5.5.2 溅射功率10

5.5.3 工作气压10

5.6 热等静压工艺11

6 总结11

致谢11

参考文献12

SiC纤维增强钛基复合材料的工艺设计

摘要：本文进行的材料工艺设计选择Ti-6Al-4V合金作为基体，SiC作为增强体，以材料的结构性能要求确定了设计目标。首先介绍了纤维增强钛基复合材料的性能特点和应用前景。通过大量查

阅文献，确定了SiC增强钛基复合材料的三种工艺方案，分析了三种工艺的原理以及优缺点，详

细介绍了三种方案的工艺流程。最后对SiC纤维增强钛基复合材料的工艺设计方案进行了总结。

关键词：纤维增强；箔一纤维一箔法；浆料带铸造法；纤维涂层法；工艺设计

Process Design of Fabrication of Titanium Matrix Composites Reinforced with SiC Fiber

Abstract:The design of composite material is based on titanium,and intensifying material is SiC,using structural properties of the materal to determine the design goals.Firstly,paper gives a genaral introduction about the performance charactertistics and application prospect.Through a lot of

literature,the three scheme of design of titanium matrix composites reinforced with SiC fiber is determined,and analysing the mechanism of three preparation methods and their advantages and disadvantages ,the process charts of scheme is introduced in detail.Finally,making a summary of scheme

of process design of fabrication of titanium matrix composites reinforced with SiC fiber.

Key words:Fiber reinforced; Foil-fiber-foil method ; Sluny tape casting method ; Matrix eoatednber method ; Process Design

1 引言

1.1纤维增强钛基复合材料的性能特点及应用前景

用纤维增强常规钛合金所制成的复合材料（TMC）具有比常规钛合金更高的比强度、比刚度

以及良好的抗高温（可以在高于600℃的环境中使用）、耐腐蚀性能，为基体钛合金所无法比拟，因此在航空航天、汽车等领域有着广阔的应用前景[1]。可满足未来航空航天所需可耐更高温度、

更高负载的要求，尤其适合于新一代航空涡轮发动机对高温机械性能的追求，有望用于未来先进

航天飞机的蒙皮、刚性件和高性能发动机部件上，若用作发动机的转子、风扇叶片和盘件的制造

材料，可以使得发动机减重30%[2,3]。

1.2复合材料体系的选择

1.2.1基体的选择

复合材料就是兼有复合体系各组元或组分的优点，又能克服各自的缺点，所以新合成的复合

材料具有比各组元或组分更加优异的使用性能。做为连续SiC纤维增强钛基复合材料的钛合金基

体，必须能与高强度SiC纤维结合，失配性较小，而且在加载过程能起到传递载荷的作用，韧性

基体与脆性纤维形成弹塑界面可以弱化纤维的脆性，从而改善材料的性能，满足材料更加苛刻的

使用环境[23]。

理论上，α型、β型和α＋β型钛合金均可做为复合材料基体（钛合金一般按合金元素加入后

在退火组织中的作用，分为α 型、β 型和α+β 型三类）。钛合金同纯钛相比强度得到了显著地提高，因此钛合金的比强度高于其他常用金属材料，这也是钛合金作为金属基复合材料基体的重要

原因。Ti-6Al-4V 属于α＋β 型钛合金，其具有较高的强度和良好的塑形，蠕变抗力和热稳定性好，是优良的金属基复合材料基体材料[4]。

1.2.2增强体的选择

钛基复合材料通过将基体钛合金的塑性和成型性与增强体纤维的优越承载能力和刚性相结合

来改善材料的性能。因此，在钛基复合材料中，增强纤维的性能和体积分数很大程度上影响着钛

基复合材料的力学性能。做为承载主体的强化纤维应在不低于1000℃时仍具有较高的比模量和比

强度，并且与钛合金基体之间应具有较好的热机械相容性 (如化学相容性、热膨胀系数匹配性

等)[5,6,7]。通常，复合材料中纤维体积含量在25~45%范围内，比较理想的为35%[8-11]，在给定纤维体积分数的情况下，使用粗纤维可以增加纤维间的距离，从而有利于降低纤维在复合固结过程中

产生径向裂纹的倾向和充分发挥钛基体的韧性作用。

SIC纤维是以C和Si为主要成分的一种陶瓷纤维，具有更为优异的低密度、低热膨胀系数、

高强度、高硬度、高模量、高的热稳定性以及对氧化和蠕变的良好抗力[12,13,14]。在1000℃以下，

其力学性能基本上不变，可以长期使用；当温度超过1300℃时，其性能才开始下降。

1.3本工艺设计的研究内容与目标

本文从SiC纤维增强钛基复合材料的性能特点出发，对该复合材料的制备工艺进行研究，分

析箔-纤维-箔法、浆料带铸造法、纤维涂层法三种制备工艺的原理、优缺点以及工艺参数对材料

性能的影响，确定三种工艺设计流程。目的是设计并优化SiC纤维增强钛基复合材料的制备工艺。2纤维及基体的表面处理

2.1SiC纤维的表面处理

SiC 纤维作为 Ti 基复合材料的增强相时，由于在高温下，Ti 及 Ti 合金的化学活性很高，极

易与 SiC 发生明显的界面化学反应，不但使纤维表面形成一些缺陷，令纤维性能下降，另外也易

生成脆性物质，易使制得的复合材料的性能下降。在 SiC 纤维表面沉积上一层障碍涂层是较为有

效易行的方法[15]。

涂层在基体及纤维的界面起着阻挡层、缓冲层及反应层等作用。即涂层可以与基体发生适度

的反应，提高界面结合强度；同时也可阻止或延缓界面过度反应，起到保护纤维的作用，以改善

基体与纤维之间的化学相容性。另外，涂层也能在界面提供过渡层，以缓和因纤维和基体热膨胀

系数及弹性模量等的不同而产生的界面残余热应力，改善基体与纤维的物理相容性[16]。

TiN 化学结构是由金属键、离子键及共价键混合而成的，因而 TiN 涂层既具有共价化合物高

熔点、高硬度、耐腐蚀等特点，又具备金属化合物的良好热导性和电导性，逐渐成为应用日益广

泛的涂层材料[16]。

采用阴极磁过滤等离子体沉积技术在 SiC 纤维上进行涂 TiN 处理。具体的方法是将 SiC 纤维

放置在多功能真空快速反应平台的镀膜室中，通入高纯氮气和高纯氩气，接着触发阴极高纯钛靶

从而产生大量钛蒸气，氮气与钛蒸汽反应生成 TiN 并在氩气放电形成的等离子体区中加速前进沉

积在 SiC 表面。

2.2基体Ti-6Al-4V合金箔的表面处理

与纤维表面处理复杂的流程相比，基体箔材的表面处理方法比较单一，流程简单，易于实现。常见的方法有有机溶剂清洗法、热氢处理及酸洗法、磷化处理法等。为降低热压时纤维的损伤，

可以对基体材料进行增塑预处理。有研究者认为[17]，热氢处理对α+β 型 Ti 合金，如 Ti-6Al-4V 的塑性有所提高。

最常见的方法是有机溶剂清洗法。首先利用粒度为2000 目的砂纸，轻轻打磨箔材表面，去除表面粘附的污物、油质及氧化皮等，之后在丙酮试剂浸泡 2-3 分钟，最后再用超声波清洗技术使

