金属基复合材料发展现状及展望

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金属材料技术的发展现状与未来趋势分析

金属材料技术的发展现状与未来趋势分析

金属材料技术的发展现状与未来趋势分析金属材料一直以来在工业领域中扮演着重要的角色,其广泛应用于航空航天、汽车制造、电子设备等各个领域。

随着科技的不断进步,金属材料技术也在不断发展和演进,以满足新时代对材料性能的要求。

目前,金属材料技术的发展可分为两个方向:提高金属材料性能和创新金属材料用途。

第一方面,提高金属材料性能是金属材料技术发展的重要方向之一。

在材料科学领域,科研人员通过调控金属的组成、结构和加工工艺,不断改善金属的力学性能、导电性能、耐腐蚀性能等,使其适应更加复杂和苛刻的工况。

例如,通过合金化,可制备出高强度、高韧性的金属材料,以满足航空航天行业对材料强度和轻量化的需求;通过纳米结构调控,可以提高材料的导电性能,应用于电子设备领域。

第二方面,创新金属材料用途是金属材料技术发展的另一个方向。

近年来,随着科技的进步和社会的发展,人们对金属材料提出了越来越多的要求。

传统金属材料已经不能满足人们对多功能性、高性能材料的需求,因此科研人员开始探索金属材料的新用途。

例如,利用金属材料的优良导热性能,可以制备热管理材料用于电子器件散热;利用金属材料的光学、磁性等特性,可以制备出用于激光加工、磁共振成像等领域的高性能材料。

未来,金属材料技术的发展将呈现以下几个趋势:首先,多功能性将成为金属材料技术的重要方向。

人们对材料的要求越来越高,希望一个材料可以同时具备多种性能。

因此,未来金属材料的研发将注重提高材料的多功能性,使其能够同时满足不同领域的需求。

其次,绿色环保将成为金属材料技术的重要发展方向。

随着环境污染和资源短缺的日益严重,人们对材料的环境友好性提出了更高要求。

未来金属材料技术将致力于研发可再生、可回收的金属材料,以减少资源浪费和环境污染。

第三,数字化技术将与金属材料技术相结合。

数字化技术的快速发展为金属材料的设计和制造提供了新的思路和方法。

未来,金属材料技术将与人工智能、大数据等数字化技术相结合,实现材料的高效设计和智能制造。

颗粒增强金属基复合材料的研究现状及展望

颗粒增强金属基复合材料的研究现状及展望

第20卷第1期V o l.20N o.1 硬 质 合 金CE M EN T ED CA RB I D E2003年3月M ar.2003综合评述颗粒增强金属基复合材料的研究现状及展望王基才Ξ 尤显卿 郑玉春 程娟文(合肥工业大学材料学院,合肥,230009)摘 要 从材料的选择、制备技术和性能等方面对颗粒增强金属基复合材料的研究现状进行综合评述。

分析了颗粒增强金属基复合材料发展过程中存在的一些问题及改进措施,指出了颗粒增强金属基复合材料的几个重要发展方向:制备技术的改进、应用范围向特色应用领域的拓宽和再生回收的重视。

关键词 复合材料 碳化物粒子 制备技术 性能 生产应用1 引 言自1965年A Kelly,G J davies和D C ratch ley 等[1]首先总结和提出了金属基复合材料(M etal M atrix Com po sites,简称MM C s)的资料以来, MM C s就以其高的比强度、比刚度及良好的热稳定性、耐磨性、尺寸稳定性及成分可设等优点[2-4]吸引了各国学者和科研人员的关注,成为材料研究和开发的热点。

按增强体的形式MM C s可分为连续纤维增强、短纤维或晶须增强、颗粒增强等。

由于连续纤维增强的MM C s必须先制成复合丝,工艺成本高而复杂,因此其应用范围有很大的局限性,只应用于少数有特殊性能要求的零件。

颗粒增强金属基复合材料(Particu late R einfo rced M etal M atrix Com po sites,简称PRMM C)是将陶瓷颗粒增强相外加或自生进入金属基体中得到兼有金属优点(韧性和塑性)和增强颗粒优点(高硬度和高模量)的复合材料。

PRMM C具有增强体成本低,微观结构均匀,材料各向同性,可采用热压、热轧等传统金属加工工艺进行加工等优点[5-8],因而与纤维增强、晶须增强金属基复合材料相比倍受关注[9-10]。

2 PRMM C材料的选择基体材料是MM C s的主要组成部分,起着固结增强相、传递和承受各种载荷(力、热、电)的作用。

金属基复合材料发展和应用前景

金属基复合材料发展和应用前景

金属基复合材料的发展现状与应用前景金属基复合材料( M MCs) 问世至今已有30 余年。

M MCs 的耐温性较高, 力学性能( 特别是刚度) 比一般金属的好, 此外它还具有导电性以及在高真空条件下不释放小分子的特点, 克服了树脂基复合材料在航宇领域中使用时存在的缺点, 因此受到航空航天部门的青睐。

然而, 尽管MM Cs 在航天飞机以及其他一些尖端技术中已经获得应用, 但用量很小, 不足以推动其发展。

近年来虽然努力在民用领域寻找机遇, 但终因成本偏高而缺乏与金属等其他传统材料竞争的优势。

因此发展MM Cs 的出路在于寻找降低成本的措施, 同时也要探索能充分发挥其特色的应用领域。

鉴于复合材料的成型工艺占其成本的60% ~ 70% , 所以研究发展高效、省时、低能耗、设备简单、能实现近似无余量成型的工艺方法是当务之急。

1、金属基复合材料制备技术1.1各种制备方法简评MMCs 通常按增强体的形式分类, 如连续纤维增强、短纤维或晶须增强、颗粒增强以及片层叠合等。

由于连续纤维增强的MM Cs 必须先制成复合丝或复合片等先驱体, 工艺复杂而成本高, 因此除了极少量有特殊要求的零件(如航天飞机的结构梁)采用外,目前尚看不到有扩大应用的可能性。

