金属基复合材料综述
金属基复合材料特点
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持长久的使用寿命，适用于摩擦材料和润滑部件。
二、金属基复合材料的优点1. 综合性能优异：金属基复合材料综合了金属材料和陶瓷、聚合物等非金属材料的优点，具有较好的强度、刚性、耐热耐腐等性能。
2. 可调性强：金属基复合材料的组分和结构可以根据具体需求进行调整和设计，以获得满足不同工程应用需求的材料。
3. 轻量化设计：金属基复合材料比纯金属材料更轻，可以实现结构轻量化设计，提高整体性能和效率。
金属基复合材料的主要特点
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。
五、设计灵活性高金属基复合材料的设计灵活性较高，可以通过调整基体和增强相的成分、含量和分布来实现对材料性能的定制和优化。
例如，通过改变增强相的种类、形状和取向，可以调整材料的强度和刚度；通过调整基体的成分和处理工艺，可以改善材料的塑性和韧性。
金属基复合材料综述
金属基复合材料研究综述摘要：本文着重介绍了复合材料特别是金属基复合材料的分类，制备工艺及其主要的研究方向，应用领域。
最后总结金属基复合材料的前景及发展要求。
关键词：金属基复合材料制备工艺前景展望The present condition and prospects on Metal Matrix CompositesKang Yongqiang class Ⅱof Materials science and EngineeringAbstract：The Types,Fabricating Techniques,Principal Direction of Research of metal matrix composites are introduced in this paper.Respects and development requirements of metal matrix composite material is also described.Keywords: Metal-Matrix Composites ,Fabricating Techniques,development trend材料是社会发展的物质基础和先导, 而新材料则是社会进步的重要里程碑。
新材料技术是支撑当今人类文明的现代工业关键技术, 新材料技术一直是世界各国科技发展规划之中一个十分重要的领域,它与信息技术、生物技术、能源技术一起, 被公认为是当今社会及今后相当长时间内总揽人类全局的高技术。
复合化是新材料的重要发展方向, 也是新材料的重要组成部分和最具生命力的分支之一[1]。
复合材料已经发展成为与金属材料、无机非金属材料、高分子材料并列的四大材料体系之一。
先进复合材料是比原有通用复合材料具有更高性能的复合材料，包括各种高性能增强剂与耐温性好的热固性和热塑性树脂基体所构成的高性能树脂基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料、玻璃基复合材料和碳基复合材料，包括使用其力学性能的结构复合材料和使用其他性能的功能复合材料[2]。
金属基复合材料的特性
金属基复合材料的特性金属基复合材料是一种由金属基体和非金属增强相组成的材料。
它具有独特的特性，使其在许多领域得到广泛应用。
本文将介绍金属基复合材料的特性，包括高强度、高刚度、耐磨性、耐腐蚀性和导热性。
1. 高强度金属基复合材料具有较高的强度，这是由于增强相的加入使其具有更好的抗拉强度和屈服强度。
增强相可以是纤维、颗粒或片状材料，如碳纤维、陶瓷颗粒或硼片。
这些增强相的加入可以有效地提高金属基体的强度，使其在承受高载荷时不易发生变形或破裂。
2. 高刚度金属基复合材料的刚度也较高，这是由于增强相的加入使其具有更好的抗弯刚度和剪切刚度。
增强相的加入可以有效地提高金属基体的刚度，使其在受力时不易发生变形或屈曲。
这使得金属基复合材料在需要高刚度的应用中具有优势，如航空航天、汽车和船舶制造等领域。
3. 耐磨性金属基复合材料具有较好的耐磨性，这是由于增强相的加入使其具有更好的耐磨性能。
增强相可以有效地提高金属基体的硬度和耐磨性，使其在摩擦和磨损环境中具有更长的使用寿命。
这使得金属基复合材料在需要耐磨性的应用中得到广泛应用，如机械零件、刀具和轴承等领域。
4. 耐腐蚀性金属基复合材料具有较好的耐腐蚀性，这是由于增强相的加入使其具有更好的耐腐蚀性能。
增强相可以有效地提高金属基体的抗腐蚀能力，使其在腐蚀介质中具有更长的使用寿命。
这使得金属基复合材料在需要耐腐蚀性的应用中得到广泛应用，如化工设备、海洋工程和石油钻探等领域。
5. 导热性金属基复合材料具有较好的导热性，这是由于金属基体的导热性能较好。
金属基体可以有效地传导热量，使其在需要导热性的应用中具有优势，如散热器、电子器件和航空发动机等领域。
综上所述，金属基复合材料具有高强度、高刚度、耐磨性、耐腐蚀性和导热性等特性。
这些特性使得金属基复合材料在许多领域得到广泛应用，如航空航天、汽车、机械制造和化工等领域。
随着科技的不断进步，金属基复合材料的特性将得到进一步的提升和应用拓展。
金属基复合材料简介及研究现状