用高纯酒精彻底清洗 5 分钟左右[18]。

由于钛的化学活性活泼，钛合金在高温下可以和大多数的增强纤维发生化学反应，生成有害

的界面反应产物对复合材料的性能造成严重损害，且 Ti 及 Ti 合金的熔点远远高于 SiC 纤维，故

纤维增强钛基复合材料只能用固相法制备[19]。

3箔一纤维一箔法(foil-fiber-foil method)制备SiC/Ti-6Al-V复合材料工艺设计

3.1工艺原理

将纤维逐根用金属丝或带交叉编织，或用有机粘接剂将纤维固定在钛合金箔上，然后将钛合

金箔与编织好的纤维逐层叠放，经真空热压（VHP）或热等静压（HIP）成形。若用有机粘接剂

固定纤维，在成形前需用真空除气法去除有机粘接剂[20]。

图3-1 箔-纤维-箔法原理图

3.2优缺点

箔-纤维-箔法的优点是：微观组织可控，化学成分准确，杂质含量低。缺点是：钛合金箔价

格高，可用的合金有限制，纤维分布不均，易产生开裂，复杂形状零部件制备困难且质量难以保证,容易引入杂质等。

3.3工艺流程图

材料预处理编制纤维布热压复合

图3-2 箔-纤维-箔法工艺流程图

3.4具体步骤

3.4.1材料预处理

为了减少复合材料中的杂质，SiC 纤维在制备复合材料之前，要在高纯酒精试剂中，经过超

声波清洗去除表面污物，时间约 5 分钟。基体箔材也要进行如前文所述的表面处理。

3.4.2编制纤维布

将SiC 纤维用金属丝编制成单向纤维布，利用金属丝的目的是为了保证纤维之间平行、等距、不搭接。

3.4.3热压复合

将五层箔材与四层纤维布叠层铺设，置于高强石墨模具中，在真空热压炉中热压复合。

3.5热压复合工艺

FFF 法制备过程中，最重要的步骤是热压复合。此过程包含箔材通过纤维间隙的扩散浸渗以

及箔材间的连接。因此，温度、压力及保温保压时间要选择适当。

3.5.1温度

如果温度过低，则钛合金未达到软化状态无法进行浸渗；而温度过高，则钛合金与 SiC 纤维

之间的化学反应将非常剧烈。

3.5.2压力

如果压力低，则箔材无法通过硬度较高的 SiC 纤维而进行连接；压力过大，则纤维表面将因

强烈的外力挤压而产生损伤甚至碎断。SiC f/Ti 复合材料的制备压力从 30MPa-200MPa 范围内都有。

3.5.3保温保压时间

保温保压时间的选择应以能够保证基体的蠕变能够充分进行，而又不至于造成晶粒长大等不

利现象。

故这三个参数要选择适当，尽量地减少制备缺陷。

4浆料带铸造法(sluny tape casting method) 制备SiC/Ti-6Al-V复合材料工艺设计

4.1工艺原理

将合金粉末和有机粘接剂混合并涂在平行排列的纤维上做为前驱体(pre一cursor)，多层叠放

并经真空热压或热等静压成型，在成型前用真空除气法去除有机粘接剂[21]。

图4-1 浆料带铸造法原理图

4.2优缺点

浆料带铸造法简单易行，但其缺点也是明显的，如钛合金粉末中较高的氧含量，对钛合金的

性能极为不利、有机粘接剂易造成污染、有机粘接剂去除后纤维的移动导致复合材料纤维分布不

均等。

4.3工艺流程图

钛合金特性及加工办法

精心整理 钛合金特性及加工方法 钛合金以其强度高、机械性能及抗蚀性良好而成为飞机及发动机理想的制造材料，但由于其切削加工性差，长期以来在很大程度上制约了它的应用。随着加工工艺技术的发展，近年来，钛合金已广泛应用于飞机发动机的压气机段、发动机罩、排气装置等零件的制造以及飞机的大梁隔框等结构框架件的制造。我公司某新型航空发动机的钛合金零件约占零件总数的11％。本文是在该新机试制过程中积累的对钛合金材料切削特性以及在不同加工方法下表现出的具体特点的认识及所应采取工艺措施的经验总结。 1钛合金的切削加工性及普遍原则 钛合金按金属组织分为a 相、b 相、a+b 相，分别以TA ，TB ，TC 表示其牌号和类型。我公司某新型发动 600 损严重。 要保持刀刃锋利，以保证排屑流畅，避免粘屑崩刃。 切削速度宜低，以免切削温度过高；进给量适中，过大易烧刀，过小则因刀刃在加工硬化层中工作而磨损过快；切削深度可较大，使刀尖在硬化层以下工作，有利于提高刀具耐用度。 加工时须加冷却液充分冷却。 切削钛合金时吃刀抗力较大，故工艺系统需保证有足够的刚度。由于钛合金易变形，所以切削夹紧力不能大，特别是在某些精加工工序时，必要时可使用一定的辅助支承。 以上是钛合金加工时需考虑的普遍原则，事实上，用不同的加工方法时及在不同的条件下存在着不同的矛盾突出点和解决问题的侧重点。 2钛合金切削加工的工艺措施

车削 钛合金车削易获得较好的表面粗糙度，加工硬化不严重，但切削温度高，刀具磨损快。针对这些特点，主要在刀具、切削参数方面采取以下措施： 刀具材料：根据工厂现有条件选用YG6，YG8，YG10HT。 刀具几何参数：合适的刀具前后角、刀尖磨圆。 较低的切削速度。 适中的进给量。 较深的切削深度。 选用的具体参数见表1。 表1车削钛合金参数表工序车刀前角go ° ° mm m/min mm mm/r 粗车56 精车56 铣削 了3 此外，为使钛合金顺利铣削，还应注意以下几点： 相对于通用标准铣刀，前角应减小，后角应加大。 铣削速度宜低。 尽量采用尖齿铣刀，避免使用铲齿铣刀。 刀尖应圆滑转接。 大量使用切削液。 为提高生产效率，可适当增加铣削深度与宽度，铣削深度一般粗加工为 1.5～3.0mm，精加工为0.2～0.5mm。 磨削 磨削钛合金零件常见的问题是粘屑造成砂轮堵塞以及零件表面烧伤。其原因是钛合金的导热性差，使磨削区产生高温，从而使钛合金与磨料发生粘结、扩散以及强烈的化学反应。粘屑和砂轮堵塞导致磨削比显著

颗粒增强铝基复合材料的研究

颗粒增强铝基复合材料的研究 姓名：陈云班级：10161201 学号：1016120118 【摘要】本文简要介绍了常见的几种颗粒增强铝基复合材料的增强颗粒和性质，以及颗粒增强铝基复合材料的制备方法和应用。 【关键词】颗粒增强铝基复合材料碳化硅氧化铝碳化钛石墨粉末冶金原位反应合成 0 前言 金属基复合材料是以金属及其合金为基体，与一种或几种金属或非金属增强相人工结合成的复合材料。铝基复合材料是金属基复合材料的一种，按照增强体形式不同可以分为长纤维增强铝基复合材料，短纤维增强铝基复合材料，晶须增强铝基复合材料及颗粒增强铝基复合材料。 颗粒增强铝基复合材料的增强颗粒克服了制备过程中出现的纤维损伤，微观组织不均匀，纤维与纤维相互接触，反应带过大等影响材料性能的缺点。同时，颗粒增强铝基复合材料制备成本低廉，回收性和再利用性好，使其在各个领域都具有广泛应用。因此，本文将简要介绍颗粒增强铝基复合材料的部分相关内容。 1 颗粒增强铝基复合材料 颗粒增强铝基复合材料具有密度小，比强度、比刚度高，剪切强度高，热膨胀系数低，热稳定性和导热、导电性能良好，以及抗磨耐磨性能和耐有机液体和溶剂侵蚀优良等一系列优点。颗粒的增强主要是弥散强化，颗粒越小，弥散强化的效果越好，材料的性能也就越佳。 颗粒增强铝基复合材料增强体的选择要求颗粒在基体中高度弥散均匀分散，尺寸大小要适度，与基体间要有一定粘结作用，而且它们之间各方面都要相匹配。常见的增强颗粒有：碳化硅、碳化钛、氧化铝和石墨颗粒。 1.1 碳化硅颗粒增强铝基复合材料 碳化硅颗粒增强铝基(SiC p/Al)复合材料是一种陶瓷颗粒增强金属基复合材料，它是用碳化硅颗粒作为增强体，采用铝或铝合金作基体，按设计要求，以一定形式、比例和分布状态，构成有明显界面的多组相复合材料。通过改变碳化硅颗粒在复合材料中的含量，可以对材料的性能进行调整。一般随碳化硅体积含量的增

