金属基复合材料的种类与性能

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金属基复合材料

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。

金属基复合材料特点

一、金属基复合材料的特点

1. 高强度和刚性：金属基复合材料具有很高的强度和刚性，比一般的金属材料更加坚固和

耐用。这种材料通常用于需要承受高强度和高压力的工程应用中。

2. 耐高温性能：金属基复合材料通常具有良好的耐高温性能，可以在高温环境下保持稳定

的物理和化学性质。这种特性使其在航空航天和发动机制造领域得到广泛应用。

3. 耐腐蚀性能：金属基复合材料具有出色的耐腐蚀性能，可以抵抗各种化学物质的侵蚀和

腐蚀。这使其成为在化学工业和海洋工程中广泛使用的材料。

4. 良好的导热性和导电性：金属基复合材料保留了金属材料良好的导热性和导电性，可以

有效传递热量和电流，适用于需要热传导和电导的应用。

5. 易加工性：金属基复合材料在加工过程中具有较好的可塑性和可加工性，可以通过锻造、压铸、热处理等工艺加工成各种形状和尺寸，满足不同工业领域的需求。

6. 轻量化：金属基复合材料相比纯金属材料更轻，可以有效降低结构重量，提高整体性能。因此，在航空航天、汽车制造等领域有着广泛的应用前景。

7. 良好的疲劳性能：金属基复合材料具有较好的疲劳性能，可以在多次载荷循环下保持稳

定的性能，延长材料的使用寿命。

8. 损伤容限性：金属基复合材料在遭受外部冲击或应力时，具有较好的损伤容限性，能够

有效减缓损伤扩张速度，延缓失效。

9. 界面结合强度高：金属基复合材料的金属基体和非金属增强相之间具有良好的界面结合

强度，提高了材料的整体性能和稳定性。

10. 抗磨损性能：金属基复合材料具有良好的抗磨损性能，可以在高摩擦和磨损环境下保

金属基复合材料(MMC)

采用带槽的薄板或箔片，将纤维排布在其中
采用等离子喷涂。即先在金属基体箔片上用排布好一层纤维，然后再喷涂一层与基体金属相同的金属
纤维表面经化学或物理处理，在基体金属熔池中充分地浸渍形成金属基复合丝
叠合与封装
为了防止复合材料在热压中的氧化，叠合好的复合材料坯科应真空封装于金属模套中。为了便于复合材料在热压后与金属模套的分离，在金属模套的内壁徐上云母粉类的涂料以利分离，注意不能涂与金属基体发生反应的涂料。
3．熔渗
将增强材料制成多孔预制体，置基体金属熔体的上方或内部，利用毛细力的使熔体作用渗入预制中。也可将预制体和基体金属坯料装入一可通入流动氮气的加热炉中。通过加热，基体金属熔化，自发渗透入网络状增强材料预制体中
三、喷涂与喷射沉积
喷涂沉积主要应用于纤维增强金属基复合材料的须制层的制备，也可以获得复合层状复合材料的坯料。喷射沉积则主要用于制备颗粒增强金属基复合材料。喷射与喷涂沉积工艺的最大特点是增强材料与基体金属的润湿性要求低；增强材料与熔融金属基体的接触时间短，界面反应量少。喷涂沉积制备纤维增强金属基复合材料时，纤维的分布均匀，获得的薄单层纤维增强预制层可以很容易地通过扩散结合工艺形成复合材料结构形状和板材。喷涂与喷射沉积工艺，可以与各种陶瓷纤维或颗粒复合，即基体金属的选择范围广。
普通压铸工艺过程
将包含有增强材料的金属熔体倒入预热模具中后迅速加压，压力约为70—l00MPa，使液态金属基复合材料在压力下凝固。待复合材料完全固化后顶出，即制得所需形状及尺寸的金属基复合材料的坯料或压铸件。

金属基复合材料的主要特点

金属基复合材料（Metal Matrix Composites, MMCs）是一种由金属或合金作为基体，与一种或多种其他材料（如陶瓷、石墨、碳纤维等）作为增强相组成的复合材料。这种材料结合了金属和非金属材料的优点，具有许多独特的性能特点。以下将详细阐述金属基复合材料的主要特点，包括其力学性能、热稳定性、耐磨性、抗腐蚀性以及设计灵活性等方面。

