鈦基硼化復合材料

A. 硼纖維鋁復合材料怎麼制備硼纖維

金屬基復合材料一般都在高溫下成形，因此要求作為增強材料的耐熱性要高。在纖維增強金屬中不能選用耐熱性低的玻璃纖維和有機纖維，而主要使用硼纖維、碳纖維、碳化硅纖維和氧化鋁纖維。基體金屬用得較多的是鋁、鎂、鈦及某些合金。

碳纖維是金屬基復合材料中應用最廣泛的增強材料碳纖維增強鋁具有耐高溫、耐熱疲勞、耐紫外線和耐潮濕等性能，適合於在航空、航天領域中做飛機的結構材料。硼纖維增強鋁也用於空間技術和軍事方面。

碳化硅纖維增強鋁比鋁輕10％，強度高10％，剛性高一倍，具有更好的化學穩定性、耐熱性和高溫抗氧化性。它們主要用於汽車工業和飛機製造業。用碳化硅纖維增強鈦做成的板材和管材已用來製造飛機垂尾、導彈殼體和空間部件。

B. 鈦合金以及鈦基復合材料是什麼一般有什麼用如何了解更多信息

ti的用途很廣 ti-mmc前景是航空發動機壓氣機整體葉環結構bling （blade+ring）還沒有實用

C. 什麼是金屬基復合材料

與非金屬基復合材料相比，金屬基復合材料的潛力尚未充分發揮，應用面比較窄，成熟的品種很少。這種情況一直到20世紀70年代中期才略有好轉。1974年，美國材料咨詢局第一次肯定了研製和使用金屬基復合材料的正確性，表示對這項工作要重視和支持。這主要是航空、航天、能源工業的發展提出的一系列嚴格的要求，看來只有依賴金屬基復合材料和精陶瓷才能夠解決。金屬基復合材料所用的增強劑除了石墨、硼(硼硅克)纖維外，還有高強度鋼絲、高熔點合金絲(鎢、鉬)和晶須(氧化鋁、碳化硅)等。這些纖維分別用來與鋁、鎂、鈦、銅和鎳鈷基高溫合金組成復合材料。

硼—鋁復合材料的研製起步最早，取得了一定效果。這種材料用於太空梭的中機身構架管，可減重80公斤。採用硼—鋁復合材料的飛機為數不多，目前只有F—111、S—3A等，此外還有「阿特拉斯」導彈的殼體。

硼—鋁復合材料最有希望的潛在用途是製造噴氣發動機的壓氣機及風扇葉片，如用其代替鈦合金可減重33％，節省成本45％左右。美國幾家主要發動機公司如普拉特•惠特尼、通用電器、TRW等均進行過硼—鋁復合材料風扇葉片的研究。JT8D發動機上試用硼—鋁壓氣機葉片，工作溫度達到300℃，此外，在TF—41—P3發動機上還試用了鈹—鋁壓氣機葉片。

石墨—鋁復合材料也具有很高的比強度和比模量，適合直升機、導彈、坦克和突擊浮橋使用。CH47直升機的傳動機，採用了多層石墨—鋁護板，大大減少了振動噪音，此外石墨—鋁和石墨—鎂將被用在人造衛星和大型空間結構上，如衛星支撐架、平面天線體、可折式拋物面天線助等。

鎳基和鈷基高溫合金使用高熔點鉬、鎢絲式晶須增強後成為耐熱復合材料。這項工作在許多國家開展多年，目的是為了滿足工作溫度和載荷日益提高的先進渦輪發動機的需要。利用這種耐熱復合材料製成實心渦輪葉片，可以提高渦輪的溫度和轉數，減少渦輪級數和冷卻氣體的消耗，為改進發動機創造了條件。採用加有二氧化釷和碳化鉿的鎢絲增強復合材料，工作溫度為1160～1200℃，至少比目前的渦輪工作溫度提高100℃。

利用氧化鋁晶須氈或單晶纖維增強熔點鉬鎢後，可以耐更高的溫度，在1650℃時的強度為鎢的兩倍，作為火箭噴口材料已通過試驗。

以鋼板為基體的各種層壓板也是一種通用的復合材料。例如波音767和757飛機上採用的一種包不銹鋼鋁板，可以代替鈦合金作為發動機的防火材料，重量輕而價格低。

另一種是以鋼板為基、多孔青銅的中間層、聚四氟乙烯塑料為表面層的三層復合材料，可用於製造載重汽車底盤襯套、機床導軌和在高溫腐蝕介質中工作的軸承。

超導電纜也是一種復合材料，它是以銅—錫合金為基體，埋人295根鈮線後組成，經過擴散處理在界面形成七微米厚的Nb2Sn金屬化合物，它具有超導性，可以用於製造磁懸浮高速列車、核聚變反應堆電磁鐵、儲能超導感應器、超導發電機等新產品。