钛及钛合金简介

钛（Ti） 一、简介 钛化学符号Ti，被认为是一种稀有金属，是一种银白色的过渡金属，其特征为重量轻、强度高、具金属光泽。钛具有稳定的化学性质，有良好的抗腐蚀能力（包括海水、王水及氯气，而且钛放入海底20~50年均不会被腐蚀），亦有良好的耐高温、耐低温、抗强酸、抗强碱，以及高强度、低密度等优秀特性。 二、相关参数 1.钛的强度大，纯钛抗拉强度最高可达180kg/mm2，钛合金有好的耐热强度、低温韧性和断裂韧性， 其“比强度”位于金属之首。 2.钛的密度为，熔点1668±4℃，熔化潜热千卡/克原子，沸点3260±20℃，汽化潜热千卡/克原子， 临界温度4350℃，临界压力1130大气压。 3.钛的导热性和导电性能较差，近似或略低于不锈钢，钛具有超导性，纯钛的超导临界温度为。在 25℃时，钛的热容为卡/克[5] 原子·度，热焓1149卡/克原子，熵为卡/克原子·度。 4.金属钛是顺磁性物质，导磁率为。 5.钛具有可塑性，高纯钛的延伸率可达50-60%，断面收缩率可达70-80%。 三、钛的十大特性 1.密度小，比强度高，金属钛的密度为立方厘米，高于铝而低于钢、铜、镍，但比强度位于金属之 首。 2.耐腐蚀性能，不受大气和海水的影响。在常温下，不会被7%以下盐酸、5%以下硫酸、硝酸、王水 或稀碱溶液所腐蚀。 3.耐热性能好，新型钛合金可在600℃或更高的温度下长期使用。 4.耐低温性能好，在-196-253℃低温下保持较好的延性及韧性，避免了金属冷脆性。 5.抗阻尼性能强，钛受到机械振动、电振动后，与钢、铜金属相比，其自身振动衰减时间最长。 6.无磁性、无毒，钛是无磁性金属，在很大的磁场中也不会被磁化，且无毒。 7.抗拉强度与其屈服强度接近，钛的这一性能说明了其屈强比（抗拉强度/屈服强度）高，表示了金 属钛材料在成形时塑性变形差。由于钛的屈服极限与弹性模量的比值大，使钛成型时的回弹能力 大。 8.换热性能好，金属钛的导热系数虽然比碳钢和铜低，但由于钛优异的耐腐蚀性能，所以壁厚可以 大大减薄，而且表面与蒸汽的换热方式为滴状冷凝，减少了热组，钛表面不结垢也可减少热阻， 使钛的换热性能显著提高。 9.弹性模量低，钛的弹性模量在常温时为，为钢的57%。 10.吸气性能，钛是一种化学性质非常活泼的金属，在高温下可与许多元素和化合物发生反应。钛吸 气主要指高温下与碳、氢、氮、氧发生反应。 四、应用领域

钛合金及其复合材料项目可行性研究报告

钛合金及其复合材料项目可行性研究报告 泓域Macro WORD格式下载可编辑

目录 第一章钛合金及其复合材料项目绪论 (1) 一、钛合金及其复合材料项目名称及承办企业 (1) 二、钛合金及其复合材料项目提出的理由 (1) 三、钛合金及其复合材料项目选址及用地规模控制指标 (2) 四、环境保护及安全生产 (3) 五、钛合金及其复合材料项目投资方案及预期经济效益 (4) 六、钛合金及其复合材料项目建设进度规划 (7) 七、钛合金及其复合材料项目综合评价 (7) 八、主要经济指标一览表（见附表） (9) 第二章报告编制说明 (10) 一、报告说明 (10) 二、报告编制范围 (10) 第三章项目建设背景及可行性分析 (15) 一、项目建设背景 (15) 二、项目建设可行性分析 (15) 第四章建设规模和产品规划方案合理性分析 (20) 一、建设规模及主要内容 (20) 二、产品规划方案及生产纲领 (21) 三、产品方案合理性分析 (22) 第五章钛合金及其复合材料项目选址科学性分析 (24) 一、项目建设选址原则 (24) 二、项目用地总体要求 (24) 三、钛合金及其复合材料项目选址综合评价 (28)

第六章工程设计总体方案 (30) 一、工程设计条件 (30) 二、建筑规划方案 (32) 三、采用的标准图集 (33) 四、土建工程建设指标 (33) 第七章工艺技术设计及设备选型方案 (35) 一、工艺技术设计确定的原则 (35) 二、工艺技术方案 (36) 三、设备选型 (40) 第八章钛合金及其复合材料项目环境保护分析 (42) 一、建设期环境影响分析及防治对策 (42) 二、运营期废水影响分析及防治对策 (47) 三、运营期废气影响分析及防治对策 (48) 四、运营期固废影响分析及防治对策 (50) 五、运营期噪声影响分析及防治对策 (50) 六、综合评价 (51) 第九章节能分析 (52) 一、项目所在地能源消费及供应条件 (52) 二、项目节能措施 (53) 三、项目预期节能综合评价 (54) 第十章组织机构及人力资源配置 (55) 一、项目建设期管理 (55) 二、项目运营期组织机构 (55) 第十一章钛合金及其复合材料项目实施进度计划 (60)

Ti-6Al-4V(TC4)及钛合金的性能

. T i -6A l -4V (T C 4) Ti-6Al-4V(TC4)钛合金是双相合金，具有良好的综合性能，组织稳定性好，有良 好的韧性、塑性和高温变形性能，能较好地进行热压力加工，能进行淬火、时效 使合金强化。热处理后的强度约比退火状态提高50％～100％；高温强度高，可 在400℃～500℃的温度下长期工作，其热稳定性次于α钛合金[35]。 表3-2 钛合金Ti-6Al-4V 成分 钛合金 Ti6Al-4V 合金 碳（最大） 0.10％ 铝 5.50至6.75％ 氮 0.05％ 氧气（最大） 0.020％ 其他，合计（最大） 0.40％ *其他，每个（最大）= 0.1％ 钛 平衡 钒 3.50至4.50％ 铁（最大） 0.40％ 氢（最大） 0.015％ 比重 0.160 弹性模量（E ）的 15.2 x 10 3 ksi? 贝塔Transus 1800 to 1850 °F? 液相线温度 2976 to 3046 °F 固相线温度 2900 to 2940 ° F 电阻率 -418 °F 902.5 ohm-cir-mil/ft? 73.4 °F 1053 ohm-cir-mil/ft? 986 °F 1143 ohm-cir-mil/ft? 典型的室温强度计算退火钛6Al-4V 的： 极限承载强度1380年至2070年兆帕（200-300 ksi ） 压缩屈服强度825-895兆帕（120-130 ksi ） 极限剪切强度480-690兆帕（70-100 ksi ） Ti-6Al-4V 的线膨胀系数只有8.8×10-6K-1. 钛是一种新型金属，钛的性能与所含碳、氮、氢、氧等杂质含量有关，最纯的碘化钛杂质含量不超过0.1％，但其强度低、塑性高。99.5％工业纯钛的性能为：密度ρ=4.5g/cm3,抗拉强度σb=539MPa ，伸长率δ=25％，断面收缩率ψ=25％，弹性模量E=1.078×105MPa，硬度HB195。 钛的应用 应用领域 材料的使用特性 应用部位 元素 Al V Fe O Si C N H 其他 Ti 成分 5.5- 6.8 3.5- 4.5 0.3 0.2 0.15 0.1 0.05 0.01 0.5 余量