本文着重叙述的是颗粒、短纤维或晶须等非连续增强体的MM Cs, 其中, 颗粒增强的M MCs 已具备批量生产条件, 有良好的发展前景。

迄今, 已开发出不少非连续增强体MMCs的制备方法,见表1在表 1 列出的各种制备方法中, 搅拌混合法和挤压铸造法比较成熟,已具备批量生产的条件。

对搅拌混合法工艺已完成了大量研究工作,其中包括对增强体进行表面处理,以改善其与基体金属的浸润性;调整基体合金元素以减轻界面反应对MMCs性能的影响;在设备方面则改进了搅拌桨的形式以改善增强体分布的均匀性,此外,研究了增强体的加入机构,为降低气孔率还制作了施加负压的装置;在工艺条件上则研究了搅拌速度和金属熔体温度对混合均匀度和产生气泡的影响。

高性能金属基复合材料迎来发展新机遇

高性能金属基复合材料迎来发展新机遇
经 过 数 十 年 的 发 展,针 对 金 属 基复合材料的制备方法已经形成了 多种体系,包括固相法、液相法、气态 法、原 位 生 成 法 等(如 图 3所 示)。其 中,放电等离子烧结法(S P S)是将金 属 和 增 强 体 粉 末 混 合、压 制 后,施 加 脉冲电流产生等离子体进行加热烧 结的制备方法,属于粉末冶金法的一 种,具有快速、组织结构可控、节能环 保等优势 ;原位生成法是利用液态金 属和金属盐在高温下原位,均具备
金属基复合材料研发的机构数量较 强大的产业竞争力。中国、美国高性
多,包括北京科技大学、哈尔滨工业 能金属基复材企业多为军工服务,在
大学、国防科技大学、中南大学、北方 成本控制上处于劣势,在民用领域的
工业大学和上海交通大学等高校,北 发展上还存在一定的瓶颈。
金属基复合材料制备方法
固态法
液态法
气态法
粉末冶金法
放电等离子烧结法 喷射沉积法 (固液两相)
搅拌鋳造法 压力浸渗法(真空 压力浸渗、自排气
压力浸渗)
真空吸铸法
气相沉积法(化 学气相沉积、物 理气相沉积)
图 3 金属基复合材料制备方法
其他先进技术
原位合成法 增材制造 搅拌摩擦焊
升,高性能金属基复合材料及器件的 (Advanced Composite)和联合材
1 性能优势显著,金属基复材 助力新一代热管理方案
金属基复合材料(Metal Matrix C o m p o s i t e s,M M C)是以金属为基 体,无机非金属的纤维、晶须、颗粒或 纳 米 颗 粒 等 为 增 强 体,经 复 合 而 成 的 新 材 料。根 据 基 体 材 料 不 同,金 属
铝、铜、镁 因 其 相 对 较 高 的 热 导 率、较低的密度以及优异的加工性,目 前已经成为热管理用金属基复材的 主流基体(如图 1)。其中,Al/S i C、镁 (M g)/ S i C体 系 具 有 密 度 低、热 导 率 高、热 膨 胀 系 数 可 调 等 优 势,在 航 空航天和电子封装领域已有成熟应 用 ;铝石墨(Al/Gr)、铜石墨(Cu/Gr) 体 系 除 具 有 密 度 低、热 导 率 高、热 膨 胀 系 数 可 调 等 优 势 外,还 具 有 成 本 低、易 加 工 的 显 著 优 势,更 具 产 业 化 潜力 ;铝金刚石(A l / D i a)、铜金刚石 (Cu/Dia)体系具有最高的热导率〔> 700W /(m·K)〕,在一些高附加值产 业领域如雷达TR组件、功率半导体器 件上有望大面积推广。

金属材料行业的发展现状与未来趋势分析

金属材料行业的发展现状与未来趋势分析

金属材料行业的发展现状与未来趋势分析引言:金属材料作为现代工业的重要基础,广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑和电子等领域。