D. 海綿鈦是復合材料嗎

考點名稱：復合材料定義：人們將兩種或兩種以上的不同材料復合起來，使各種材料在性能上取長補短，製成了比原來單一材料的性能優越得多的復合材料。如鋼筋混凝土、玻璃鋼。 優點：復合材料集中了組成材料的優點，具有更優異的綜合性能。復合材料既能充分利用資源，又能節約能源。如鋼筋混凝土就是鋼筋和混凝土的復合材料，機動車的輪胎是用合金鋼與橡膠的復合材料製成的，快艇的船身、餐廳的桌椅是由塑料中嵌入玻璃纖維製成的玻璃纖維增強塑料(玻璃鋼)製作的，飛機的機翼、火箭的發動機殼體是用碳纖維復合材料製成的。因此復合材料成為大有發展前途的一類新型材料。復合材料的應用前景：由於復合材料一般具有強度高、質量小、耐高溫、耐腐蝕等優異性能，在綜合性能上超過了單一材料，因此宇航工業就成了復合材料的重要應用領域。我們知道，質量對飛機、導彈、火箭、人造衛星、宇宙飛船來說是一個非常重要的岡素。例如：有的導彈的質量每減少1kg，它的射程就可以增加幾千米。航天飛行器還要經受超高溫、超高強度和溫度劇烈變化等特殊條件的考驗，所以，復合材料就成為理想的宇航材料，它的發展趨勢從小部件擴大到大部件，從簡單部件擴大到復雜部件，成為宇宙航空業發展的關鍵所在。另外，復合材料在機械工業、體育用品甚至人類健康方面的應用前景也十分廣闊。復合材料的類別： (1)聚合物復合材料主要是指纖維增強聚合物材料。如將碳纖維包埋在環氧樹脂中使復合材料強度增加，用於製造網球拍、高爾夫球桿和雪橇等。玻璃纖維復合材料是玻璃纖維與聚酯的復合體，可以用於製作結構材料，如汽車和飛機中的某些部件、橋體的結構材料和船體等，其強度可與鋼材相比。增強的聚醯亞胺樹脂可用於製作汽車的塑料發動機，使發動機質量減小，節約燃料。 (2)陶瓷基復合材料為改變陶瓷的脆性，將石墨或聚合物纖維包埋在陶瓷中，製成的復合材料有一定的韌性，不易碎裂。而且可以在極高的溫度下使用。這類陶瓷基復合材料有望成為汽車、火箭發動機的新型結構材料。金屬網陶瓷基材料具有超強剛性，可作為防彈衣的材料。 (3)金屬基復合材料在金屬表面塗層，可以保護金屬表面或賦予金屬表面某種特殊功能，如金屬表面塗油漆可以抗腐蝕；金屬表面作搪瓷內襯可製作化學反應釜；金屬表面鍍鉻可使表面光亮；金屬表面塗以高分子彈性體賦予表面韌性，可作為抗氣蝕材料用於水輪機、汽輪機的不銹鋼葉片上，延長其使用年限；在純的硅晶片上復合多層有專門功能的物質可用於計算機的集成電路片。近年來出現的鋁一硼纖維，其比強度為鋁合金的2倍。

E. 鈦合金屬於金屬材料，但它是復合材料嗎是合成材料嗎 (初中化學）

不是。
復合材料是由兩種或兩種以上不同性質的材料，通過物理或化學的方法內，在宏觀上組成具有新性容能的材料。各種材料在性能上互相取長補短，產生協同效應，使復合材料的綜合性能優於原組成材料而滿足各種不同的要求。復合材料的基體材料分為金屬和非金屬兩大類。金屬基體常用的有鋁、鎂、銅、鈦及其合金。非金屬基體主要有合成樹脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳等。增強材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維、石棉纖維、晶須、金屬絲和硬質細粒等。

合金，是由兩種或兩種以上的金屬與非金屬經一定方法所合成的具有金屬特性的物質。一般通過熔合成均勻液體和凝固而得。根據組成元素的數目，可分為二元合金、三元合金和多元合金。