一、优异的力学性能

金属基复合材料最显著的特点之一是其优异的力学性能。由于金属基体具有良好的韧性和塑性，而增强相则具有高强度和高刚度，因此金属基复合材料在保持金属基体良好塑性的同时，能够显著提高材料的强度和刚度。这种优异的力学性能使得金属基复合材料在航空航天、汽车、机械等领域具有广泛的应用前景。

二、良好的热稳定性

金属基复合材料通常具有良好的热稳定性，能够在高温环境下保持较好的力学性能。这是因为金属基体本身具有较好的导热性和热膨胀性，而增强相则能够有效地阻碍热裂纹的扩展。因此，金属基复合材料在高温环境下具有较好的结构稳定性和耐久性，适用于高温工况下的结构件和零部件。

三、出色的耐磨性

由于增强相的加入，金属基复合材料的硬度和耐磨性得到了显著提高。在摩擦过程中，增强相能够有效地承受和分散载荷，减少磨损和剥落。因此，金属基复合材料在摩擦磨损严重的场合（如轴承、齿轮等）具有广泛的应用前景。

四、优异的抗腐蚀性

金属基复合材料中的增强相通常具有较好的化学稳定性，能够有效地提高材料的抗腐蚀性能。此外，通过合理的成分设计和表面处理，还可以进一步提高金属基复合材料的耐腐蚀性能。这使得金属基复合材料在化工、海洋等腐蚀环境中具有广阔的应用前景。

金属基复合材料

金属基复合材料
定义
金属基复合材料（Metal Matrix Composite， MMC）一般是以金属或合金为连续相而颗粒，晶须或纤维形式的第二相组成的复合材料。目前其制备和加工比较困难，成本相对较高，常用在航天航空和军事工业上。现在复合材料生产加工技术已经相对比较成熟，民用，商用领域均有使用。
二、粉末冶金法
粉末冶金法（图2）是指将基体金属合金与增强体粉末混合均匀后在模中冷压，除气后在真空中加热至固液两相区进行热压，最后烧结制得金属基复合材料的方法。
Βιβλιοθήκη Baidu
粉末冶金法特点：可以制备出增强相非常高体积分数的金属基复合材料，并且不受基体合金种类与增强体类型的限制，通过粉末混合工艺可以使增强相在金属基体中达到分布均匀。但此工艺设备复杂、成本偏高，不易制备形状复杂的零件，而且在生产过程中存在粉末燃烧和爆炸等危险，不易进行大规模工业化生产，特别是对于制备体积偏大的金属基复合材料粉末冶金法不是一种理想的制备方法。
三、原位生成法
原位生成法指增强材料在复合材料制造过程中，并在基体中自己生成和生长的方法，增强材料以共晶的形式从基体中凝固析出，也可与加入的相应元素发生反应、或者合金熔体中的某种组分与加入的元素或化合物之间的反应生成。前者得到定向凝固共晶复合材料，后者得到反应自生成复合材料。

金属基复合材料(MMC)

长纤维增强：将纤维和金属粉末按比例混合，密封在容器中，然后进行热等静压
其它增强相
粉末冶金的优点
工艺过程温度低，可以控制界面反应
增强材料(纤维、颗粒或晶须)与基体金属粉末可以任何比例混合，纤维含量最高可达75％，颗粒含量可达50％以上
对浸润性和密度差的要求较小
采用热等静压工艺时，其组织细化、细密、均匀，一般不会产生偏析、偏聚等缺陷，可使空隙和其它内部缺陷得到明显改善，从而提高复合材料的性能
压铸法的优点
其组织细化、无气孔，可以获得比一般金属模铸件性能优良的压铸件。
工艺设备简单，成本低，材料的质量高且稳定
易于工业化生产。
2．半固态复合铸造
将颗粒加入处于半固态的金属基体中，通过搅拌使颗粒在金属基体中均匀分布，并取得良好的界面结合，然后浇注成型或将半固态复合材料注入摸具进行压铸成型。
可以用传统的加工方法进行二次加工
粉末冶金的缺点
工艺过程比较复杂，金Baidu Nhomakorabea基体必须制成金属粉末，增加了工艺的复杂性和成本
在制备铝基复合材料时，还要防止铝金属粉末引起的爆炸
二、液态法
1．压铸压铸成型(Squeeze casting)，是指在压
力的作用下，将液态或半液态金属基复合材料或金属以一定速度充填压铸模型腔或增强材料须制体的孔隙中，在压力下快速凝固成型而制备金属基复合材料的工艺方法。