随着科技的不断进步和经济的快速发展,金属材料行业也面临着新的挑战和机遇。

本文将对金属材料行业的现状进行分析,并展望其未来的发展趋势。

一、金属材料行业的现状分析1.1 市场需求的扩大随着全球化时代的来临,国际市场对金属材料的需求不断增加。

特别是在新兴工业国家的快速崛起和城市化进程加快的背景下,对基础建设和工业制造的需求日益增长。

而金属材料作为现代产业体系的重要组成部分,将持续受益于市场的扩大。

1.2 技术创新的推动随着科技的不断进步,金属材料行业也在不断进行技术创新。

新材料的研发和应用将推动金属材料行业的升级和发展。

例如,先进的合金材料、高强度钢和高温合金等的出现,使得金属材料在航空航天和汽车工业中得到广泛应用,大大提高了产品的性能和质量。

1.3 环保与可持续发展环保和可持续发展已经成为全球社会关注的焦点,金属材料行业同样也不能忽视这一趋势。

减少能源消耗、降低碳排放、提高材料回收利用率等都成为行业发展的重要方向。

因此,在金属材料行业中,绿色生产和循环经济模式将逐渐兴起,并推动这一行业走向更加可持续的发展道路。

二、金属材料行业的未来趋势展望2.1 智能制造的兴起随着物联网、人工智能和大数据的快速发展,智能制造的理念将逐渐渗透到金属材料行业中。

智能制造不仅可以提高生产效率和产品质量,更可以实现生产过程的可视化和自动化,从而提高企业的竞争力。

金属材料行业将会通过智能制造的转型与升级,迎接未来的发展挑战。

2.2 绿色制造的持续推进绿色制造将成为金属材料行业的重要发展方向。

通过提高生产过程中的资源利用和能源效率,减少对环境的污染和压力,实现经济效益与环境效益的双赢。

与此同时,金属材料行业还需要加强循环经济和废弃物处理,推动可再生材料的研发和应用,实现金属材料行业的可持续发展。

2.3 多元化发展的趋势金属材料的多元化发展也将成为未来的趋势。

金属复合材料的优势和应用前景

金属复合材料的优势和应用前景

金属复合材料的优势和应用前景金属复合材料(metal matrix composites,MMC)是一种由金属基体和增强相组成的复合材料。

与传统的金属材料相比,金属复合材料具有许多优势,如高强度、高刚度、良好的耐磨性和热稳定性等。

这些优势使得金属复合材料在诸多领域具有广泛的应用前景。

一、金属复合材料的优势1. 高强度和高刚度:金属复合材料采用增强相(如纤维、颗粒等)与金属基体的复合结构,能够显著提高材料的强度和刚度。

这使得金属复合材料在需要承受大应力和重载情况下具有优越的性能。

2. 良好的耐磨性:金属复合材料中的增强相能够有效地抵抗磨损和磨削,这使得金属复合材料在摩擦、磨损和磨削严重的环境下具有较长的使用寿命。

3. 耐高温性能:金属复合材料中的增强相通常具有良好的耐高温性能,可以在高温环境下保持较好的力学性能和稳定性。

这使得金属复合材料在航空航天、汽车发动机等高温应用领域有着广泛的应用前景。

4. 良好的导热性和导电性:金属基体具有良好的导热性和导电性,而增强相通常也具有较高的导热性和导电性。

这使得金属复合材料能够在需要良好导热性和导电性的领域中发挥重要作用,如电子器件散热和电磁屏蔽。

二、金属复合材料的应用前景1. 航空航天领域:金属复合材料由于其高强度、高刚度和耐高温的特点,在航空航天领域具有广泛的应用前景。

例如,金属复合材料可以用于制造飞机结构件、发动机零部件和航天器热防护材料等。

2. 汽车工业:随着汽车行业对轻量化和节能环保要求的提升,金属复合材料作为一种重要的替代材料,其在汽车工业中的应用也越来越广泛。

金属复合材料可以应用于汽车发动机、底盘和车身结构等部件,以减轻整车重量、提高燃油效率和降低尾气排放。

3. 电子行业:金属复合材料具有良好的导热性和导电性,因此在电子行业中具有广泛的应用前景。

金属复合材料可以用于制造散热片、电磁屏蔽材料、半导体基底等,以提高电子器件的性能和稳定性。

4. 能源领域:金属复合材料的高强度、良好的耐高温性能和导热性,使其在能源领域具有潜在的应用前景。

2024年金属复合材料市场前景分析

2024年金属复合材料市场前景分析

2024年金属复合材料市场前景分析1. 引言金属复合材料是一种由金属材料与其他非金属材料(如陶瓷、聚合物等)制成的复合材料。

它具有金属的强度和刚性,同时又兼具非金属材料的轻质和耐腐蚀性。

随着科技的不断发展和应用领域的扩大,金属复合材料市场呈现出较好的前景。

本文将对金属复合材料市场的发展趋势进行分析,以期为相关产业提供参考。

2. 金属复合材料市场的现状目前,金属复合材料已经广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑材料等领域。