合成材料又稱人造材料，是人為地把不同物質經化學方法或聚合作用加工而成的材料，其特質與原料不同，如塑料、玻璃、鋼鐵等。 塑料、合成纖維和合成橡膠。

F. 目前金屬基復合材料的制備工藝主要有哪些

（一）粉末冶金復合法
粉末冶金復合法基本原理與常規的粉末冶金法相同，包括燒結成形法、燒結制坯加塑法加工成形法等適合於分散強化型復合材料（顆粒強化或纖維強化型復合材料）的制備與成型。粉末冶金復合法的工藝主要優點是：基體金屬或合金的成分可自由選擇，基體金屬與強化顆粒之間不易發生反應；可自由選擇強化顆粒的種類、尺寸，還可多種顆粒強化；強化顆粒添加量的范圍大；較容易實現顆粒均勻化。缺點是：工藝復雜，成本高；製品形狀、尺寸受限制；微細強化顆粒的均勻分散困難；顆粒與基體的界面不如鑄造復合材料等。
（二）鑄造凝固成型法
鑄造凝固成型法是在基體金屬處於熔融狀態下進行復合。主要方法有攪拌鑄造法、液相滲和法和共噴射沉積法等。鑄造凝固成型鑄造復合材料具有工藝簡單化、製品質量好等特點，工業應用較廣泛。
1、原生鑄造復合法
原生鑄造復合法（也稱液相接觸反應合成技術Liquid Contact Reaction：LCR）是將生產強化顆粒的原料加到熔融基體金屬中，利用高溫下的化學反應強化相，然後通過澆鑄成形。這種工藝的特點是顆粒與基體材料之間的結合狀態良好，顆粒細小（0.25～1.5μm），均勻彌散，含量可高達40%，故能獲得高性能復合材料。常用的元素粉末有鈦、碳、硼等，化合物粉末有Al2O3、TiO2、B2O3等。該方法可用於制備A1基、Mg基、Cu基、Ti基、Fe基、Ni基復合材料，強化相可以是硼化物、碳化物、氮化物等。
2、攪拌鑄造法
攪拌鑄造法也稱摻和鑄造法等，是在熔化金屬中加入陶瓷顆粒，經均勻攪拌後澆入鑄模中獲得製品或二次加工坯料，此法易於實現能大批量生成，成本較低。該方法在鋁基復合材料的制備方面應用較廣，但其主要缺點是基體金屬與強化顆粒的組合受限制。原因有兩方面：①強化顆粒與熔體基本金屬之間容易產生化學反應；②強化顆粒不易均勻分散在鋁合金一類的合金熔體中，這是由於陶瓷顆粒與鋁合金的潤滑性較差，另一個問題是陶瓷顆粒容易與溶質原子一起在枝晶間產生偏析。
3、半固態復合鑄造法
半固態復合鑄造法是從半固態鑄造法發展而來的。通常金屬凝固時，初生晶以枝晶方式長大，固相率達0.2%左右時枝晶就形成連續網路骨架，失去宏觀流動性。如果在液態金屬從液相到固相冷卻過程中進行強烈攪拌則使樹枝晶網路骨架被打碎而保留分散的顆粒狀組織形態，懸浮於剩餘液相中，這種顆粒狀非枝晶的微組織在固相率達0.5%～0.6%仍具有一定的流變性。液固相共存的半固態合金因具有流變性，可以進行流變鑄造；半固態漿液同時具有觸變性，可將流變鑄錠重新加熱到固、液相變點軟化，由於壓鑄時澆口處及型壁的剪切作用，可恢復流變性而充滿鑄型。強化顆粒或短纖維強化材料加入到受強烈攪拌的半固態合金中，由於半固態漿液球狀碎晶粒對添加顆粒的分散和捕捉作用，既防止顆粒的凝聚和偏析，又使顆粒在漿液中均勻分布，改善了潤濕性並促進界面的結合。
4、含浸凝固法（MI技術）
含浸凝固法是一種將預先制備的含有較高孔隙率的強化相成形體含浸於熔融基體金屬之中，讓基體金屬浸透預成型體後，使其凝固以制備復合材料的方法。有加壓含浸和非加壓含浸兩種方法。含浸法適合於強化相與熔融基體金屬之間潤濕性很差的復合材料的制備。強化相含量可高達30%～80%；強化相與熔融金屬之間的反應得到抑止，不易產生偏折。但用顆粒作強化相時，預成形體的制備較困難，通常採用晶須、短纖維制備預成形體。熔體金屬不易浸透至預成形體的內部，大尺寸復合材料的制備較困難。
5、離心鑄造法
廣泛應用於空心件鑄造成形的離心鑄造法，可以通過兩次鑄造成型法成形雙金屬層狀復合材料，此方法簡單，具有成本低、鑄件緻密度高等優點，但是界面質量不易控制，難以形成連續長尺寸的復合材料。
6、加壓凝固鑄造法
該法是將金屬液澆注鑄型後，加壓使金屬液在壓力下凝固。金屬從液態到凝固均處於高壓下，故能充分浸滲，補縮並防止產生氣孔，得到緻密鑄件。鑄、鍛相結合的方法又稱擠壓鑄造、液態模鍛、鍛鑄法等。加壓凝固鑄造法可制備較復雜的MMCs零件，亦可局部增強。由於復合材料易在熔融狀態下壓力復合，故結合十分牢固，可獲得力學性能很高的零件。這種高溫下製成的復合坯，二次成型比較方便，可進行各種熱處理，達到對材料的多種要求。
7、熱浸鍍與反向凝固法
熱浸鍍與反向凝固法都是用來制備連續長尺寸包覆材料的方法。熱浸鍍主要用於線材的連續鍍層，主要控制通過鍍層區的長度和芯線通過該區的速度等。反向凝固法是利用薄帶作為母帶，以一定的拉速穿過反向凝固器，由於母帶的速度遠遠低於熔融金屬的速度，在母帶的表面附近形成足夠大的過冷度，熔融金屬以母帶表面開始凝固生長，配置在反向凝固器上方的一對軋輥，同時起到拉坯平整和焊合的作用。
8、真空鑄造法
真空鑄造法是先將連續纖維纏繞在繞線機上，用聚甲丙烯酸等能分解的有機高分子化合物方法製成半固化帶，把預成型體放入鑄型中，加熱到500℃使有機高分子分解。鑄型的一端浸入基體金屬液，另一端抽真空，將金屬液吸入型腔浸透纖維。