6 金属基复合材料

2.青铜
青铜是铜合金中综合性能最好的合金，Cu—Sn 合金。
现代工业把 Cu—Al 、 Cu—Be 、 Cu—Pb 、 Cu— Si等铜合金也称为青铜，通常在青铜合金前面冠以主要合金元素的名称，如锡青铜、铝青铜、铍青铜、硅青铜等。青铜的代号以“青”字汉语拼音的字头“ Q” 加主要合金元素的名称及含量表示。铸造青铜在代号前面加“Z”。
铝青铜是应用最广泛的青铜，有更高的强度、硬度、耐磨性以及抗大气、海水腐蚀的能力；用来制造耐磨、耐蚀零件。
（3）铍青铜
铍青铜是铜合金中性能最好的一种，具有高的强度、弹性、耐磨、耐蚀及耐低温等特性，导电性、导热性能优良。铍青铜是工业上用来制造高级弹簧、膜片等弹性元件的重要材料，还可用于制作耐磨、耐蚀零件，航海罗盘仪中的零件及防爆工具等。
6.2.1金属基复合材料的种类
(1) 铝基复合材料在金属基复合材料中应用最广的一种，具有易加工性，价格低廉. (2) 镍基复合材料主要用于制造高温下工作的零部件. (3) 钛基复合材料钛具有比任何其它的结构材料更高的比强度.
铝基复合材料
铝基复合材料圆柱
铝基复合材料（战斗机）
6.2.1金属基复合材料的种类
Al—Si系铸造铝合金又称硅铝明，仅由Al、 Si两组元组成的二元合金称为简单硅铝明。通常用于制造形状复杂、强度要求不高的铸件，如内燃机缸体。

金属基复合材料的力学性能

以金属或合金为基体，并以纤维、晶须、颗粒等为增强体的复合材料。按所用的基体金属的不同，使用温度范围为350～1200℃。其特点在力学方面为横向及剪切强度较高，韧性及疲劳等综合力学性能较好，同时还具有导热、导电、耐磨、热膨胀系数小、阻尼性好、不吸湿、不老化和无污染等优点。例如碳纤维增强铝复合材料其比热度3～4×107mm，比模量为6～8×109mm，又如石墨纤维增强镁不仅比模量可达1.5×1010mm，而且其热膨胀系数几乎接近零。

金属基复合材料按增强体的类别来分类，如纤维增强(包括连续和短切)、晶须增强和颗粒增强等，按金属或合金基体的不同，金属基复合材料可分为铝基、美基、铜基，钛基、高温合金基、金属间化合物基以及难熔金属基复合材料等。由于这类复合材料加工温度高、工艺复杂、界面反映控制困难、成本相对高，应用的成熟程度远不如树脂及复合材料，应用范围较小。

近年来,金属基复合材料以其高的比强度、比模量、较好的耐热性能,良好的抗蠕变、抗疲劳、抗磨损性能,以及低的热膨涨系数受到了广泛的重视,在航空航天及汽车工业等领域有着广阔的应用前景。颗粒增强金属基复合材料被认为是制造汽车发动机连杆、活塞及刹车片等零件的优良材料;纤维增强金属基复合材料已被用来制造航天飞机轨道器主骨架、制动器支撑架及火箭发动机壳体等[1,2]。但是,金属基复合材料在高温制备的冷却过程中由于组分间热膨胀系数(C T E)的差异,会产生较大的热残余应力,通常基体相为拉应力,增强相为压应力。当C T E差异较大时,即使温度变化很小,也会在基体中产生较大的微观热应力,在界面形成应力集中。大量的研究表明,复合材料中的热残余应力对其力学性能有至关重要的影响。例如,存在较高残余应力的复合材料中,基体中亚晶粒的尺寸明显低于未增强基体合金中亚晶粒的尺寸,而位错密度却比未增强基体合金高10~20倍;另外,复合材料由于残余应力的存在,导致在