随着大规模工业化生产的实现,金属复合材料的生产成本逐渐降低,市场需求不断增加。

金属复合材料的高强度、轻质和优异的耐腐蚀性,使其在工程结构和技术器件领域具有广泛的应用前景。

3. 金属复合材料市场的发展趋势3.1 技术创新推动市场发展随着科技不断进步,金属复合材料的制备技术也在不断创新。

新的生产工艺和材料配方的应用,使得金属复合材料的性能进一步提升。

例如,采用纳米技术和复合材料增材制造技术可以提高材料的强度和韧性,从而拓宽金属复合材料的应用领域。

3.2 环保意识促进金属复合材料替代传统材料传统的材料如钢铁等在生产、使用和废弃过程中会对环境造成污染。

而金属复合材料由于具有轻质、耐腐蚀等特性,被视为传统材料的替代品。

随着环保意识的不断提升,金属复合材料在汽车制造、建筑材料等领域的应用将逐渐增多。

3.3 产业链完善推动金属复合材料市场发展金属复合材料的生产需要多个环节的配套设备和技术支持。

随着金属复合材料产业链的逐渐完善,生产成本进一步下降。

同时,相关产业中的技术累积和人才培养也推动金属复合材料市场的发展。

4. 金属复合材料市场面临的挑战4.1 生产成本仍然较高尽管金属复合材料的生产成本在不断降低,但与传统材料相比仍然较高。

这限制了金属复合材料在一些领域的广泛应用。

因此,降低金属复合材料的生产成本是一个亟待解决的挑战。

4.2 技术壁垒对市场发展的制约金属复合材料的制备技术相对复杂,需要高端的设备和专业的技术支持。

2024年金属复合板市场分析现状

2024年金属复合板市场分析现状

2024年金属复合板市场分析现状简介金属复合板是由两层金属材料之间夹层填充着非金属材料的一种材料。

其独特的结构使其具备优异的性能和广泛的应用领域。

本文将对金属复合板市场的现状进行分析。

市场规模及发展趋势金属复合板市场近年来呈现出快速增长的态势。

主要驱动因素包括建筑业的发展、汽车工业的需求增加以及对轻质高强度材料的需求增加。

根据最新的市场调研报告,金属复合板市场在全球范围内的规模已达到数十亿美元。

预计未来几年,金属复合板市场将继续保持较高的增长率,并有望突破百亿美元。

市场应用领域金属复合板在各个领域都有广泛的应用。

主要应用领域包括建筑、交通运输、航空航天等行业。

建筑行业金属复合板在建筑行业中广泛应用于外墙装饰、屋面、天花板等方面。

其轻质、高强度和良好的防火性能使其成为现代建筑材料的首选之一。

随着人们对环境友好型建筑材料需求的增加,金属复合板在建筑领域的应用将进一步扩大。

交通运输金属复合板在汽车、铁路、船舶等交通运输领域具有广泛应用。

由于其轻质、高强度和优异的耐腐蚀性能,金属复合板能够降低运输工具的质量,提高燃油经济性和运输效率。

航空航天由于金属复合板具备较高的强度和刚性,同时又具备较轻的质量,因此在航空航天领域被广泛应用。

它在制造飞机、火箭、卫星等航天器件中发挥着重要作用。

市场竞争格局金属复合板市场目前存在较为激烈的竞争格局。

国际知名企业如Arconic、3A Composites、Mitsubishi Chemical Corporation等在市场中占据主导地位。

同时,国内企业也在积极发展金属复合板市场。

随着技术的进步和市场需求的变化,市场格局可能会发生变化。

各企业应根据市场需求变化,调整产品结构和创新能力,以保持竞争优势。

市场挑战与机遇金属复合板市场面临着一些挑战和机遇。

主要挑战包括材料成本上涨、环境规范的提高以及行业标准的制定。

同时,随着市场需求的增加,金属复合板市场也面临着巨大的机遇。

尤其是随着新兴市场对金属复合板的需求逐渐增加,这将为市场带来更多发展机遇。

金属材料发展现状及展望

金属材料发展现状及展望

重庆科技学院金属材料工程导论课程论文题目:金属材料发展现状及展望姓名袁建学号43班级金材普11-01成绩金属材料发展现状及展望---金材普2011-01 袁建[摘要]材料对社会、经济及科学技术活动的影响面大和带动力强,u人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。

现代社会种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础,金属材料的发展前景如何,不仅对相关行业有着重大影响,甚至对整个社会有着密切的关系。

本文对金属材料的发展现状和未来的发展前景做了简要的叙述。

[关键词]金属材料研发前景发展趋势1 前言能源、信息、材料是社会发展的三大支柱,而材料又主要分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料,这其中金属材料是人类历史上系统的应用研究时间最长,在目前应用也较为广泛的一种重要材料。

金属材料在人类历史上一直扮演着重要的角色,这是由其自身性质决定的,金属材料具有高弹性模量、高韧性和强度硬度较高等优点,同时金属材料来源广泛,种类繁多和加工技术相对成熟等优异的特性,这些优点都决定了金属材料在材料领域中占有极其重要的地位。

随着现代金属材料科学的不断发展,金属材料在机械制造业、国防领域、航空航天、建筑业、农业、矿业资源、电子信息等领域,有明显的性价比优势和广阔的市场。

2 .1 钢铁材料发展钢铁材料是国民经济的重要基础,在整个材料大家庭中始终占据着重要的地位。

随着国民经济的不断发展和科技的更新,当的份额。

未来不锈钢的趋势发展主要集中在加强发挥其自身优势,使其能具有在特殊条件下使用的特殊性能不锈钢,同时如何降低其研发生产成本,也是未来的一个方向。

此外,钢铁材料的新需求和新技术也在不断地出现。

特别是在能源工业、交通运输、航空技术对新型钢铁材料的社会需求。

由于要有新的产品产出,所以就会带动产生新的技术。

超纯净钢生产工艺就是其中的一种。

随着钢铁生产工艺的技术进步与生产装备的进一步完善。

对于连铸质量,围绕无缺陷连铸坯的生产,重点解决以下技术困难:(1) 高碳钢连铸的中心偏析与疏松缺陷;(2) 包晶钢、含Ti不锈钢的表面质量控制;(3) 卷渣造成的大型夹杂物控制技术;(4)铸坯质量的准确预报与表面修磨技术。

金属基复合材料的现状与发展趋势

金属基复合材料的现状与发展趋势

金属基复合材料的现状与发展趋势金属基复合材料是指将金属作为基体材料,与其他非金属材料(如陶瓷、复合材料纤维等)进行复合制备的材料。

目前,金属基复合材料在诸多领域中得到了广泛的应用,包括航空航天、汽车、电子、建筑等。

金属基复合材料的现状主要体现在以下几个方面:1. 材料种类丰富:金属基复合材料的种类非常多样,包括金属基陶瓷复合材料、金属基纤维复合材料、金属基聚合物复合材料等。