Ti-6Al-4V(TC4)及钛合金的性能

Ti-6Al-4V(TC4) Ti-6Al-4V(TC4)钛合金是双相合金，具有良好的综合性能，组织稳定性好，有良 好的韧性、塑性和高温变形性能，能较好地进行热压力加工，能进行淬火、时效 使合金强化。热处理后的强度约比退火状态提高50％～100％；高温强度高，可 在400℃～500℃的温度下长期工作，其热稳定性次于α钛合金[35]。 表3-2 钛合金Ti-6Al-4V 成分 钛合金Ti6Al-4V 合金 碳（最大） 0.10％ 铝 5.50至6.75％ 氮 0.05％ 氧气（最大） 0.020％ 其他，合计（最大） 0.40％ *其他，每个（最大）= 0.1％ 钛 平衡 钒 3.50至4.50％ 铁（最大） 0.40％ 氢（最大） 0.015％ 比重 0.160 弹性模量（E ）的 15.2 x 10 3 ksi? 贝塔Transus 1800 to 1850 °F? 液相线温度 2976 to 3046 °F 固相线温度 2900 to 2940 ° F 电阻率 -418 °F 902.5 ohm-cir-mil/ft? 73.4 °F 1053 ohm-cir-mil/ft? 986 °F 1143 ohm-cir-mil/ft? 典型的室温强度计算退火钛6Al-4V 的： 极限承载强度1380年至2070年兆帕（200-300 ksi ） 压缩屈服强度825-895兆帕（120-130 ksi ） 极限剪切强度480-690兆帕（70-100 ksi ） Ti-6Al-4V 的线膨胀系数只有8.8×10-6K-1. 钛是一种新型金属，钛的性能与所含碳、氮、氢、氧等杂质含量有关，最纯的碘化钛杂质含量不超过0.1％，但其强度低、塑性高。99.5％工业纯钛的性能为：密度ρ=4.5g/cm3,抗拉强度σb=539MPa ，伸长率δ=25％，断面收缩率ψ=25％，弹性模量E=1.078×105MPa ，硬度HB195。 钛的应用 元素 Al V Fe O Si C N H 其他 Ti 成分 5.5- 6.8 3.5- 4.5 0.3 0.2 0.15 0.1 0.05 0.01 0.5 余量

钛及钛合金力学性能

钛及钛合金力学性能 ，物理性能，以及相关介绍等 一。以下是个人对外六角螺栓和内六角螺栓使用情况的一点小总结，请参考俺的个人观点： 1。内六角的螺栓,适用于结构空间小,或者要求上平面是平面的情况下。 结构空间小，活动扳手占空间大,所以不能用，只能使用内六角螺栓，方便装卸。 产品要求安装后上平面是平面的情况下，主要适用于精密仪器/设备，一些设备要求安装后平面度的，或者要求整体产品外观良好，或者要求产品安装后上平面必须平，以此来避免挡碍的情况下需要使用内六角螺栓。 2。其他情况下，均建议用外六角螺栓。 3。从成本上考虑，用外六角螺栓，从外观效果上考虑，用内六角螺栓。 4。我们单位一般情况下，将内六角螺栓翻译为内六角螺钉，呵呵，请大家参考，也就是说一般意义上的内六角螺栓=内六角螺钉。当然，德标DIN和ISO 的标准正规些。 现在市场上的该类紧固件都在努力向DIN和ISO标准上靠拢。 二。钛及钛合金 钛及钛合金是导弹上重要结构材料之一。钛的密度为.507g/cm3,介于铝、铁之间。钛的熔点为1668℃比铁的熔点还高，能在高温下工作，耐热性能远超过铝。钛在含氧环境中易形成一层薄而坚固的氧化物薄膜。这层膜和基体结合牢固致密，破坏后还能自愈合，从而起到保护作用。 a.型钛合金

这类合金不能通过热处理强化，一般在退火状态下应用。它的特点是具有良好的耐热性和组织稳定性，低温性能优于其它类型钛合金。缺点是对变形抗力大，常温下强度不够高。 这类合金的牌号有TA1，…，TA7，TA8，其中TA1～TA3为工业纯钛； TA4，TA5，TA6属Ti-Al二元合金；TA4用作焊丝；TA5、TA6可用于一般结构件或耐蚀结构件；TA7是常用的典型型合金。 b.型钛合金 这类合金可通过淬火和时效得到强化，其优点是固溶处理状态下塑性很好，易加工成形，在时效状态下强度高。缺点是弹性模量低，耐热性差，焊接性能差，低温塑性不如型合金。 常用牌号为TB2，它可用于整体式固体火箭—冲压发动机的燃气发生器。 c.（+）型钛合金 这类合金的中国产品的牌号有TC1，…，TC4，…，TC10等品种，其中TC1和TC2为低强钛合金，TC3、TC4为中强钛合金，TC10属高强钛合金，TC6，TC9和TC11则属高强耐热钛合金。这类合金兼备钛合金和钛合金的优点。导弹上使用最多的是TC4（Ti-6Al-4V）钛合金，导弹上广泛的采用TC4钛合金制作高压气瓶，受力较大的杆式焊接支架，舵轴以及在较高热环境下工作的结构件，也可用作固体发动机壳体，压气机盘，叶片等。 (3)结构复合材料 复合材料是由两种或两种以上的性状不同的材料经选择、设计、成型而得到的一种宏观多相新材料。其组分可包括金属、非金属等各种材料，按作用又可分为基体材料和增强材料两部分。 三。钛及钛合金力学性能 牌号室温力学性能，不小于高温力学性能，不小于 抗拉强度σbMPa屈服强度σ0.2