金属基复合材料力学性能研究进展

4、环保与可持续发展：发展绿色、环保的制备工艺和技术，降低金属基复合材料的环境负荷，实现可持续发展。
5、实验与模拟相结合的研究方法：综合运用实验和模拟手段，深入探究金属基复合材料的力学行为和失效机制，提高对其性能的预测和控制能力。
参考内容
探讨高体积分数金属基复合材料SiCpAl的动态力学性能及其在工业领域的应用
4、疲劳与断裂行为研究：疲劳与断裂是金属基复合材料在实际应用中面临的重要问题。研究者们通过研究复合材料的疲劳性能、断裂韧性、裂纹扩展行为等，深入了解了其在实际应用中的可靠性和寿命预测，为提高金属基复合材料的应用安全性提供了有力支持。
三、未来研究方向与展望
虽然金属基复合材料的力学性能研究已取得显著进展，但仍存在许多挑战和问题需要解决。未来研究可以下几个方面：
金属基复合材料力学性能研究进展
目录
01 一、金属基复合材料的种类与特性
03
三、未来研究方向与展望
02 二、金属基复合材料力学性能的研究进展
04 参考内容
金属基复合材料，以Baidu Nhomakorabea优异的力学性能和广泛的应用前景，已成为材料科学领域的研究热点。本次演示将对金属基复合材料的力学性能研究进展进行概述。
四、结论
本次演示对高体积分数金属基复合材料SiCpAl的动态力学性能进行了实验研究和有限元分析，结果表明该材料具有优异的力学性能和耐磨性能，在工业领域具有广泛的应用前景。然而，在应用过程中也存在一些问题，需要进一步解决材料的加工成本和界面结合强度等问题。未来研究方向可以包括优化材料制备工艺、改进材料表面处理技术以及开发新型的高体积分数金属基复合材料等。

金属层状复合材料与金属基复合材料

1. 介绍

金属层状复合材料和金属基复合材料是现代工程领域中常用的新型材料。它们由不同种类的金属或金属与非金属组成，通过特定的加工工艺和界面结合方式形成复合结构。这些材料具有优异的力学性能、耐腐蚀性能和热传导性能，被广泛应用于航空航天、汽车制造、电子设备等领域。

2. 金属层状复合材料

2.1 定义和组成

金属层状复合材料由两种或多种不同厚度的金属片按一定顺序叠加而成。每一层金属片被称为一道或一片，它们通过界面结合在一起。通常，这些界面可以通过机械锁定、冷焊接或粘接等方式实现。

2.2 特点和应用

金属层状复合材料具有以下特点：

•强度高：由于不同种类的金属具有不同的力学性能，叠加在一起可以充分利用各种金属的优点，提高整体强度。

•耐腐蚀性好：通过选择耐腐蚀性能好的金属作为界面材料，可以提高复合材料的耐腐蚀性能。

•热传导性能好：金属层状复合材料中金属之间的界面接触面积大，热传导效率高，适用于需要良好热传导性能的场合。

金属层状复合材料在航空航天、汽车制造和电子设备等领域有广泛的应用。在飞机结构中使用金属层状复合材料可以减轻重量、提高强度；在汽车发动机中使用金属层状复合材料可以提高散热效果、延长使用寿命；在电子设备中使用金属层状复合材料可以提高散热性能、保护电路。

3. 金属基复合材料

3.1 定义和组成

金属基复合材料是以金属作为基体，通过添加一定比例的非金属相（如陶瓷颗粒、纤维等）来改善其力学性能和功能特性的复合材料。非金属相可以均匀分布在金属基体中，也可以形成离散的颗粒或纤维。