不同种类的金属基复合材料具有不同的特性和应用领域。

2. 性能优良:金属基复合材料具有金属和非金属材料的优势,综合性能较好。

例如,金属基纤维复合材料具有较高的强度和刚度,金属基陶瓷复合材料具有较高的耐磨性和耐高温性能。

3. 制备技术成熟:金属基复合材料的制备技术已经较为成熟,包括热压、热等静压、粉末冶金、特殊金属/陶瓷涂覆等多种制备方法。

这些方法能够制备出具有均匀组织结构和良好性能的金属基复合材料。

未来,金属基复合材料的发展趋势主要包括以下几点:1. 变革材料设计:研究人员将继续探索金属基复合材料的设计、制备和性能调控方法,以实现更好的性能和应用。

例如,通过优化复合材料的界面结构和增加金属间化合物相的形成,进一步提高复合材料的力学性能和耐磨性能。

2. 发展新型金属基复合材料:随着科学技术的不断进步,新型金属基复合材料将不断涌现。

例如,碳纳米管增强金属基复合材料、石墨烯增强金属基复合材料等具有很高研究和应用价值。

3. 应用拓展:金属基复合材料在航空航天、汽车、电子等领域的应用将进一步拓展。

例如,开发具有轻质、高强度和高温耐受性能的复合材料,可用于制造飞机、汽车零件、电子器件等。

金属基复合材料具有广阔的应用前景,并且随着技术的发展和研究的深入,其性能和应用将得到进一步提高和扩展。

2023年复合材料行业市场发展现状

2023年复合材料行业市场发展现状

2023年复合材料行业市场发展现状随着科技的不断进步和人们对质量和性能要求的提高,复合材料作为一种新型的材料已经逐渐成为制造业的重要组成部分。

复合材料因其优异的特性,在众多领域中得以广泛应用并取得了良好的经济效益和社会效益。

目前,全球复合材料行业的市场规模不断扩大,未来也将继续保持良好的发展态势。

一、全球复合材料市场需求不断增加随着可持续发展理念的深入人心,环保、节能、轻量化等成为社会关注的热点问题。

而复合材料有利于实现这些目标,具有轻质、高强度、耐腐蚀、抗疲劳等优势,使其成为航空、汽车、建筑、能源等领域中的首选材料。

目前,全球复合材料市场的需求量不断增加,预计未来几年将保持稳定的增长趋势。

根据IHS Markit最新预测数据显示,2023年全球复合材料市场规模将达到1240亿美元。

二、新兴市场的快速发展成为复合材料业的新突破口能源、交通、医疗、体育等领域中的新材料应用不断拓展,成为复合材料的新市场。

尤其是新兴经济体的快速崛起,带动逐年上升的科技投入和中产阶级的崛起,使得这些市场更加广阔。

据数据显示,近年来亚太地区的合成树脂产能持续增加,为全球复合材料市场注入新动力。

同时,新材料在环保、城市化、制造业等方面的应用也在中国、印度、东南亚等地区得到蓬勃发展,这将为全球复合材料市场注入更强有力的需求和发展动力。

三、复合材料行业技术创新助力产业快速升级高性能复合材料开发、绿色制造技术创新、智能生产设备的应用等方面的技术突破将进一步推动复合材料的生产领域的升级。

当前复合材料行业关注的“工业4.0”、高端装备制造业、新能源汽车等领域,都将为复合材料行业发展带来巨大的机遇和挑战。

除此之外,数字化技术在复合材料等材料领域的应用也起到了不小的助力,加速了新材料的科技研发和推广应用。

总体而言,从全球市场需求和发展动态来看,复合材料行业有着广阔的市场前景和宏观发展趋势。

随着技术创新和新兴市场的发展,行业将迎来飞跃式的转变。

金属基复合材料的现状与发展趋势

金属基复合材料的现状与发展趋势

摘 要 :在过 去的二十多年 里 ,金属基 复合材料凭借其结 构轻量化 和优异的耐 磨 、热 学和 电学性 能 ,逐渐 在 陆上运输 ( 车 汽
和火 车) 、热 管理 、民航 、工 业和体育休 闲产业 等诸 多领 域实 现 商业 化的应 用 ,确立 了作 为 新材 料 和新 技术 的地 位。但 是 , 金属基 复合 材料的未来发 展仍 然面临不 确定性 ,既有 可能持续扩 大应用领域 和市 场规模 ,也有 可能在 其它 材料 和技 术 的竞争
领 域 和市 场规 模 ,也 有 可 能在其 它 材 料和 技 术 的竞 争 下
Ab ta t I tep s t o d cd s s r c : n h at w e a e ,me t x c m o i s( t ma i o p s e MMC )h v e n e t l h d a e t a n l a r t s a eb e s bi e sa n w mae l a d a s i r s
事 国防 向 民用 领 域 渗 透 ,如 今 已在 陆 上 运 输 ( 车 和 火 汽
征 与控制 问题 、可 调控 增 强体 空 间分 布 的复 合 技 术 与二 次加 工技 术 等 。这 一切 帮 助确 立 了金 属基 复 合 材 料作 为 新 材 料 和新 技 术 的地位 。但是 ,金属 基 复合 材 料 的 未来 发 展仍 然 面 临很 大 的不 确定 性 ,既 有 可 能持 续 扩大 应 用
a d r s r h. n e eac
Key wor ds: mea tx c mp sts rp re ;a piain tlmar o oi ;po e is p l t i e t c o
1 前 言
在过 去 的二 十几 年 中 ,金属 基 复合 材 料 逐 渐地 从 军

金属基复合材料的发展现状及展望要点

金属基复合材料的发展现状及展望要点

金属基复合材料的发展现状及展望摘要:介绍了金属基复合材料的研究及应用现状。

就算了金属基复合出来的分类性能特点,并总结了其主要应用。

对于大批量生产的复合材料来讲,轧制方法复合具有比其它方法有更多的适用性和经济性,最后对金属基复合材料(MMC)的发展作出展望。

关键词:金属基复合材料;发展现状;应用;前景前言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[1]。

近年来,金属基复合材料的研究、开发、应用方面己经取得了非凡的发展。

但是国内外关于MMCs的研究都是集中在有色金属基体复合材料的研究,其主要的应用对象为航空航天工业和特殊场合,这类复合材料虽然具有密度低、刚性好等特殊性能,但是一方面它的生产成本高,另一方面它不适用于高温、高速、高载、高磨损的恶劣工作情况,而这样的工作条件下使用的陶瓷基或金属间化合物基复合材料造价昂贵、成本过高,而对以钢铁为基体,以矿山、电力、建材、农机等一般工业为应用目标的复合材料研究比较少。

目前,我国在有色金属基复合材料方面的研究己经接近国际水平,但是在工业生产及应用上存在着巨大的差距,而在黑色金属基复合材料方面的研究和应用都尚处在初步探索阶段,有必要加大对黑色金属基复合材料方面的研究,使金属基复合材料的应用扩大到工业及民用领域,以实现金属基复合材料科学技术的全面发展。

金属基复合材料的分类按基体的类型,金属基复合材料可分为:铝基、镍基、钛基、镁基、铁基等;按增强体的类型,金属基复合材料可分为两大类:长纤维和非长纤维增强的金属基复合材料。

金属基复合材料研究现状与发展

金属基复合材料研究现状与发展

金属基复合材料起步于 60年代初期。当时 由于受到增强纤维品种少的限制,仅发展了硼 纤维增强铝、钛等少量品种。多沿用树脂基复 合材料的成型方法,如铺层工艺和缠绕工艺。 生产的复合材料,价格高昂(如硼 -铅复合材料 的价格约为热轧钢的 1860倍),仅限于用在航 空航天上。
80年代中期,长纤维增强、短纤维增强、
在纤维增强金属基复合材料中适当的界面结合 强度是材料具有最高性能的保证,此时界面既 能有效地传递载荷,又能有效地阻止裂纹的扩 展,充分发挥纤维的作用。
过强的界面结合可能使材料发生早期的低 应力破坏,反应产物呈脆性,在应力作用下往 往首先断裂,成为裂纹源,引起复合材料的整 体破坏。
有些反应产物本身不稳定,容易分解造成 界面分离。如 Al4C3,与水接触时发生水解生成 甲烷,严重时使复合材料解体。因此必须尽量 控制界面脆性相的生成。
2. 金属基体与增强材料之间浸润性差。 增强材料与基体之间应具有很好的润湿性 (即接触角小于90°),基体才能均匀覆 盖于增强材料表面和渗入到增强材料的间 隙之间,因此,这是得到性能良好的复合 材料的前提。
绝大多数有前景的金属基复合材料体 系中,如碳-铝、碳-镁、碳化硅-铝、氧化 铝-镁等,基体与增强材料之间的浸润性都 很差,必须采取技术措施加以改善。
1. 增强材料以设计的体积分数和排列均匀地分布于 基体中;
2. 尽量不使增强材料和金属基体原有性能下降, 特别是不能对高性能增强材料造成损伤,应使增强材料 和金属的优良性能得以叠加和互补;
3. 尽量避免增强材料和金属基体之间发生不利的化 学反应,应得到合适的界面结构和性能,充分发挥增强 材料的增强效果;
金属基复合材料的研 究现状与发展
材料学院 耿浩然
基本概念

