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分析鋁基復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀及發(fā)展論文
一、鋁基復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀
(一)鋁基復(fù)合材料的概述
鋁基復(fù)合材料是具有很大實(shí)用性的一種復(fù)合材料。纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料和顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料是根據(jù)增強(qiáng)體的不同而區(qū)別開的兩種鋁基復(fù)合材料。其增強(qiáng)相的形態(tài)通常為長(zhǎng)纖維、短纖維、晶須以及顆粒四種。除了長(zhǎng)纖維之外的另外三種增強(qiáng)相所組成的復(fù)合材料為非連續(xù)增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料;長(zhǎng)纖維增強(qiáng)的鋁基復(fù)合材料的優(yōu)越性體現(xiàn)在纖維長(zhǎng)度性能上。碳化硅鋁基復(fù)合材料中最常見的增強(qiáng)相，強(qiáng)度、硬度與模量都非常高，所以關(guān)于耐磨和承載等結(jié)構(gòu)件中可以采用碳化硅鋁基復(fù)合材料。除此之外，還有具備特殊性能的增強(qiáng)相，例如金剛石，其導(dǎo)熱效果非常顯著，可應(yīng)用于需要高導(dǎo)熱的鋁基復(fù)合材料。
(二)鋁基復(fù)合材料的主要性能簡(jiǎn)介
1. 耐磨性。
鋁基復(fù)合材料的耐磨性是非常好的，這也是它最突出的性能之一。在諸多研究中發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料的摩擦系數(shù)與顆粒的體積分?jǐn)?shù)息息相關(guān)，這是王寶順等人針對(duì)磨損性能研究的結(jié)論，除此之外，還可以從結(jié)果顯示中發(fā)現(xiàn)其顆粒的尺寸大小與鋁基復(fù)合材料的摩擦系數(shù)僅僅有很小的影響。
2. 塑性與模量和強(qiáng)度性能之間的聯(lián)系。
鋁基復(fù)合材料的塑性與增強(qiáng)體是否加入以及模量與強(qiáng)度的提升或降低有關(guān)，如果在加入增強(qiáng)體，模量和強(qiáng)度都提高的情況下，鋁基復(fù)合材料的塑性就會(huì)降低。也就是說其塑性的高低與強(qiáng)度與模量呈反比趨勢(shì)。得出規(guī)律性結(jié)論之后，就可以將金屬的優(yōu)化通過增強(qiáng)體與其他性能的改變來加工改造成產(chǎn)品所需要的高性能材料。
3. 疲勞與斷裂韌性。
鋁基復(fù)合材料的疲勞強(qiáng)度比較高，而斷裂韌性卻不是很好。增強(qiáng)物的特性、分布以及狀態(tài)都有可能影響鋁基復(fù)合材料的疲勞強(qiáng)度和斷裂韌性。其中，斷裂韌性與界面結(jié)合的狀態(tài)緊密相連，界面結(jié)合狀態(tài)越好，斷裂韌性也隨之增強(qiáng)。鋁基復(fù)合材料的疲勞與斷裂韌性也是在實(shí)際應(yīng)用中需要考量的兩大性能。
(三)鋁基復(fù)合材料的制備
采用連續(xù)性纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料和顆粒增強(qiáng)的復(fù)合材料是鋁基復(fù)合材料主要研究的兩個(gè)模塊。
長(zhǎng)纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的制備：
1. 鋁/ 碳化硅復(fù)合材料。
針對(duì)鋁/ 碳化硅復(fù)合材料的加工方法有很多種，而且其內(nèi)在的技術(shù)含量與效果各有千秋。下面簡(jiǎn)單地介紹幾種加工方法。