（三）噴射成形法
噴射成形又稱噴射沉積（Spray Forming），是用惰性氣體將金屬霧化成微小的液滴，並使之向一定方向噴射，在噴射途中與另一路由惰性氣體送出的增強微細顆粒會合，共同噴射沉積在有水冷襯底的平台上，凝固成復合材料。凝固的過程比較復雜，與金屬的霧化情況、沉積凝固條件或增強體的送入角有關，過早凝固不能復合，過遲的凝固則使增強體發生上浮下沉而分布不勻。這種方法的優點是工藝快速，金屬大范圍偏析和晶粒粗化可以得到抑制，避免復合材料發生界面反應，增強體分布均勻。缺點是出現原材料被氣流帶走和沉積在效應器壁上等現象而損失較大，還有復合材料氣孔率以及容易出現的疏鬆。利用噴射成形原理制備工藝有添加法（inert spray form-ing）和反應法（reactive spray forming）兩種。Osprey Metals研究的Osprey工藝是噴射成形法的代表，其強化顆粒與熔融金屬接觸時間短，界面反應得以有效抑制。反應噴射沉積法是使強化陶瓷顆粒在金屬霧或基體中自動生成的方法。
（四）疊層復合法
疊層復合法是先將不同金屬板用擴散結合方法復合，然後採用離子濺射或分子束外延方法交替地將不同金屬或金屬與陶瓷薄層疊合在一起構成金屬基復合材料。這種復合材料性能很好，但工藝復雜難以實用化。目前這種材料的應用尚不廣泛，過去主要少量應用或試用於航空、航天及其它軍用設備上，現在正努力向民用方向轉移，特別是在汽車工業上有很好的發展前景。
（五）原位生成復合法
原位生成復合法也稱反應合成技術，金屬基復合材料的反應合成法是指藉助化學反應，在一定條件下在基體金屬內原位生成一種或幾種熱力學穩定的增強相的一種復合方法。這種增強相一般為具有高硬度、高彈性模量和高溫強度的陶瓷顆粒，即氧化物、碳化物、氯化物、硼化物、甚至硅化物，它們往往與傳統的金屬材料，如Al、Mg、Ti、Fe、Cu等金屬及其合金，或（NiTi）（、AlTi）等金屬間化合物復合，從而得到具有優良性能的結構材料或功能材料。
金屬基復合材料的原位復合工藝基本上能克服其它工藝中常出現的一系列問題，如基體與增強體浸潤不良、界面反應產生脆性、增強體分布不均勻、對微小的（亞微米和納米級）增強體極難進行復合等。它作為一種具有突破性的新工藝方法而受到普遍的重視，其中包括直接氧化法、自蔓延法和原位共晶生長法等。
1、直接氧化（DIMON）法
直接氧化法是由氧化性氣體在一定工藝條件下使金屬合金液直接氧化形成復合材料。通常直接氧化法的溫度比較高，添加適量的合金元素如Mg、Si等，可使反應速度加快。這類復合材料的強度、韌性取決於形成粒子的狀態和最終顯微組織形態。由於形成的增強體可以通過合金化及其反應熱力學進行判斷，因此可以通過合金化、爐內氣氛的控制來製得不同類型增強體的復合材料。
2、放熱彌散（XD）法
放熱彌散復合技術（Exothermic Dispersion）的基本原理是將增強相反應物料與金屬基粉末按一定的比例均勻混合，冷壓或熱壓成型，製成坯塊，以一定的加熱速率加熱，在一定的溫度下（通常是高於基體的熔點而低於增強相的熔點）保溫，使增強相各組分之間進行放熱化學反應，生成增強相。增強相尺寸細小，呈彌散分布。XD技術具有很多優點：①可合成的增強相種類多，包括硼化物、碳化物、硅化物等；②增強相粒子的體積百分比可以通過控制增強相組分物料的比例和含量加以控制；③增強相粒子的大小可以通過調節加熱溫度加以控制；④可以制備各種MMC；⑤由於反應是在融熔狀態下進行，可以進一步近終形成型。XD技術是合成顆粒增強金屬基及金屬間化合物基復合材料的最有效的工藝之一。但用XD工藝製成的產品存在著較大孔隙度的問題，目前一般採用在反應過程中直接壓實來提高緻密度。
3、 SHS-鑄滲法
SHS-鑄滲法是將金屬基復合材料的自蔓延高溫合成技術（Self-Propagating High Temperature Synthesis）和液態鑄造法結合起來的一種新技術，包括增強顆粒的原位合成和鑄造成型兩個過程。當前，SHS-鑄滲法是有競爭力的反應合成工藝之一，但過程式控制制非常困難。其典型工藝為：利用合金熔體的高溫引燃鑄型中的固體SHS系，通過控制反應物和生成物的位置，在鑄件表面形成復合塗層，它可使SHS材料合成與緻密化、鑄件的成形與表面塗層的制備同時完成。
4、反應噴射沉積技術（RSD）
反應噴射沉積工藝（Reactive Spray Deposition）生成陶瓷顆粒的反應有氣—液反應、液—液反應、固—液反應和加鹽反應等多種類型。它綜合了快速凝固及粉末冶金的優點，並克服了噴射共沉積工藝中存在的如顆粒與基體接近機械結合、增強相體積分數不能太高等缺點，成為目前金屬基復合材料研究的重要方向之一。反應噴射沉積工藝過程為：金屬液被霧化前噴入高活性的固體顆粒發生液固反應，導致噴入的顆粒在霧化過程中溶解並與基體中的一種或多種元素反應形成穩定的彌散相，控制噴霧的冷卻速率以及隨後坯件的冷卻速率可以控制彌散相的尺寸。