金属基复合材料的种类与性能

金属基复合材料的种类与性能 摘要：金属基复合材料科学是一门相对较新的材料科学，仅有40余年的发展历史。金属基复合材料的发展与现代科学技术和高技术产业的发展密切相关，特备是航天、航空、电子、汽车以及先进武器系统的迅速发展对材料提出了日益增高的性能要求，除了要求材料具有一些特殊的性能外，还要具有优良的综合性能，有力地促进了先进复合材料的迅速发展。单一的金属、陶瓷、高分子等工程材料均难以满足这些迅速增长的性能要求。金属基复合材料正是为了满足上述要求而诞生的。 关键词：金属；金属基复合材料；种类；性能特征；用途 1. 金属基复合材料的分类 按增强体类型分 1.1.1颗粒增强复合材料 颗粒增强复合材料是指弥散的增强相以颗粒的形式存在，其颗粒直径和颗粒间距较大，一般大于1μm。 1.1.2层状复合材料 这种复合材料是指在韧性和成型性较好的金属基材料中含有重复排列的高强度、高模量片层状增强物的复合材料。片曾的间距是微观的，所以在正常比例下，材料按其结构组元看，可以认为是各向异性的和均匀的。 层状复合材料的强度和大尺寸增强物的性能比较接近，而与晶须或纤维类小尺寸增强物的性能差别较大。因为增强物薄片在二维方向上的尺寸相当于结构件的大小，因此增强物中的缺陷可以成为长度和构件相同的裂纹的核心。 由于薄片增强的强度不如纤维增强相高，因此层状结构复合材料的强度受到了限制。然而，在增强平面的各个方向上，薄片增强物对强度和模量都有增强，这与纤维单向增强的复合材料相比具有明显的优越性。 1.1.3纤维增强复合材料 金属基复合材料中的一维增强体根据其长度的不同可分为长纤维、短纤维和晶须。长纤维又叫连续纤维，它对金属基体的增强方式可以以单项纤维、二维织物和三维织物存在，前者增强的复合材料表现出明显的各向异性特征，第二种材料在织物平面方向的力学性能与垂直该平面的方向不同，而后者的性能基本是个向同性的。连续纤维增强金属基复合材料是指以高性能的纤维为增强体，金属或他们的合金为基体制成的复合材料。纤维是承受载荷的，纤维的加入不但大大改变了材料的力学性能，而且也提高了耐温性能。 短纤维和晶须是比较随机均匀地分散在金属基体中，因而其性能在宏观上是各向同性的；在特殊条件下，短纤维也可以定向排列，如对材料进行二次加工（挤压）就可达到。 当韧性金属基体用高强度脆性纤维增强时，基体的屈服和塑性流动是复合材料性能的主要特征，但纤维对复合材料弹性模量的增强具有相当大的作用。 按基体类型分 主要有铝基、镁基、锌基、铜基、钛基、镍基、耐热金属基、金属间化合物基等复合材料。目前以铝基、镁基、钛基、镍基复合材料发展较为成熟，已在航天、航空、电子、汽车等工业中应用。在这里主要介绍这几种材料 1.2.1铝基复合材料 这是在金属基复合材料中应用最广的一种。由于铝合金基体为面心立方结构，因此具有良好的塑性和韧性，再加之它所具有的易加工性、工程可靠性及价格低廉等优点，为其在工程上应用创造了有利条件。再制造铝基复合材料时通常并不是使用纯铝而是铝合金。这主要是由于铝合金具有更好的综合性能。

航空用钛合金的发展概况

航空用钛合金的发展概况 □北京航空材料研究院曹春晓 摘要：航空用钛合金近期工程化发展中呈现出一些技术创新的"亮点"，其中工艺创新的亮点比成分创新的亮点更多一些。这些亮点包括阻燃钛合金、钛基复合材料、纤维钛层板、超塑性钛合金、特大整体结构件锻造工艺、金属型精铸工艺、大型整体结构件精铸工艺、激光成形工艺、摩擦焊工艺和β热处理工艺等。 关键词：钛合金飞机发动机热处理工艺 ２０世纪５０年代，军用飞机进入了超声速时代，航空发动机相应地进入喷气发动机时代，原有的铝、钢结构已不能满足新的需求。钛合金恰恰在这个时候进入了工业性发展阶段，由于它具有比强度高、使用温度范围宽（－２６９～６００℃）、抗蚀性好和其他一些可利用的特性，因此很快被选用于飞机及航空发动机。５０年来的世界钛市场中最大的用户始终属于航空。当前，航空仍然占５０％左右市场份额。 受２００２年"９．１１"事件影响，美国２００３年钛工业产品发货量降至１５６２５ｔ（２００２年为１６０７１ｔ），日本２００３年钛加工材发货量则降至１３８３８ｔ（２００２年为１４４８１ｔ），而中国从２０００～２００４年的钛加工材销售量却一直以很高的速度增长（见表１）。 １９９３年以后，几乎看不到新推出的工业性钛合金，而钛合金工艺方面的创新却屡见不鲜。这既与冷战时代的结束有关，也与工艺创新往往起到事半功倍之效有关。 一、钛合金在飞机及航空发动机上的用量不断扩大 . 飞机机体的钛用量 表２中列出的－１８、Ａ－２２、Ｆ－３５三大战斗攻击机和Ｂ－２轰炸机是美国在２０１５年前保持空中优势的４块"王牌"。由表２可知，总的发展趋势是钛在飞机机体上的用量不断扩大。－１８在不断改型的过程中其钛用量也不断增多。 民用飞机的钛用量也在不断扩大（图１和表３）。 我国战斗机的钛用量也在不断扩大：２０世纪８０年代开始服役的歼八系列的钛用量为２％，两种新一代战斗机的钛用量分别为４％和１５％，更新一代的高性能新型战斗机的钛用量将达２５％～３０％。 . 航空发动机的钛用量 从表４和图２可知，国外先进发动机上的钛用量通常保持在２０％～３５％的水平。 我国早期生产的涡喷发动机均不用钛，１９７８年开始研制并于１９８８年初设计定型的涡喷１３发动机的钛用量达到１３％。２００２年设计定型的昆仑涡喷发动机是我国第一个拥有完全自主知识产权的航空发动机，钛用量提高至１５％。即将设计定型的我国第一台拥有自主知识产权的涡扇发动机又进一步把钛用量提高到２５％的水平。 二、航空用钛合金近期工程化发展中的一些"亮点" . 阻燃钛合金闪亮登场 为了避免"钛火"，俄罗斯曾研制了含Ｃｕ高量的ＢＴＴ－１和ＢＴＴ－３阻燃钛合金，但由于其力学性能和熔铸性能差而未能工程化。美国发明的ＡｌｌｏｙＣ（Ｔｉ－３５Ｖ－１５Ｃｒ）阻燃钛合金近期已成功地应用于Ｆ１１９发动机（－２２战斗机的动力装置）的高压压气机机匣、导向叶片和矢量尾喷管。这是高温钛合金领域的最新亮点，也是钛发展史

钛合金的特性

钛合金的特性 钛合金具有电、磁、声、光、热等方面的特殊性质，或在其他作用下表面处理特殊功能的材料。 1、密度小，比强度高 金属钛的密度为 4.51g/cm3，高于铝和镁，而低于钢、铜、镍，但比强度高于铝合金和高强合金钢。 2、弹性模量低 钛的弹性模量在常温时为106.4GPa，为钢的57%，而且与人体骨骼的弹性模量接近。3、导热系数小 金属钛的导热系数小，是低碳钢的1/5，铜的1/25。 4、抗拉强度与其屈服强度接近 钛的这一性能能说明了其屈强比高，表示了金属钛材料在成型时塑性变形差。由于钛的屈服极限与弹性模量的比值大，使钛成型时的回弹能力大。、 5、无磁性、无毒性 钛是无磁性金属，在很大的磁场中也不会被磁化，无毒且与人体组织及血液有好的相容性，所以被医疗界所采用。 6、抗阻尼性能强 金属钛收到机械振动、电振动后，与钢、铜金属相比，其自身振动衰减时间最长。利用钛的这一性能可做音叉、医学上的超声粉碎机振动元件和高级音响扬声器的振动薄膜等。 7、耐热性好 新型钛合金可在600℃或更高的温度下长期使用。 8、耐低温性能好 钛合金TA7，TC4和半TA18等为代表的低温钛合金，其强度随温度的降低而提高，但塑性变化却不大。在-196℃~253℃低温下保持较好的延展性及韧性，避免了金属冷脆性，是低温容器和存储等设备的理想材料。 9、吸气性能 钛是一种化学性质非常活泼的金属，在高温下可与许多元素和化合物发生反应。钛的吸气性主要指高温下与碳、氢、氮、氧发生反应。 10、耐腐蚀性能 钛是一种非常活泼的金属，其平衡电位很低，在介子中的热力学腐蚀倾向大。但实际上钛在许多介子中很稳定，如钛在氧化性、中性和弱还原性等介子中式耐腐蚀的。这是因为钛和氧有很大的亲和力，在空气中或含氧介子中，钛表面生成一层致密的、附着力强、惰性大的氧化膜，保护了钛基体不被腐蚀。即使由于机械膜层也会很快自愈或重新再生。“卡乐钛制品”经营产品有： 1、建筑装饰用纯色抛光钛板、双色拼接钛板、炫彩钛板、各种花纹彩色钛及钛合金装饰板；蚀刻钛板，精雕各种花纹图像，支持定制。 2、金属钛装饰品有彩色钛壁画与壁饰、各色彩色钛制器皿与餐具、金属钛首饰； 3、定制高端金属钛制名片、标牌、挂牌等； 4、钛及钛合金制品表面抛光、着色、硬化处理代加工服务。