首先就拿超聲加工方法來說，其實(shí)是利用超聲振動(dòng)，也就是通過振幅來使工件上的工具在靜壓力的作用下進(jìn)行振動(dòng)，其振動(dòng)的頻率與變幅桿放大的振幅所產(chǎn)生的頻率相一致。超聲加工法就是使工件受到連續(xù)不斷的擊打，最終變成微粒狀，因?yàn)橹挥谐蔀檫@種狀態(tài)才會(huì)便于懸浮液將其帶進(jìn)工件，并從而制作成跟工具一模一樣的形狀。
再者就是銑磨加工技術(shù)，這種加工方法主要采用切削加工，但由于實(shí)際操作表明這種加工方法不盡人意，會(huì)導(dǎo)致成品表面出現(xiàn)瑕疵，所以不斷研究努力下，一種新型的升級(jí)版加工方法誕生——顆粒增強(qiáng)碳化硅鋁基復(fù)合材料的銑磨加工方法。同樣采用切削加工，只不過是實(shí)行多刃切削來對(duì)工件進(jìn)行加工，這種加工技術(shù)，在保證質(zhì)量的前提下，又可以利用數(shù)控機(jī)床提升工作效率，是認(rèn)可度非常高的一項(xiàng)技術(shù)。
最后介紹一個(gè)激光加工法，此技術(shù)受到國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者的萬千寵愛，紛紛從打孔、切割、劃線以及型腔加工等諸多方面進(jìn)行深入研究，諸多實(shí)踐證明利用激光加工法的重復(fù)走刀切割技術(shù)，具有高速和高質(zhì)量的特點(diǎn)。
2. 顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。
目前顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的應(yīng)用范圍越來越廣，其制造方法和程序相對(duì)容易一些，其性能也具有一定的優(yōu)越性。氧化鋁和碳化硅是主要用于加工顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的顆粒。
其中氧化鋁顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料是利用水熱法對(duì)已經(jīng)顆粒化的晶須加工獲得，步驟簡(jiǎn)單，材料簡(jiǎn)易。
另外的碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料是應(yīng)用最為廣泛的鋁基復(fù)合材料。其具有良好的導(dǎo)熱性能，尺寸相對(duì)穩(wěn)定，具有較高的比剛度與比強(qiáng)度，而且非常耐疲勞和耐磨，是一種優(yōu)點(diǎn)極多的材料。但是美中不足的是由于切削加工的性能無法達(dá)到正常標(biāo)準(zhǔn)要求，所以還是讓其實(shí)際應(yīng)用受到了一定的限制。
二、鋁基復(fù)合材料的發(fā)展前景
在制備工藝逐漸完善的基礎(chǔ)上，鋁基復(fù)合材料的未來發(fā)展前景是十分可觀的。雖然目前復(fù)合材料的利用率已經(jīng)很高了，大眾對(duì)于鋁基復(fù)合材料也頗為接受，但是要想使市場(chǎng)需求不斷慢慢擴(kuò)大，不被新興材料所代替，就必須要做到與時(shí)俱進(jìn)，努力提高科學(xué)技術(shù)水平，不要半途而廢，停止創(chuàng)新研發(fā)的腳步，我們務(wù)必繼續(xù)探索復(fù)合材料的結(jié)合性能，以產(chǎn)品需求為主體進(jìn)行設(shè)計(jì)加工，我相信在鋁基復(fù)合材料的基礎(chǔ)上會(huì)創(chuàng)造出不同類型的，適用于不同領(lǐng)域的新型鋁基復(fù)合材料。
三、結(jié)論
如今我國(guó)科技水平在不斷進(jìn)步發(fā)展，生產(chǎn)力也在不斷完善，在良好的基礎(chǔ)之上，開發(fā)新材料是一種創(chuàng)新的舉措。復(fù)合材料的應(yīng)用開啟了新材料開發(fā)的大門，鋁基復(fù)合材料是開發(fā)成功的見證，所以將創(chuàng)新精神繼續(xù)傳承是我們的責(zé)任。只要堅(jiān)持與時(shí)俱進(jìn)，不斷創(chuàng)新，就將會(huì)迎來廣闊的未來。
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