金属基复合材料

③
汽车发动机要求：耐热、耐摩、导热、一定高温强度等，要求成本低适合批量生产，则选用铝合金作为基体与陶瓷颗粒、短纤维组成复合材料，如碳化硅 / 铝复合材料，氧化铝/铝复合材料可制作发动机活塞、缸套等零件。
④
电子工业集成电路――高导热、低热膨胀系数金属基复合材料作为散热元件和基板。用具有高导热率的银、铜铝等金属基体与高导热、低热膨胀性的超高模石墨纤维、金刚石纤维、碳化硅纤维复合成具有低热膨胀系数和高热导率、高比强、比模量等性能的金属基复合材料。
四
选择基体的原则
金属与合金的种类繁多，作为复合材料的基体有，铝及其合金、镁合金、钛合金、镍合金、铜合金、铅、钛铝、镍铝、金属间化合物等，基体材料的正确对能否充分组合和发挥金属增强体的性能特点获得预期优异综合性能以满足使用要求十分重要。
金属基复合材料的使用要求
① 航天、航空技术――比强度、比模量高，尺寸稳定性好。
金属基复合材料的制造难点及解决方法
难点：
1）高温下的界面反应、氧化反应等；
2）金属与增强体之间浸润性差，甚至不浸润；
3 ）将增强体按设计要求的含量、分布、方向均匀地分布；
解决办法： 1）增强体表面处理
作用是：有效防止的界面反应，相互扩散，溶解等；有效改善基体与增强体的润湿性；优化界面结构和性能
基本原理是：液态金屑基体通过特殊的喷嘴，在隋性气体气流的作用下雾化成细小的液态金属沉，

金属基复合材料

⾦属基复合材料

以⾦属或合⾦为基体，并以纤维、晶须、颗粒等为增强体的复合材料。按所⽤的基体⾦属的不同，使⽤温度范围为350～120℃。其特点在⼒学⽅⾯为横向及剪切强度较⾼，韧性及疲劳等综合⼒学性能较好，同时还具有导热、导电、耐磨、热膨胀系数⼩、阻尼性好、不吸湿、不⽼化和⽆污染等优点。例如碳纤维增强铝复合材料其⽐强度3～4×107mm，⽐模量为6～

8×109mm，⼜如⽯墨纤维增强镁不仅⽐模量可达1.5×1010mm，⽽且其热膨胀系数⼏乎接近零。⾦属基复合材料按增强体的类别来分类，如纤维增强(包括连续和短切)、晶须增强和颗粒增强等，按⾦属或合⾦基体的不同，⾦属基复合材料可分为铝基、镁基、铜基、钛基、⾼温合⾦基、⾦属间化合物基以及难熔⾦属基复合材料等。由于这类复合材料加⼯温度⾼、⼯艺复杂、界⾯反应控制困难、成本相对⾼，应⽤的成熟程度远不如树脂基复合材料，应⽤范围较⼩。

树脂基复合材料通常只能在350℃以下的不同温度范围内使⽤。近些年来正在迅速开发研究适⽤于350℃～1200℃使⽤的各种⾦属基复合材料。⾦属基复合材料是以⾦属或合⾦为基体与各种增强材料复合⽽制得的复合材料。增强材料可为纤维状、颗粒状和晶须状的碳化硅、硼、氧化铝及碳纤维。⾦属基体除⾦属铝、镁外，还发展有⾊⾦属钛、铜、锌、铅、铍超合⾦和⾦属间化合物，及⿊⾊⾦属作为⾦属基体。⾦属基复合材料除了和树脂基复合材料同样具有⾼强度、⾼模量外，它能耐⾼温，同时不燃、不吸潮、导热导电性好、抗辐射。是令⼈注⽬的航空航天⽤⾼温材料，可⽤作飞机涡轮发动机和⽕箭发动机热区和超⾳速飞机的表⾯材料。⽬前不断发展和完善的⾦属基复合材料以碳化硅颗粒铝合⾦发展最快。这种⾦属基复合材料的⽐重只有钢的1/3，为钛合⾦的2/3，与铝合⾦相近。它的强度⽐中碳钢好，与钛合⾦相近⽽⼜⽐铝合⾦略⾼。其耐磨性也⽐钛合⾦、铝合⾦好。⽬前已⼩批量应⽤于汽车⼯业和机械⼯业。在5～15年内有商业应⽤前景的是汽车活塞、制动机部件、连杆、机器⼈部件、计算机部件、运动器材等。⾦属基复合材料存在的主要问题是⾦属复合材料制造⼯艺复杂、造价昂贵，尚未能在⼯业规模⽣产中应⽤。