金属基复合材料的研究进展及发展趋势

金属基复合材料的研究进展及发展趋势

金属基复合材料界面的研究进展及发展趋势周奎(佳木斯大学材料科学与工程学院佳木斯 154007)摘要本文介绍了目前金属基复合材料界面的研究现状,存在的问题及优化的有效途径。

重点阐述了金属基复合材料在各个领域的应用情况。

最后在综述金属基复合材料界面的研究进展与应用现状的基础上,对学者未来研究呈现的趋势进行了简述并对其发展趋势进行了展望。

关键词金属基复合材料界面特性应用发展趋势The research progress of metal matrix composites interface and development trendZHOU Kui(jiamusi university school of materials science and engineering jiamusi 154007) Abstract:Interface of metal matrix composites are introduced in this paper the current research status, existing problems and the effective ways to optimize. Expounds the metal matrix composites and its application in various fields. Finally in this paper the research progress and application of metal matrix composites interface status quo, on the basis of research for scholars in the future the trend of the present carried on the description and its development trend is prospected.Keywords: metal matrix composites application Interface features the development trend1前言金属基复合材料(MMCS)是以金属、合金或金属间化合物为基体,含有增强成分的复合材料。

金属基复合材料的研究进展与应用前景

金属基复合材料的研究进展与应用前景

金属基复合材料的研究进展与应用前景金属基复合材料是一种具有金属基体和强化相的材料,能够综合发挥金属的优良性能和强化相的增强效果。

近年来,金属基复合材料得到了广泛的研究和应用,其研究进展和应用前景也备受关注。

本文将综述金属基复合材料的研究进展和应用前景。

一、金属基复合材料的研究进展1. 强化相的选择和设计强化相是金属基复合材料中起到增强作用的材料,通常是颗粒、纤维或片状结构。

近年来,随着纳米材料的研究和发展,纳米颗粒和纳米纤维作为强化相的应用逐渐成为研究的热点。

纳米颗粒和纳米纤维具有较大的比表面积和较好的强度,可以显著提高金属基复合材料的力学性能和热学性能。

2. 制备技术的改进金属基复合材料的制备技术对于材料性能具有决定性影响,近年来研究者们在制备技术方面进行了大量的改进。

传统的制备技术包括粉末冶金、熔融法和电化学沉积法等,这些方法能够制备金属基复合材料,但是制备工艺复杂、成本高。

近年来,研究者们开始探索新的制备技术,如激光熔融沉积、电子束熔凝等,这些新的制备技术具有制备精度高和能耗低的优点。

3. 性能测试与评价金属基复合材料的性能测试和评价是研究中的重要环节,目前主要包括力学性能测试、热学性能测试和耐腐蚀性能测试等方面。

力学性能测试包括拉伸性能、硬度、韧性等方面的测试,热学性能测试包括热膨胀系数、导热系数等方面的测试,耐腐蚀性能测试包括盐雾试验、腐蚀电位测试等方面的测试。

通过对金属基复合材料的性能测试和评价,能够了解材料的力学性能和热学性能,为进一步研究和应用提供依据。

二、金属基复合材料的应用前景1. 航空航天领域金属基复合材料具有高强度、高温稳定性和低密度等优点,能够满足航空航天领域对材料高性能的需求。

金属基复合材料在飞机、火箭、导弹等航空航天装备的结构材料中有广泛的应用前景。

例如,金属基复合材料可以用于飞机结构的轻量化设计,提高飞机的燃油效率和载重能力,同时保证结构的强度和刚度。

2. 汽车制造领域汽车制造领域也是金属基复合材料的应用领域之一。

金属基复合材料的研究现状与进展论文

金属基复合材料的研究现状与进展论文
1.
本文简单综述了金属基复合材料研究意义,国内外研究现状,性能,分类和应用;以及制造工艺等,最后指出了金属基复合材料研究中存在的问题并对其
发展做出了展望。
2.1
金属基复合材料是以金属或合金为基体,以纤维、晶须、颗粒等为增强体的复合材料。通过合理的设计和复合工艺,使之兼有金属良好的塑韧性和加工性能以及增强体的高比强、比刚,更好的导热性、耐磨性以及尺寸稳定性等优点。
在民用工业中,复合材料的应用领域十分广阔。以碳氮化物或金属间化合物颗粒为强化剂的钢基复合材料,能明显提高强度、韧性、耐磨、耐蚀和切削性能。这类材料的特点是重量轻、尺寸稳定、硬度高、摩擦系数小,由于耐高温和高强度,可用于发动机和泵的叶轮,也可加工成模具。另外,发动机钢套、连杆、连销、刹车盘等也在使用金属基复合材料制造,如果能打开市场,将会有较大的产量。其他方面,如运动器材、自行车架、各种型材以及装甲车履带、轻质防弹装甲车等也初步应用复合材料[1]。
Hale Waihona Puke 1 绪论1.1金属基复合材料(Metal Matrix Composites:MMCs)是指以金属或合金为基体,通过某种可能工艺加入一种或几种金属、非金属及或者合金增强相结合而成的新材料。金属基复合材料具有优越的综合性能,它一方面具有原金属(或合金)的特性;另一方面,由于增强材料的加入,还赋予其一些特殊的性能或改善金属(或合金)原有的性能。由于科技的进步,越来越多的工程应用所需要的材料,在性能发面具有很大的可设计性,而单一的金属、陶瓷、高分子等工程材料均难以满足这些迅速增长的性能需要。为了克服单一材料性能上的局限性,充分发挥各种材料特性,弥补其不足,人们已越来越多地根据零、构件的功能要求和工况条件,设计和选择两种或两种以上化学、物理性能不同的材料,按一定的方式、比例、分布结合成复合材料,充分发挥各组成材料的优良特性,弥补其短处,使复合材料具有单一材料所无法达到的特殊和综合性能,以满足各种特殊和综合性能需求,也可以更经济地使用材料。

