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金属基【环氧板】材料的分类


金属基环氧板材料的分类方式较多,一般归为以下3种。主要有铝基、镍基、钛基、铜基、铁基、镁基、锌基、金属间化合物基等环氧板材料。目前主要以铝基、镁基、镍基、钛基的研究较为深入,已在航空、航天、电子,汽车等领域得到应用。

1)铝基
环氧板材料
以纯铝或其合金为基体材料的环氧板材料,它是金属基环氧板材料中研究最为深入、应用最为广泛的一种环氧板材料。由于基体合金为面心结构,因而具有良好的塑性和韧性,还具有较好的可加工性、工程可靠性及价格低廉等优点。实际应用中基体金属-般均采用铝合金, 这比纯铝具有更好的综合性能。
2)镍基
环氧板材料
以纯镍或其合金为基体材料的环氧板材料,由于镍的高温性能优异,该种环氧板材料主要用于高温部件。

3)钛基环氧板材料
随着飞行速度的提高,对飞机的结构材料的刚度提出了更高的要求,当飞机速度从亚音速提高到超声速时,钛合金比铝合金显示出了更大的优越性。随着飞行速度的进一步提高,不但需要改变飞机的结构设计,采用更长的机翼和其他翼形,而且需要更高刚度的材料,纤维增强的钛合金恰好满足这种对材料的要求。钛基环氧板材料中最常用的增强体为硼纤维,这是由于钛与硼的热胀系数相近。

4)铜基环氧板材料
一般采用颗粒增强铜或其合金,铜基环氧板材料的主要目的是提高铜基体的耐磨性能。在船用机械中,如绞缆机中的涡轮蜗杆等部件均采用铜合金,其耐磨性能仍难以满足使用要求,若采用陶瓷颗粒增强铜基体形成铜基环氧板材料,可显著提高其耐磨性能。

5)铁基
环氧板材料
铁基环氧板材料发展历史较短,它是在铁基体(或钢基体)中加入第二相增强体,一般为陶瓷颗粒较为多见。所加颗粒一般为原 位反应产生的陶瓷颗粒,如在钢水中加入TitC的混合粉体,使之发生化学反应原位生成TiC颗粒,并弥散分布于钢水中,形成钢基环氧板材料。增强颗粒可显著提高纲的耐磨性能,这对工具钢如刀具等具有现实意义。

6)镁基环氧板材料
以陶瓷、纤维或晶须为增强体,使之在镁基体中均匀分布制成镁基环氧板材料。它集超轻、高比强度、高比刚度于一身,比铝基环氧板材料更轻,将是航空、航天领域的优选材料。如美国海军部和斯坦福大学用箔冶金扩散焊接方法制备了B4CpMg- Li环氧板材料,其比强度、比刚度较工业铁合金高22%,屈服强度也有所提高,并具有良好的延展性。目前关于SiC增强的镁基环氧板材料研究较为成熟,这是由于SiC与镁基体的界面润湿性较好的缘故。

7)金属间化合物基环氧板材料
金属间化合物具有较强的低密度、高强度、热传导性及良好的耐热性能,其冷却效率较高而热应力较小,被用做高温结构材料,尤其是航空发动机的高温部件如叶片等。由于晶体结构中存在共价键,金属间化合物存在脆性,为提高其韧性,人们采用合金化、晶粒细化、
环氧板强化以及定向凝固技术、单晶技术、电热爆炸技术等来对其进行改性,其中环氧板强化是一一种有效手段,特别是颗粒增强金属间化合物基环氧板材料由于制造工艺相对简单,各向同性,基体与增强体之间热膨胀系数的匹配不太敏感而备受关注。郭建亭等合成了内生颗粒增强的NiAl基耐高温环氧板材料,与NiAI比较,NiAl 基环氧板材料的高温强度提高3~5倍,塑性和韧性也同时得到改善。增强体与基体在多数情况下形成个光滑、平直、无中间相的界面,而且一般以非共格或半共格的界面结合形式存在。界面两侧为直接的原子结合,结合强度高。

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