复合材料第五章(1)金属基复合材料-金属基复合材料的分类

220 130 96 ~138 ~100 210 ~230 220
密度， g/cm3
2.6 2.85~3.0
2.6 2.4 3.3 2.9 2.8 2.8 3.9 3.7
13
（2）高的韧性和冲击性能
相对聚合物、陶瓷基复合材料而言，
金属基复合材料具有较高的韧性和耐冲击性能！
原因：金属基体属于典型韧性材料，受到冲击时能通过塑性
16
（3）良好的高温性能
金属基体高温性能较之聚合物高很多；增强体多为高温性能良好的无机材料。
（4）导热、导电性能好
金属基体具有良好导热、导电性能
17
（5）表面耐久性好，表面缺陷敏感性低
金属基体能通过塑性变形来接受能量，或使裂纹钝化。
（晶须、颗粒增强复合材料常用做工程中的耐磨部件使用）
（6）热膨胀系数小、尺寸稳定性好
（2）按基体类型分类
铝基复合材料：铝及其合金为基体，应用最广钛基复合材料：钛及其合金为基体，高温强度保持好镁基复合材料：镁及其合金为基体，比性能好镍基复合材料：镍及其合金为基体，优良高温性能
（3）按用途分类
结构复合材料：用作承力构件，强调材料力学性能功能复合材料：强调物理性能（电、磁、声、热、光）
室温强度较低，不能进行热处理强化
β钛合金：良好的塑性但很少应用
（比重较大，耐热性差及抗氧化性能低）

金属基复合材料的种类与性能

摘要：金属基复合材料科学是一门相对较新的材料科学，仅有40余年的发展历史。金属基复合材料的发展与现代科学技术和高技术产业的发展密切相关，特备是航天、航空、电子、汽车以及先进武器系统的迅速发展对材料提出了日益增高的性能要求，除了要求材料具有一些特殊的性能外，还要具有优良的综合性能，有力地促进了先进复合材料的迅速发展。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要求。金属基复合材料正是为了满足上述要求而诞生的。

关键词：金属；金属基复合材料；种类；性能特征；用途

1. 金属基复合材料的分类

按增强体类型分

1.1.1颗粒增强复合材料

颗粒增强复合材料是指弥散的增强相以颗粒的形式存在，其颗粒直径和颗粒间距较大，一般大于1μm。

1.1.2层状复合材料

这种复合材料是指在韧性和成型性较好的金属基材料中含有重复排列的高强度、高模量片层状增强物的复合材料。片曾的间距是微观的，所以在正常比例下，材料按其结构组元看，可以认为是各向异性的和均匀的。

层状复合材料的强度和大尺寸增强物的性能比较接近，而与晶须或纤维类小尺寸增强物的性能差别较大。因为增强物薄片在二维方向上的尺寸相当于结构件的大小，因此增强物中的缺陷可以成为长度和构件相同的裂纹的核心。

由于薄片增强的强度不如纤维增强相高，因此层状结构复合材料的强度受到了限制。然而，在增强平面的各个方向上，薄片增强物对强度和模量都有增强，这与纤维单向增强的复合材料相比具有明显的优越性。

1.1.3纤维增强复合材料

金属基复合材料中的一维增强体根据其长度的不同可分为长纤维、短纤维和晶须。长纤维又叫连续纤维，它对金属基体的增强方式可以以单项纤维、二维织物和三维织物存在，前者增强的复合材料表现出明显的各向异性特征，第二种材料在织物平面方向的力学性能与垂直该平面的方向不同，而后者的性能基本是个向同性的。连续纤维增强金属基复合材料是指以高性能的纤维为增强体，金属或他们的合金为基体制成的复合材料。纤维是承受载荷的，纤维的加入不但大大改变了材料的力学性能，而且也提高了耐温性能。