G. 與其他基體的復合材料相比，為什麼金屬基體復合材料特別需要重視殘余應力

復合材料按照基體分為金屬基復合材料、無機非金屬基復合材料和聚回合物基復合材料。聚答合物作為基體的包括不飽和聚酯樹脂、環氧樹脂、酚醛樹脂及各種熱塑性聚合物（PA、PC、PP、PE、PET、PBT等）。各種材料各有特點，比如熱塑的，一般可以回收再利用，熱固的一旦成型就無法再回收。還有其他的耐候性、耐溫性、介電等級各不相同，要根據你所需要的選用。其他兩類復合材料也是如此，比如金屬基復合材料，航天、航空領域對比強度、比模量、尺寸穩定性有嚴格要求，因此多會選用密度小的輕金屬合金作為基體。而高性能發動機使用的復合材料不僅需要具備高比強度、比模量，還對其耐熱疲勞、耐氧化有要求，一般使用鈦基、鎳基合金以及金屬間化合物做基體材料。普通汽車發動機則同時需要考慮低成本，量產性，可以用鋁合金材料做基體。而工業集成電路基板和散熱元件，必須具有高導熱、低膨脹特性，一般使用銅、鋁等作為基體。無機非金屬基復合材料的基體材料主要包括水泥、陶瓷、石膏和水玻璃等。其中，以陶瓷基、水泥基復合材料的研究最為活躍。