钛基复合材料的性能特点及应用

现代科学的发展和技术的进步，对材料性能提出了更高的要求，往往希望材料具有某些特殊性能的同时，又具备良好的综合性能。

传统的单一材料已经很难满足这种需要。

因此，人们将注意力转向复合材料，复合材料是指由两种或两种以上成分不同，性质不同，有时形状也不同的相容性材料以物理方式合理的进行复合而制成的一种材料。

其以最大限度的发挥各种材料的特长，并赋予单一材料所不具备的优良性能，复合材料的性能还具有可设计性的重要特征。

作为复合材料重要分支的金属基复合材料（MMCs），发展于20世纪50年代末期或60年代初期。

现代材料方面不但要求强度高，还要求其重量要轻，尤其是在航空航天领域。

金属基复合材料正是为了满足上述要求而诞生的。

1.金属基复合材料的分类金属基复合材料（Metal matrix Composite，简称MMCs）是以陶瓷（连续长纤维、短纤维、晶须及颗粒）为增强材料，金属（如铝、镁、钛、镍、铁、桐等）为基体材料而制备的。

金属基复合材料分为宏观组合型和微观强化型两大类。

前者指其组分能用肉眼识别和具备两组分性能的材料(如双金属、包履板等)；后者需显微观察分辨组分以改善成分来提高强度为主要目标的材料。

根据用途分类：（1）结构复合材料：高比强度、高比模量、尺才稳定性、耐热性等是其主要性能特点。

用于制造各种航天、航空、汽车、先进武器系统等高性能结构件。

（2）功能复合材料：高导热、导电性、低膨胀、高阻尼、高耐磨性等物理性能的优化组合是其主要特性，用于电子、仪器、汽车等工业。

强调具有电、热、磁等功能特性。

（3）智能复合材料：强调具有感觉、反应、自监测、自修复等特性。

根据复合材料基体可划分为铝基、镁基、钢基、钛基、高温合金基、金属间化合物基及耐热金属基复合材料等。

按按增强体分类划分为颗粒增强金属基复合材料、层状增强金属基复合材料和纤维增强金属基复合材料。

2.金属基复合材料的性能特点与传统的金属材料相比，金属基复合材料具有较高的比强度与比刚度，而与高分子基复合材料相比，它又具有优良的导电性而耐热性，与陶瓷材料相比，它又具有较高的韧性和较高的抗冲击性能。

NEW OBSERVATION新观察航空制造技术２００６年第１１期当今要求航空材料具有质轻、强度高、耐高温、耐腐蚀、抗氧化和加工成形性好等良好的综合性能，既要保证飞机机体和发动机零件在受力、高温、腐蚀和其他作用条件下有较强的工作能力，又要使飞机达到高的技术品质。

钛合金由于比强度高、耐腐蚀、耐热等良好的综合性能和结构效益高而被广泛用于航空领域，多用于制造航空发动机中要求强度高与耐热性好的重要零部件和飞机机体结构件，尤其适用于大马赫数飞行的飞机。

随着航空工业的进一步发展，钛合金在飞机上的使用将越来越多。

随着飞机更新换代的加速，对飞机性能要求不断提高，而飞机性能的改进首先需要从材料入手，既要选用先进材料来降低机体重量，又要考虑材料的可靠性和经济性。

基于这样的背景需求，铝合金在飞机上应用的主导地位开始被削弱，逐渐被满足高性能要求的新材料所代替，其中，钛合金为飞机设计者所青睐。

机承力构件。

通过添加Ｓｉ元素使该合金在中温保持较高强度，优于Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ。

该合金板材可在室温下进行超塑性成形，是Ｆ－２２战斗机的主要材料，用于制造飞机下部龙骨翼弦锻件。

固溶时效后拉伸强度可达１２００ＭＰａ，屈服强度１１００ＭＰａ，拉伸及压缩模量比Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ高８％，裂纹扩展速率与高纯Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ合金相当，固溶处理后的成形性比退火态好，成为最佳选用材料。

Ｔｉ－１０Ｖ－２Ｆｅ－３Ａｉ（ＴＢ６）是２０世纪７０年代后期发展的一种高强、高韧近β型钛合金。

该合金具有比强度高、断裂韧性好、淬透面积大、各向异性小、锻造性能好和抗腐蚀能力强等优点，兼有亚稳β钛合金的诸多优点而不丧失α－β钛合金的固溶特性，能满足损伤容限设计需要和高结构效益、高可靠性及低成本要求，最高工作温度３２０℃。

该合金主要产品有棒材、锻件、厚板和型材，用于制造飞机机身、机翼和起落架结构钛合金锻件，包括梁、框、短舱接头、襟翼滑轨等。

在不考虑刚度的情况下，用该目前，国内外军民机上应用的典型钛合金有：Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ（ＴＣ４）是２０世纪６０年代初期研制的一种中等强度α－β型钛合金，具用优良的综合性能，誉称万能合金，是最早最广泛用于飞机结构的通用钛合金，包括板材、棒材和锻铸件等。

金属基复合材料的制备方法及发展现状赵鹏鹏;谭建波【摘要】金属基复合材料具有较高的比强度和比刚度,广泛用于军事、航天等领域,其研究和发展受到了各行各业,尤其是重工业产业的密切关注.介绍了金属基复合材料的研究历史和发展现状,根据基体类型和增强相形态对其进行了分类.常见的金属基复合材料制备方法包括粉末冶金法、铸造凝固成型法(搅拌铸造法和挤压铸造法)、喷射成型法和原位复合法,重点介绍了粉末冶金法和铸造凝固成型法.指出了现阶段金属基复合材料发展需解决成本偏高、工艺复杂、分布不均匀、高温下易发生界面反应及偏聚等问题.%Due to their high specific strength and high specific stiffness,metal matrix composites are widely used inmilitary,spaceflight,etc.,and the research and development of which has been widely concentrated,especially in heavy industry.The research history and development status of metal matrix composites are introduced,andthe classification of metal matrix composites is given according to the types of the matrix and the morphology of the reinforcing phase.The common methods for the preparation of metal matrix composites include powder metallurgy,casting solidification molding (stir casting and squeeze casting),spray forming and in situ compounding.The powder metallurgy method and casting solidification forming method are mainly introduced.The problems that need be solved for the development of metal matrix composites including high cost,complicate craft,uneven distribution,and incident surface reaction and segregation under high temperature are pointed out.【期刊名称】《河北工业科技》【年(卷),期】2017(034)003【总页数】8页(P214-221)【关键词】金属基复合材料;基体类型;增强相;粉末冶金法;挤压铸造【作者】赵鹏鹏;谭建波【作者单位】河北科技大学材料科学与工程学院,河北石家庄 050018;河北省材料近净成形技术重点实验室,河北石家庄050018;河北科技大学材料科学与工程学院,河北石家庄 050018;河北省材料近净成形技术重点实验室,河北石家庄050018【正文语种】中文【中图分类】TG146.4近些年来，由于一些高新技术的兴起，一些传统材料已无法满足多种产业对其比强度、比刚度等性能的要求。