金属基复合材料(MMC)

4 - 4 无压浸渗法（Lanxide法）
美国Lanxide公司开发的一种新工艺。如图9-17所示，将增强材料制成预制体，放置于由氧化铝制成的容器中。再将基体金属坯料置于增强材料预制体上部。然后一齐装入可通入流动氮气的加热炉中。通过加热，基体金属熔化，并自发浸渗入网络状增强材料预制体中。
首先将金属基体粉末与聚合物粘接剂混合制成基体粉末/聚合物粘接剂胶体，然后将纤维通过带有一定孔径毛细管的胶槽，在纤维表面均匀地涂敷上一层基体粉末胶体，干燥后形成一定直径的纤维/基体粉末复合丝。复合丝的直径取决于胶体的粘度、纤维走丝速度以及胶槽的毛细管孔径等。由于在复合材料制备过程中需要预先彻底除去复合丝中的聚合物粘接剂胶体，因此要求聚合物粘接剂具有在真空状态的低温下能够完全挥发的特性。
二、金属基复合材料的制备工艺
1、金属基复合材料制备工艺概述 1 - 1 金属基复合材料制备工艺的研究内容以及选择原则： 1）基体与增强剂的选择，基体与增强剂的结合：增强剂与基体之间应具有良好的物理相容性和化学相容性。另外，如果在复合材料中使用高强度的纤维，就必须寻找具有高断裂功的基体材料。在这方面，固态法制备方法更好一些，因铸造合金一般具有较低的断裂韧性。 2）界面的形成及机制，界面产物的控制及界面设计； 3）增强剂在基体中的均匀分布：在选择制备方法时，应选择那些使得增强剂更均匀、均质排布（分布）的方法。在这方面，液态法与固态法相比较差。4）制备工艺方法及参数的选择和优化； 5）制备成本的控制和降低，工业化应用的前景。

金属基复合材料的类型

金属基复合材料是一种由金属基体和增强体组成的复合材料。金属基体通常占据主导地位，承担大部分载荷，而增强体则起到增强材料性能的作用。根据增强体的类型、形状、尺寸和分布，金属基复合材料可分为多种类型。以下是几种常见的金属基复合材料类型：

1. 按增强体形状分类

（1）颗粒增强金属基复合材料：增强体为颗粒状，如陶瓷颗粒、金属颗粒等。这种复合材料具有较好的韧性和耐磨性，但强度和刚度相对较低。

（2）纤维增强金属基复合材料：增强体为纤维状，如碳纤维、玻璃纤维、硼纤维等。这种复合材料具有较高的强度和刚度，但韧性和耐磨性相对较低。

（3）晶须增强金属基复合材料：增强体为晶须状，如氧化铝晶须、碳化硅晶须等。这种复合材料具有较高的强度和刚度，较好的韧性和耐磨性。

2. 按增强体材料分类

（1）陶瓷增强金属基复合材料：增强体为陶瓷材料，如氧化铝、碳化硅等。这种复合材料具有较高的硬度和耐磨性，但韧性较低。

（2）金属增强金属基复合材料：增强体为金属材料，如不锈钢、钛合金等。

这种复合材料具有较高的强度和韧性，但耐磨性相对较低。

（3）塑料增强金属基复合材料：增强体为塑料材料，如聚四氟乙烯、聚酰亚胺等。这种复合材料具有良好的耐磨性和耐腐蚀性，但强度和刚度较低。

3. 按增强体分布方式分类

（1）连续增强金属基复合材料：增强体呈连续分布，如纤维增强金属基复合材料。这种复合材料具有较高的强度和刚度，但韧性和耐磨性相对较低。

（2）非连续增强金属基复合材料：增强体呈非连续分布，如颗粒增强金属基复合材料。这种复合材料具有较好的韧性和耐磨性，但强度和刚度相对较低。