昆明理工大学材料学院学生大四上学期专业课论文颗粒增强铝基复合汇报材料

铝基复合材料的研究发展现状与发展前景——颗粒增强铝基复合材料 课程名称：复合材料 学生：XX 学号：XXXXX 班级：XX 日期：20XX年X月X日

铝基复合材料的研究发展现状与发展前景 ——颗粒增强铝基复合材料 XX （刚理工大学，省市，650093） 摘要：介绍了颗粒增强铝基复合材料的发展历史、制备工艺、性能及应用，以碳化硅颗粒增强铝基复合材料为例指出了颗粒增强铝基复合材料这一行业存在的问题，并对这种材料的未来发展趋势做了预测。 关键词：颗粒增强铝基复合材料；历史；工艺；性能；应用；趋势 0.引言 近年来在金属基复合材料领域, 铝基复合材料(包括纤维增强和颗粒增强)的发展尤为迅速。这不仅因为它具有重量轻、比强度、比刚度高、剪切强度高、热膨胀系数低、良好的热稳定性和导热、导电性能, 以及良好的抗磨耐磨性能和耐有机液体和溶剂侵蚀等一系列优点, 而且因为在世界围有丰富的铝资源, 加之可用常规设备和工艺加工成型和处理, 因而制备和生产铝基复合材料比其他金属基复合材料更为经济, 易于推广和应用,因此, 这种材料在国外受到普遍重视。而其中的颗粒增强铝基复合材料解决了纤维增强铝基复合材料增强纤维制备成本昂贵的问题, 而且材料各向同性, 克服了制备过程中出现的诸如纤维损伤、微观组织不均匀、纤维与纤维相互接触、反应带过大等影响材料性能的许多缺点。所以颗粒增强铝基复合材料已成为当今世界金属基复合材料研究领域中的一个最为重要的热点, 并日益向工业规模化生产和应用的方向发展。 1.发展历史 金属基复合材料（复合材料）自60年代初期开始研究，现在已经取得了突破性的进展。初期研究的工作主要集中在连续纤维增强复合材料]1[,但由于连续长纤维本身的制造工艺复杂、价格昂贵，再加上纤维的预处理以及纤维增强复合材料制造工艺限制，使连续纤维增强复合材料成本极高，仅限用于要求极高性能的场合。 因此，进入80年代，研究重点转向了成本较低的SiC、Al 2O 3 等颗粒或晶须作为增 强材料的不连续增强复合材料，这种材料具有比刚度、比强度强，耐磨性、抗蠕变性好、热膨胀系数小等特点]2[，其比刚度超过了钢和钛合金，而价格不到钛合金的十分之一]3[，用以取代钢、钛等材料，对减轻产品结构重量，降低成本具有明显的经济效益，尤其是取代航空、航天飞行器中的合金钢、钛合金构件，更具有巨大的潜力。 20世纪70年代末，美国政府开始将复合材料列入武器研究清单，并对其研究成果限制发表。日本通产省在20世纪80年代初期开始实施的“下世纪产业基础技术”规划中，把发展铝基复合材料放在了主要位置，并在财力、物力上向有关院所、高校和公司倾斜。我国从20世纪80年代中期开始经过十几年的努力，在颗粒增强铝基复合材料的组织性能、复合材料界面等方面的研究工作已接近国际先进水平，铝基复合材料已列为国家“863”新型材料研究课题。

钛合金的十大性能

的十大性能来源: 作者:中国钛业联盟时间:2007-05-04 点击: 26 Tag:性能十大金属强度腐蚀合金氧化振动介 质 一、密度小,比强度高 金属钛的密度为4.51g/cm3,高于铝而低于钢、铜、镍，但比强度位于金属之首。 二、耐腐蚀性能 钛是一种非常活泼的金属，其平衡电位很低，在介质中的热力学腐蚀倾向大。但实际上钛在许多介质中很稳定，如钛在氧化性、中性和弱还原性等介质中是耐腐蚀的。这是因为钛和氧有很大的亲和力，在空气中或含氧的介质中，钛表面生成一层致密的、附着力强、惰性大的氧化膜，保护了钛基体不被腐蚀。即使由于机械磨损也会很快自愈或重新再生。这表明了钛是具有强烈钝化倾向的金属。介质温度在315℃以下钛的氧化膜始终保持这一特性。 为了提高钛的耐蚀性，研究出氧化、电镀、等离子喷涂、离子氮化、离子注入和激光处理等表面处理技术，对钛的氧化膜起到了增强保护性作用，获得了所希望的耐腐蚀效果。针对在硫酸、盐酸、甲胺溶液、高温湿氯气和高温氯化物等生产中对金属材料的需要，开发出钛-钼、钛-钯、钛-钼-镍等一系列耐蚀钛合金。钛铸件使用了钛-32钼合金，对常发生缝隙腐蚀或点蚀的环境使用了钛-0.3钼-0.8镍合金或钛设备的局部使用了钛-0.2钯合金,均获得了很好的使用效果。 三、耐热性能好 新型钛合金可在600℃或更高的温度下长期使用。 四、耐低温性能好 钛合金TA7（Ti-5Al-2.5Sn）,TC4(Ti-6Al-4V)和Ti-2.5Zr-1.5Mo等为代表的低温钛合金,其强度随温度的降低而提高,但塑性变化却不大。在-196-253℃低温下保持较好的延性及韧性,避免了金属冷脆性,是低温容器,贮箱等设备的理想材料。 五、抗阻尼性能强 金属钛受到机械振动、电振动后，与钢、铜金属相比，其自身振动衰减时间最长。利用钛的这一性能可作音叉、医学上的超声粉碎机振动元件和高级音响扬声器的振动薄膜等。 六、无磁性、无毒 钛是无磁性金属，在很大的磁场中也不会被磁化，无毒且与人体组织及血液有好的相溶性，所以被医疗界采用。

连续纤维增强钛基复合材料研究概况)

