3。1热力学分析14

  3。1。1 自由能分析14

  3。1。2 相图分析。。14

 3。2 动力学分析。15

  3。2。1 制备工艺对复合材料的影响。15 3。2。1。1 Ti-B-Ni系在不同加热速率下的DSC曲线。15

   3。2。1。3 球磨时间对DSC曲线的影响19

   3。2。2  增强体体积分数对反应产物和DSC曲线的影响。。20

  结论 。。25

致谢 。。26

参考文献。27

1  绪论

1。1 颗粒增强金属基复合材料概述

   复合材料是将两种或两种以上的材料加以复合，得到物理、化学性能都非常优异的并能满足各种不同要求的材料。其分类有三种：1。聚合物基复合材料；2。金属基复合材料；3。无机非金属及复合材料。本文主要针对金属基复合材料。金属基复合材料是以金属为集体，以高强度的第二相为增强体而制得的复合材料。其中，颗粒增强型金属基复合材料应用较为广泛。

    颗粒增强型金属基复合材料（Particulate Reiforced Metal Matrix Composites，简称PRMMC）是将颗粒增强相外加或者自生入金属基体中得到既具有金属良好的塑性和韧性的优点又具有增强颗粒高硬度和高弹性模量优点的复合材料。可通过改变复合材料的组成，获得以满足先进工程应用需要的合适性能，在汽车、电力、航空航天工业和电子封装结构中都已获得了实际的应用[1]。

1。1。1 颗粒增强金属基复合材料的基体

以金属为基体的复合材料作为结构材料时不但具备与其金属或合金基体相似的特点，而且在耐磨性和高温性能方面有时还会超过其基体金属或合金。因为以金属为基体的复合材料的成型、复合需要在很高的温度下进行，所以选择增强体和基体时要格外注意它们的互相溶解性(特别注意化学方面的互相溶解性)。

基体材料是金属基复合材料的主要组成部分，其主要作用是团结增强相，承受和传递各种载荷。金属基复合材料的研究最初主要集中在航空航天领域，因而铝合金、钛合金和镁合金等比强度、比刚度及延展性等综合性能较好的轻合金在一开始就受到重视。但因为这类合金本身成本较高，故应用范围收到了很大制约。随着研究的不断深入，人们不再局限于轻合金的研究，而是从不同的设计使用性能要求出发，陆续研究开发了铜，镍，铝，银等为基体的多种金属基复合材料。本文主要针对镍基复合材料。

1。1。2 颗粒增强金属基复合材料的增强相

    以金属为基体的颗粒增强型复合材料中的增强体的大小、新能、体积比例、分布状况等，直接影响着复合材料的性能。可以选择的增强相的参数有[2]:拉伸强度、弹性模量、密度、熔点、热膨胀系数、热稳定性、与基体的相容性、尺寸及形状、成本等。加入增强体主要是为了弥补基体材料某些方面的性能不足，如耐磨性、高温性能、刚度和热物理性能等。

在选择增强相种类时要结合复合材料的生产工艺、成本以及用途等诸多因素。例如: 1)生产工艺的影响。无论采用什么样的工艺来生产我们的复合材料，我们均希望得到组织中的增强相均匀分布，充分发挥其作用。某些增强相需要与液态金属接触较长时间，在这种工艺过程中，增强相会和液态金属发生反应。例如在Ni3Al液体中TiC的热力学较稳定，基本不发生反应。而在绝大多数Al的液体合金中SiC的热力学性能是不稳定的，SiC会与Al发生反应从而生成A14C3，但是在Mg的液态的合金中SiC的热力学是稳定的。增强相与基体过大的界面反应会降低复合材料的性能，因此要根据工艺温度、基体及其在液相中停留的时间长短来选择增强相[3]。此外，增强相与基体的体积比例也直接影响着复合材料的性能;2)材料的服役要求。如果用作结构性的材料，增强物就选择高强度、高模量、低密度的，并且颗粒形状是球形或者近球形者最好。如果用作热控性的元件，就要选高导热性、低热膨胀系数的增强物;3)成本的影晌。采用颗粒增强是为了提高材料的弹性模量以及强度等。在这个前提下，所选择较低的成本。此外，增强体的选择标准还包括增强体材料的抗拉强度、密度、弹性模量、熔点、热稳定性、尺寸、形状机器与合金基体的相容性等。