金属基复合材料现状与存在的问题

金属基复合材料现状与存在的问题

金属基复合材料现状与存在的问题
金属基复合材料是由金属基体和其他材料(如陶瓷、纤维等)组成的复合材料,具有高强度、高刚度、高温性能和耐磨性能等优点,在航空航天、汽车、船舶等领域得到广泛应用。

然而,金属基复合材料的制备技术和性能研究仍存在一些问题:
1. 制备技术复杂:金属基复合材料的制备过程较为复杂,需要进行高温高压的复合反应,制备周期长,成本高。

2. 界面结合强度低:金属基体和其他材料之间的界面结合强度较低,容易出现剥离、开裂等问题,影响材料的整体性能。

3. 腐蚀性能差:金属基复合材料在复合过程中容易出现氧化、污染等问题,导致材料的腐蚀性能下降。

4. 热膨胀系数不匹配:金属基体和其他材料的热膨胀系数不匹配,容易引起材料的热应力,导致变形和开裂等问题。

因此,为了进一步提高金属基复合材料的性能,需要加强制备技术的研究,提高界面结合强度和腐蚀性能,并寻求解决热膨胀系数不匹配的方法。

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材料导报
2005年7月第19卷第7期
颗粒均匀分散在Al合金熔液中;另外,加入Alz03颗粒后,材料 的耐磨性明显得到提高。
(5)熔体浸渗法 熔体浸渗法就是将金属或合金熔体在一定的温度和气氛条 件下自发渗入到具有一定形状的增强颗粒预制块体中。1986 年美国Lanxide公司在采用直接金属氧化法制备Al。03/Al复 合材料的工艺基础上首次提出了合金熔体自浸渗法即熔渗 法[1“。熔体浸渗分为压力浸渗和无压浸渗。压力浸渗是靠机 械装置或者惰性气体提供压力将金属熔体浸渍渗透进增强颗粒 的预制块中。Y.Kajikawa等[17]和Lanxide公司[18]都采用压力 浸渗法制备出铝基复合材料。无压浸渗不需要任何压力,只要 在大气气氛下,通过助渗剂使合金液体渗入到增强粒子的间隙 中,从而形成复合材料。张建云等[19]已用无压浸渗法制取了 SiC(或Alz 03)陶瓷粒子增强铝基复合材料。无压浸渗法成本 低,工艺简单,不需要特殊的设备,也不需要对陶瓷增强粒子进 行热处理。总之,与搅拌铸造法相比,熔体浸渗法可以制出体积 分数大的复合材料,但也存在预制块的变形、颗粒分布不均匀、 界面反应和晶粒尺寸粗大等缺点。 (6)原位复合技术 原位复合技术是在一定条件下,通过元素之间或者元素与 化合物之间的化学反应,在金属基体内原位生成一种或几种高 硬度、高弹性模量的陶瓷增强相,从而达到强化金属基体的目 的。申玉田等[zo]应用此种技术制备了c小Alz 03复合材料。董 晟全等[21]用此法制备了纳米AlN颗粒增强铝基复合材料。实 验发现,原位生成的AlN为纳米级颗粒,并且均匀分布于基体
(2)搅拌铸造法 搅拌铸造法是近年来国内外研究制备金属基复合材料十分 热门的工艺[4“]。它是将增强体加入到基体金属液中,通过高 速旋转的搅拌器使液相和固相均匀混合,然后浇入到铸型中。
万方数据
这种方法的关键是使基体和增强物之间有良好的界面结合,并 使增强体在基体中均匀分布。早在1986年,美国的Skibo就在 搅拌铸造技术上取得突破[7’8],并申请了一项专利。搅拌铸造 法分为真空搅拌铸造和非真空搅拌铸造。前者是在真空状态 下,采用搅拌的方法使基体熔液和增强相混和,再进行浇注的方 法。图2是颗粒增强金属基复合材料的制备装置——真空搅拌 铸造炉的结构示意图。
(3)金属基体和增强相颗粒之间的润湿性
要使增强相颗粒进入到金属基体中细化颗粒,改善复合材 料的综合性能,必须改善增强颗粒和金属基体之间的润湿性。 通常采用对增强颗粒进行表面处理、添加合金元素等途径改善 二者的润湿性。 1.2金属基复合材料的制备方法
近年来,研究者对金属基复合材料的有效制备方法、金属基 体与增强体之间界面反应的规律、控制界面反应的方法等进行 了大量的研究工作,取得了许多重要的成果,大大推动了金属基
关键词 金属基复合材料块体分散法发展趋势
Present Status and Expectation of Metal Matrix Composites
HA0 Bin DUAN Xianj in CUI Hua YANG Bin ZHANG J ishan
(State Key Laboratory for Advanced Metals and Materials,University of Science and Technology Be幻ing,Be巧ing 100083)
3.2
热膨胀系数 lO一6/K
4.3
比热 J/(k·K)
840
热导率
泊松
W/(m·K)

