第62页，共132页，星期日，2025年，2月5日蠕变和持久性能是衡量高温合金材料性能的重要指标。在这方面，柱状晶和单晶组织显示了突出的优越性。图5—13是单晶、柱状晶和等轴晶合金在高温下蠕变特征曲线，试验温度980℃，工作应力205MPa。这一特征对于涡轮热端转动部件尤为重要，它预示着零件是否即将破坏，有利于杜绝发生突然断裂事故。第63页，共132页，星期日，2025年，2月5日第64页，共132页，星期日，2025年，2月5日优良的热疲劳性能是单向凝固柱晶和单晶的特性。试验在20~1000℃、周期加热每分钟2次、加压80MPa条件下进行的。试验结果表明，柱晶比等轴晶抗热疲劳性能提高5倍，其热疲劳裂纹扩展速度相当缓慢，如图5-14所示。第65页，共132页，星期日，2025年，2月5日???第66页，共132页，星期日，2025年，2月5日柱晶热疲劳裂纹的裂纹源首先产生在枝晶间，裂纹要向前扩展必须反复不断穿过阻力较大的互相平行的枝晶区，因而扩展速度缓慢。其次，单向凝固柱晶或单晶在(001)取向上的弹性模量低，这也是疲劳性能高的原因。弹性模量低，提高了循环热应力的抗力，单向凝固柱晶比同种合金等轴晶的弹性模量低1／3以上。第67页，共132页，星期日，2025年，2月5日第五节?金属基复合材料的制备一、复合材料的发展???将两种或两种以上的材料在显微尺度内复合，使得各组成相的性能互补，则可获得一种性能优异的新材料，称为复合材料。如果复合后获得的新材料具有特殊的物理性能，则称为功能复合材料。而以获得特殊的力学性能为目的的复合材料称为结构复合材料。近年来，人们对于结构—功能一体化材料的探索越来越重视，复合材料技术可能是获得结构—功能一体化材料的最可行的途径之一。同时，可回收复合材料日益受到重视。第68页，共132页，星期日，2025年，2月5日对于给定的使用条件，每一种材料都有各自的优点和缺点。在形成复合材料时，这些优缺点被重新组合。如图5-15所示，材料A和材料B单独使用时，各自的优缺点同时存在，材料的性能分别为状态Ⅱ和Ⅵ。但将两种材料组合获得的复合材料其性能可能是他们各自优点的组合(状态Ⅰ)，或各自缺点的组合(状态V)，或他们优缺点的交叉组合(状态Ⅲ及状态Ⅳ)。第69页，共132页，星期日，2025年，2月5日第70页，共132页，星期日，2025年，2月5日实际上复合材料的性能并不仅仅取决于其组成相的性能，还与他们的界面特性密切相关。因此复合材料的性能并不是组成相性能的简单叠加。通常结构复合材料的部分综合力学性能(弹性模量、强度等)近似表现为两种组成相的力学性能的平均，即：K＝φ1Kl+φ2K2式中，K、K1、K2—分别为复合材料及组成相1和2的力学性能；φ1、φ2分别为复合材料中组成相1和2的体积分数。???第71页，共132页，星期日，2025年，2月5日?功能复合材料的性能则往往表现为乘积效应，如表5-1所示。表5-1?功能复合材料的性能特点A相性质B相性质复合材料的乘积性质压磁效应磁阻效应压阻效应压磁效应磁电效应压电效应压电效应场致发光效应压力发光效应磁致伸缩压阻效应磁阻效应光导效应电致伸缩光致伸缩闪烁效应光导效应辐射诱导导电热致效应压敏效应热阻效应第72页，共132页，星期日，2025年，2月5日人们使用复合材料的历史已经有数千年。最原始的复合材料包括用稻草增强的墙坯，砖头及纸张。而现代复合材料的概念是以金属、陶瓷、玻璃及高分子材料为基础的一类重要的工程材料，对于特定的使用条件，其力学、物理、化学等性能优于这些传统材料。???第73页，共132页，星期日，2025年，2月5日???复合材料通常以一种材料作为基础（称为基体），加入另一种材料(相)作为强化相。按照基体的类型不同，复合材料可分为金属基复合材料、金属间化合物基复合材料、树脂基复合材料、陶瓷基复合材料和玻璃基复合材料等。按照强化相的不同又可分为纤维(长纤维、短纤维和纤维编织体)增强复合材料及颗粒增强复合材料。本节论述的重点将放在金属基复合材料上，并着重讨论其相关的凝固问题。第74页，共132页，星期日，2025年，2月5日金属基复合材料的典型参数如表5—2所示，其中弥散强化的强化颗粒主要通过自生方式形成，而其他两种情况则是通过特殊复合工艺加入的。根据使用性能的需要，选择合适的强化相种类、尺寸和体