连续纤维增强钛基复合材料研究概况 曾立英　邓　炬　白保良　赵永庆 (西北有色金属研究院　西安710016) 摘　要　重点介绍了连续纤维增强钛基复合材料的3种复合方法,即箔材-纤维-箔材法、等离子喷射涂层法和物相沉积法。开发的强化纤维有SiC纤维和Al2O3单晶纤维,并介绍了它们的研究进展。最后讨论了一些复合材料的性能特点和复合材料的损伤评价技术。 关键词　连续纤维　钛基体　横向蠕变　损伤评价 中图法分类号:T G146.23 文献标识码:A 文章编号:1002-185X(2000)03-0211-05 连续纤维增强钛基复合材料具有比钛合金更高的比强度和比模量[1],并比钛合金更耐热,可在高于600℃的环境下使用。连续 -SiC纤维增强的T i-6-4中,轴向UT S可达1.8GPa;弹性模量是基体的1.3倍[2]。这些均使其有望用作未来先进航空航天飞机的蒙皮、刚性件和高性能发动机部件。若用作发动机转子、风扇叶片和盘件,以取代N i基或Co基超合金,发动机可减重30%[3]。近20年来,材料工作者对其进行了深入的研究[4,5],并取得了突破性进展。特别是随着SCS-6等SiC纤维的改进与商品化,纤维增强钛基复合材料的一些研究成果开始产业化。如美国国防部和NASP资助建立的SiC纤维增强钛基复合材料的生产线,为单级直接进入轨道航天飞机提供机翼和机身的蒙皮、支撑衍梁、加强筋等构件[4]。近年来又开发了一些新的制备方法,如三极管溅射和磁控溅射技术。所研究的基体合金范围扩展为近 , , + 和 合金。为使一些复合材料工程化,对它们的疲劳裂纹扩展、断裂等方面也进行了深入的研究[6-8]。本文阐述了一些复合材料的性能特点,介绍了近年来制备连续纤维增强钛基复合材料的方法、开发的强化纤维与基体合金研究概况,并给出复合材料损伤评价技术。 1　复合材料的制备技术 1.1　复合方法 连续纤维增强钛基复合材料的制备分为复合和固化压实2个步骤。该材料的复合非常困难,只能用固相法合成。开发的方法以固化压实前纤维与基体的不同排列方式来区分,通常称为箔材-纤维-箔材(FFF)法、等离子喷射涂层法(M CM)和物相沉积法(PVD)。图1为3种方法的示意图。表1比较了3种方法的优缺点。物相沉积(PVD)法分为2类:电子束蒸发沉积(EBED)和溅射技术(三级管溅射,TS;磁控溅射M S)。它们都是在固化压实之前在单根纤维上涂覆一层均匀的基体。基体以涂层形式出现,减少了加工成箔材或粉末的昂贵的加工费。该工艺的主要优点为:纤维分布均匀;每一纤维被基体包围,纤维间不接触,纤维损伤小;纤维体积分数可用涂层厚度来控制; 利于近净形加工。 图1　3种复合方法的示意图 F ig.1　Schemat ic diagr am of t hree kinds o f co mposite pr ocess 1.2　固化压实 常用热等静压(HIP)或真空热压(VHP)来固化压实复合材料[11,17]。但最近研究表明:用锻造法代替HIP或VHP,复合材料的室温拉伸性能和疲劳性能与HIP法制备的相当,既降低了成本又节约了加工时间[9]。PVD+HIP法制备的 -SM1240/T i-6-4的压 第29卷 第3期2000年 6月　 稀有金属材料与工程 RARE M ETAL M A TERIALS AND ENGINEERING Vol.29,No.3 　J une2000 联系人:曾立英,女,30岁,硕士,工程师,西北有色金属研究院钛合金研究所,西安710016,电话:029-*******,传真: 029-*******

颗粒增强铝基复合材料

颗粒增强铝基复合材料 1.复合材料 1.1复合材料的概述 材料是社会进步的物质基础和先导，是人类进步的里程碑。在许多方面，传统的单一材料已不能满足实际需要，这些都促进人们对材料的研究逐步摆脱过去单纯靠经验的摸索方法，向预定性能设计新材料的研究方展发展。复合材料(Composite Materials)一词大约出现在20世纪50年代，随之也出现复合材料较为严格的定义。复合材料是由两种或两种以上物理和纯学性质不固的物质组合两成的一种多相固体材料[1]。复合材料的组分材料虽然保持其相对的独立性，但复合材料的性能却不是组分材料的简单加和，两是有着重要的改进。复合材料中，通常有一相为连续相，称为基体；另一相为分散相，称为增强材料。分散相是以独立的形态分布在整个连续相中，两相之间存在着相界面。分教相可以是增强纤维，也可以是颗粒状或弥散的填料。 自上世界40年代美国诞生了玻璃纤维增强塑料(俗称玻璃钢)以来，新型增强材料不断出现，到目前为止，聚合物基、金属基、陶瓷基、混凝土基复合材料和碳，碳复合材料正以前所未有的速度发展。随着航天航空技术的发展，对结构材料的比强度、比模量、韧性、耐热、抗环境能力和加工提出了新的要求。高强度、高模量的耐热纤维和颗粒与金属复合，特别是轻金属复合焉成的金属基复合材料，克服了树脂基复合材料耐热性差和不导电、导热性能低等不足，加上增强体不仅提高了材料的强度，还可以保持密度变纯不大甚至降低。此外，这种材料还具有耐疲劳、耐磨耗、高阻尼、不吸潮放气等特点，已经广泛应用予尖端技术领域，是理想的结构材料。2l世纪我们面临筋将是复合材料迅猛发展和更广泛应用的时代[2-4]。 1.2颗粒增强铝基复合材料 金属基复合材料(Metal Matrix Composite，简称MMC)是以金属及其合金为基体，与一种或几种金属或非金属增强相人工结合成的复合材料。其增强材料大多为无机非金属，如陶瓷、碳、石墨及硼等，也可以用金属丝。在结构材料方面，

钛及钛合金标准与钛十大性能

钛 作者：商占法介绍 钛是一种金属元素，灰色，原子序数22，相对原子质量47.87。能在氮气中燃烧，熔点高。钛的密度为4.54g／cm3，比钢轻43% ，比久负盛名的轻金属镁稍重一些。机械强度却与钢相差不多，比铝大两倍，比镁大五倍。钛耐高温，比黄金和钢都高的多。钝钛和以钛为主的合金是新型的结构材料，主要用于航天工作和航海工业，在石油化工行业也有较多的应用。 钛的硬度与钢铁差不多，而它的重量几乎只有同体积的钢铁的一半，钛虽然稍稍比铝重一点，它的硬度却比铝大2倍。现在，在宇宙火箭和导弹中，就大量用钛代替钢铁。据统计，目前世界上每年用于宇宙航行的钛，已达一千吨以上。极细的钛粉，还是火箭的好燃料，所以钛被誉为宇宙金属，空间金属。 钛的耐热性很好，熔点高达1660℃℃。在常温下，钛可以安然无恙地躺在各种强酸强碱的溶液中。就连最凶猛的酸——王水，也不能腐蚀它。钛不怕海水，有人曾把一块钛沉到海底，五年以后取上来一看，上面粘了许多小动物与海底植物，却一点也没有生锈，依旧亮闪闪的。现在，人们开始用钛来制造潜艇——钛潜艇。由于钛非常结实，能承受很高的压力，这种潜艇可以在深达4500米的深海中航行 在常温下，钛不会被稀盐酸、稀硫酸、硝酸或稀碱溶液所腐蚀；只有氢氟酸、热的浓盐酸、浓硫酸等才可对它作用。钛合金有好的耐热强度、低温韧性和断裂韧性，故多用作飞机发动机零件和火箭、导弹结构件。钛合金还可作燃料和氧化剂的储箱以及高压容器。现在已有用钛合金制造自动步枪，迫击炮座板及无后座力炮的发射管。在石油工业上主要作各种容器、反应器、热交换器、蒸馏塔、管道、泵和阀等。钛可用作电极和发电站的冷凝器以及环境污染控制装置。钛镍形状记忆合金在仪器仪表上已广泛应用。在医疗中，钛与人体有很好的相容性,可作人造骨头和各种器具。钛还是炼钢的脱氧剂和不锈钢以及合金钢的组元。钛白粉是颜料和油漆的良好原料。碳化钛，碳（氢）化钛是新型硬质合金材料。氮化钛颜色近于黄金，在装饰方面应用广泛。纯钛是银白色的金属，它具有许多优良性能。 钛具有可塑性，高纯钛的延伸率可达50-60%，断面收缩率可达70-80%，但强度低，不宜作结构材料。钛中杂质的存在，对其机械性能影响极大，特别是间隙杂质（氧、氮、碳）可大大提高钛的强度，显著降低其塑性。钛作为结构材料所具有的良好机械性能，就是通过严格控制其中适当的杂质含量和添加合金元素而达到的。 工业纯钛的杂质含量较化学纯钛要多，因此其强度、硬度也稍高，其力学性能及化学性能与不锈钢相近，比起钛合金纯钛强度较好，在抗氧化性方面优于奥氏体不锈钢，但耐热性较差，TA1、TA2、TA3依次杂质含量增高，机械强度、硬度依次增强，但塑性韧性依次下降。 钛的十大性能 密度小，比强度高金属钛的密度为4.54g/cm3,高于铝而低于钢、铜、镍，但比强度位于金属之首。 耐腐蚀性能钛是一种非常活泼的金属，其平衡电位很低，在介质中的热力学腐蚀倾向大。但实际上钛在许多介质中很稳定，如钛在氧化性、中性和弱还原性等介质中是耐腐蚀的。这是因为钛和氧有很大的亲和力，在空气中或含氧的介质中，钛表面生成一层致密的、附着力强、惰性大的氧化膜，保护了钛基体不被腐蚀。即使由于机械磨损也会很快自愈或重新再生。