10~40(1100℃) O.17
A12 03 380~450 3.96
7.0
1050
5~10(1000℃) O.25
颗粒自身的形状和尺寸对制备工艺也有影响:(a)当颗粒为 圆形时,颗粒的周边应变分布均匀且应变较小,随着颗粒的尖锐 化,尖角部分的应力会集中,而且会越来越严重;(b)颗粒尺寸越 小,颗粒的表面积越大,表面能就越大,颗粒团聚的情况也就越 来越严重。
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材料导报
2005年7月第19卷第7期
金属基复合材料的发展现状及展望“
郝斌段先进崔华杨 滨 张济山
(北京科技大学新金属材料国家重点实验室,北京100083)
摘要 介绍了金属基复合材料的发展现状,重点介绍了几种制备金属基复合材料的方法,提出了一种新的制备 方法一块体分散法,并指出了在制备技术中存在的主要问题及其对应问题的解决方法,最后展望了金属基复合材料的 发展趋势。
(4)半固态搅熔复合法 金属合金处于半固态的情况下,通过搅拌使增强相颗粒和 金属合金液相互碰撞,并进入到金属熔体中,达到颗粒增强的作 用。程晓敏等[15]采用此法制备出了Alz03/Al复合材料,并对 所得复合材料的强度、冲击韧性和耐磨性进行了实验。由于半 固态合金液具有触变特性,高速运动的Al液与A1z03颗粒相互 碰撞,可以捕获Alz()3粒子,从而使A12 03颗粒均匀地分布于 熔体中。实验发现,只要选择合适的工艺参数就可以使Al。()3
Key words
metal matrix composite,block disperse method,development trend
0 引言
颗粒增强金属基复合材料发展至今约有30年的历史,现代 科学技术的发展要求材料具有良好的综合性能,如高强度、高韧 性、高耐磨性、低密度和良好的抗疲劳性等,这迫使材料工作者 向寻求更佳的制备工艺目标努力。
(3)挤压铸造法
挤压铸造法是首先将增强体做成预制块,放人模具,再浇人 基体合金熔液,随后加压,使基体熔液渗入预制块成锭。张雪囡 等[14]利用此法制备了SiC晶须和纳米SiC颗粒混杂增强铝基 复合材料,实验发现,晶须与纳米颗粒分布均匀,与基体合金的 界面结合良好,无界面反应物和孔洞,与基体相比,复合材料的 抗拉强度和弹性模量都明显得到提高。此法的生产周期短,易 于大批量生产;可以制备出形状与最终制品形状相同或相似的 产品;液态金属浸渗的时间短,冷却速度快,可以降低乃至消除 颗粒界面反应;增强相的体积分数可调范围大。但挤压铸造不 易制备形状复杂的制件,当浸渗压力很大时,对模具和所制批件 的完整性有很大的影响。
图1 制备颗粒增强金属基复合材料的方法
(1)粉末冶金法
首先把基体粉末和增强相粉末}昆合后进行球磨,然后在不 同的工艺条件下,干燥并烧结混合粉末。粉末冶金法分粉末混 合、压实和烧结3个步骤。肖永亮等[3]用粉末冶金法制备了纳 米Sic颗粒增强铝基复合材料。实验发现,材料的组织均匀且 细小,与纯铝相比,复合材料的布氏硬度提高了20%,电阻率提 高了4.56.o%。粉末冶金法不存在界面反应,可以制备出大体 积分数的复合材料,任何合金都可以作为基体材料,允许使用几 乎所有种类的增强相;增强相颗粒分布均匀,质量稳定。但此法 成本高,一般需要二次成型;粉末在球磨的过程中形状受到限 制;工艺程序复杂,制备周期长。
1 金属基复合材料的制备
金属基复合材料发展至今,研究者在选择增强相和制备工 艺上进行了大量探索和实验。通常增强相有以下几种类型(按 照成本不同由高到低排列):单丝、长纤维晶须、短纤维和颗粒。 制备工艺方法根据成本的不同,由高到低排列顺序是:扩散结 合、粉末冶金、雾化和液态金属。所以最经济的制备方法是选择 颗粒增强相和液态金属。
目前,颗粒增强金属基复合材料已经在世界范围内得到广 泛的应用,并且逐渐走向工业化的规模。例如:在美国国防部 “Title”项目支持下,DWA复合材料公司与洛克希德·马丁公 司以及空军进行合作,将粉末冶金法制备的碳化硅颗粒增强铝 基复合材料用于F216战斗机的腹鳍,代替了原有的2214铝合 金蒙皮,不仅使刚度提高了50%,寿命也由数百小时提高到约 8000h。目前美国空军已将这种铝基复合材料腹鳍作为现役 F216战斗机的备用件,正逐步更换[1]。此外,美国海军飞行动 力实验室已经研制成SiC/Al复合材料应用于卫星的惯导平台 和支撑构件上[2]。可见,颗粒增强金属基复合材料在航空航天 等材料科学中发挥着重大的作用,具有良好的应用前景。
of metal matrixcomposite,and the main questions that exist in preparation technology and thesolvation methods are in—
dicated. The development prospects of metal matrix composite are discussed.
*国家“863”计划资助项目(N0.2002AA302502) 郝斌:女,1975年生,博士生E-rmil:)(iumei】【iu@163.com
万方数据
金属基复合材料的发展现状及展望/郝斌等
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表1 A12 03和SiC的物理性能
弹性模量 stract
It has been 30 years since metal matrix composite are produced.In this paper,the developing situa—
tion of metal matrix composite reinforced by ceramic particle is studied. There are many kinds of preparation methods
黼~ 复合材料的发展和应用。金属基复合材料发展至今制备方法有
很多种(见图1),本文仅介绍以下几种常用的方法。
颗粒增强金属 基复合材料
雕一 贼萋|
f搅拌铸造法 .{流变铸造法 【螺旋挤压法
r雾化共沉积
1喷射条带
漱一 厂Il}、IlL 胞一
l挤压铸造 <气压浸渗
L无压浸渗
l】(D工艺 <自蔓延反应 L气液反应
1.1选择基体和颗粒增强相的要求 制备金属基复合材料时,要求基体和增强相具有很好的润
湿性,进行良好的结合,否则就会直接影响到所制得产品的尺寸 稳定性、耐磨性、疲劳性能和断裂韧性等综合性能。
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