钛及钛合金的特性

钛及钛合金的特性、用途 纯钛是银白色的金属，它具有许多优良性能。钛的密度为4.54g／cm3，比钢轻43% ，比久负盛名的轻金属镁稍重一些。机械强度却与钢相差不多，比铝大两倍，比镁大五倍。钛耐高温，熔点1942K，比黄金高近1000K，比钢高近500K。 钛属于化学性质比较活泼的金属。加热时能与O2、N2、H2、S和卤素等非金属作用。但在常温下，钛表面易生成一层极薄的致密的氧化物保护膜，可以抵抗强酸甚至王水的作用，表现出强的抗腐蚀性。因此，一般金属在酸、碱、盐的溶液中变得千疮百孔而钛却安然无恙。 钛合金的用途：钛合金具有强度高而密度又小，机械性能好，韧性和抗蚀性能很好。 钛合金的性能：钛是一种新型金属，钛的性能与所含碳、氮、氢、氧等杂质含量有关，最纯的碘化钛杂质含量不超过0.1％，但其强度低、塑性高。99.5％工业纯钛的性能为：密度ρ=4.5g/cm3，熔点为1800℃，导热系数λ=15.24W/(m.K)，抗拉强度σb=539MPa，伸长率δ=25％，断面收缩率ψ=25％，弹性模量E=1.078×105MPa，硬度HB195。 (1)比强度高钛合金的密度一般在4.5g/cm3左右，仅为钢的60％，纯钛的强度接近普通钢的强度，一些高强度钛合金超过了许多合金结构钢的强度。因此钛合金的比强度(强度/密度)远大于其他金属结构材料，可制出单位强度高、刚性好、质轻的零、部件。目前飞机的发动机构件、骨架、蒙皮、紧固件及起落架等都使用钛合金。 (2)热强度高使用温度比铝合金高几百度，在中等温度下仍能保持所要求的强度,可在450～500℃的温度下长期工作这两类钛合金在150℃～500℃范围内仍有很高的比强度，而铝合金在150℃时比强度明显下降。钛合金的工作温度可达500℃，铝合金则在200℃以下。 (3)抗蚀性好钛合金在潮湿的大气和海水介质中工作，其抗蚀性远优于不锈钢；对点蚀、酸蚀、应力腐蚀的抵抗力特别强；对碱、氯化物、氯的有机物品、硝酸、硫酸等有优良的抗腐蚀能力。但钛对具有还原性氧及铬盐介质的抗蚀性差。 (4)低温性能好钛合金在低温和超低温下，仍能保持其力学性能。低温性能好,间隙元素极低的钛合金,如TA7,在-253℃下还能保持一定的塑性。因此，钛合金也是一种重要的低温结构材料。

钛合金常用规格及性能用途

钛合金常用规格及性能 用途 内部编号：（YUUT-TBBY-MMUT-URRUY-UOOY-DBUYI-0128）

钛合金常用规格及性能用途TC4 / GR5 / Ti6AL4V 钛棒现货规格：? 直径2mm ?8mm?9mm?10mm ? 直径12mm 15mm 16mm 18mm 20mm?25mm?30mm?35mm?40mm?45mm?50mm?55mm? 直径60mm 65mm 70mm 75mm 80mm?85mm?90mm?100mm?105mm?110mm?120mm ? TC4 / GR5 / Ti6AL4V 钛棒现货规格：? 厚度1mm 2mm 3mm 4mm 5mm 6mm 7mm 8mm 10mm?12mm 14mm ? 厚度16mm?18mm 20mm?25mm 30mm 32mm 35mm 50mm 45mm?50mm 60mm 70mm 80mm 90mm? 钛合金优越的特性： 1耐酸碱腐蚀，耐海水腐蚀，耐污水腐蚀； 2密度小（），轻； 3无磁性；广钛金属 4在-253°-600°之间使用，他的抗拉强度，在金属中，几乎是最高的。 应用举例:工业上除采用工业纯钛制造零件以外，大量使用的是钛合金。它在航空、航天、化工、造船、冶金、电子、医疗、石油、医药、军工等工业部门获得日益广泛的应用,制造燃气轮机部件。 【钛合金的性能】 钛是一种新型金属，钛的性能与所含碳、氮、氢、氧等杂质含量有关，最纯的碘化钛杂质含量不超过％，但其强度低、塑性高。％工业纯钛的性能为：密度ρ=cm3，熔点为172矽钛合金耐磨地坪5℃，导热系数λ=，抗拉强度σ

b=539MPa，伸长率δ=25％，断面收缩率ψ=25％，弹性模量E=×105MPa，硬度HB195。 (1)强度高钛合金的密度一般在cm3左右，仅为钢的60％，纯钛的强度才接近普通钢的强度，一些高强度钛合金超过了许多合金结构钢的强度。因此钛合金的比强度(强度/密度)远大于其他金属结构材料，见表7-1，可制出单位强度高、刚性好、质轻的零、部件。目前飞机的发动机构件、骨架、蒙皮、紧固件及起落架等都使用钛合金。 (2)热强度高使用温度比铝合金高几百度，在中等温度下仍能保持所要求的强度,可在450～500℃的温度下长期工作这两类钛合金在150℃～500℃范围内仍有很高的比强度，而铝合金在150℃时比强度明显下降。钛合金的工作温度可达500℃，铝合金则在200℃以下。 (3)抗蚀性好钛合金在潮湿的大气和海水介质中工作，其抗蚀性远优于不锈钢；对点蚀、酸蚀、应力腐蚀的抵抗力特别强；对碱、氯化物、氯的有机物品、硝酸、硫酸等有优良的抗腐蚀能力。但钛对具有还原性氧及铬盐介质的抗蚀性差。( 4)低温性能好钛合金在低温和超低温下，仍能保持其力学性能。低温性能好,间隙元素极低的钛合金,如TA7,在-253℃下还能保持一定的塑性。因此，钛合金也是一种重要的低温结构材料。 (5)化学活性大钛的化学活性大，与大气中O、N、H、CO、CO2、水蒸气、氨气等产生强烈的化学反应。含碳量大于％时，会在钛合金中形成硬质TiC；温度较高时，与N作用也会形成TiN硬质表层；在600℃以上时，钛吸收氧形成硬度很高的硬化层；氢含量上升，也会形成脆化层。吸收气体而产生的硬脆表