3D打印技术
02
利用3D打印技术，实现金属基复合材料的定制化、高效制造
。
多尺度复合技术
03
发展多尺度复合技术，实现金属基复合材料的多层次结构设计
。
05
结论与展望
研究成果总结
金属基复合材料的制备技术得到改进，包括粉末冶金法、喷射沉积法、机械合金 化法等复合材料的应用领域不断扩大，涉及到能源、环保、医疗、航空航天等领 域，且在各个领域中都有显著的应用成果。
02
金属基复合材料的性能与 特点
力学性能
01
02
03
强度与硬度
金属基复合材料具有较高 的强度和硬度，能够承受 较大的应力和压力。
韧性
金属基复合材料的韧性比 金属单质更强，能够吸收 更多的能量，抵抗冲击和 振动。
疲劳性能
金属基复合材料的疲劳性 能较好，能够在反复应力 作用下保持稳定的性能。
物理性能
由于金属基复合材料具有高强度、高刚性和 轻质等优点，因此在航空航天领域得到广泛 应用，如飞机结构件、卫星部件等。
金属基复合材料在汽车工业中也有广泛应用 ，如汽车发动机部件、变速器齿轮等。
能源领域
生物医学领域
金属基复合材料在能源领域也有广泛应用， 如太阳能电池板支架、核反应堆结构件等。
金属基复合材料在生物医学领域也有广泛应 用，如人工关节、牙科种植体等。
扩散法
将增强体和金属基体在高温下进行扩散处理，使两者相互 渗透、结合，形成复合材料。该方法适用于制备连续或非 连续增强金属基复合材料。
喷射沉积法
将增强体和金属熔体通过喷射、雾化等方法制备成复合材 料。该方法适用于制备连续或非连续增强金属基复合材料 。
金属基复合材料的应用领域
金属基复合材料概述
金属基复合材料的分类：按基体分：黑色金属基、有色金属基按增强体分：连续纤维增强金属基复合材料、非连续金属基复合材料（颗粒、短纤维、晶须）；混合增强、层板增强、自生增强金属基复合材料。
金属基复合材料的性能特点：力学性能：金属具有良好的塑形和韧性，加入适量的高强度、高模量、低密度的增强体，可显著提高复合材料的比强度和比模量。
导热、导电性能好，热膨胀系数小、尺寸稳定性好。
耐磨性好。
良好的高温性能良好的断裂韧性和抗疲劳性能（取决于增强体与金属基体的界面结合情况）。
制备方法：2.1、原位自生法2.2、粉末冶金法2.3、喷射沉积法2.4、搅拌铸造法2.5、挤压铸造法一．内生增强的金属基复材的特点.答：1.增强体试从金属体中原位形核、长大的热力学稳定相，因此，增强体表面无污染，避免了与基体相容性不良的问题，且界面结合强度高。
2.通过合理选择反应元素（或化合物)的类型、成分及其反应性，可有效地控制原位生成增强体的种类、大小、分布和数量。
3.省去了增强体单位合成、处理和加入等工序，因此其工艺简单，成本较低。
4.从液态金属基体中原位形成增强体的工艺，可用铸造方法制备形状复杂、尺寸较大的近净成形构件。
5.在保证材料具有较好的韧性和高温性能的同时，可较大程度地提高材料的强度和弹性模量。
补：外加增强的金属基复材的特点：1.颗粒表面有污染；2.界面结合差；3.润湿性。
二.金属基复材的特点. 答：1.高比强度、高比模量；2.导热、导电性能；3.热膨胀系数小，尺寸稳定性好；4.良好的高温性能；5.耐磨性好；6.良好的疲劳性能和断裂韧度；7.不吸潮，不老化，气密性好。
三增强体的作用.答:传递作用承受力，提高金属基体的强度、模量、耐热性、耐磨性等性能。
四.金属基复材增强体应有的基本特性答:1.增强体具有能明显提高金属基体某种所需特性的性能；2.增强体应具有良好的化学稳定性；3.与金属有良好的浸润性。
五选择增强体的原则. 答：1.力学性能：杨氏模量和塑性强度；2.物理性能：密度和热扩散系数；3.几何性：形貌和尺寸；4.物理化学相容性；5.成本因素。
金属基复合材料概述
Ｓｉ、Ａｌ—ｃｕ和Ａｌ—Ｆｅ等体系。增强体主要有Ｓｉｃ颗粒、 Ａ１２０３颗粒、Ｂｃ４颗粒、ＴｉＣ颗粒等。其中采用ＳｉＣ颗 粒增强的铝基复合材料具有性能高、价格低、密度 小等优点，是目前应用最广泛的铝基复合材料，在 国外已经实现规模化生产。美国ＤｗＡ公司用ＳｉＣ颗 粒增强６０９２铝基复合材料代替铝合金制造Ｆ—１６战 斗机的垂直尾翼，提高寿命１７倍。Ｅｕｒｏｃｏｐｔｅｒ公司已
按照基体和增强体的不同，金属基复合材料可 按照如下分类。 按基体材料分为：黑色金属基（钢、铁）、有色 金属基（铝基、锌基、镁基、铜基、钛基、镍基）、耐 热金属基、金属间化合物基复合材料等。目前铝基、 镁基、钛基复合材料发展较为成熟，已逐步应用于 航空航天、电子、汽车等工业领域。 按增强体分为：连续纤维增强金属基复合材料； 非连续增强金属基复合材料（颗粒、短纤维、晶须增 强金属基复合材料）；混杂增强金属复合材料、层板金 属基复合材料；自生增强金属基复合材料（包括反应、 定向凝固、大变形等途径自生颗粒、晶须、纤维状增 强体）等。其中，自生复合材料的增强相在热力学上 是稳定的，界面结合强度高，而且增强体的尺寸和体 积分数可以通过工艺参数控制，是目前研究的热点。
Hale Waihona Puke 在金属基体中加入适量的高强度、高模量、低 密度的纤维、晶须及颗粒等增强体，可显著提高 复合材料的比强度和比模量。如：碳纤维密度只有
１．８５咖ｍ３，最高强度可达７，ｏｏｏＭＰａ，比铝合金强度
高出１０倍以上。石墨纤维的最高模量可达９００ＧＰａ， 比普通钢材要高４倍以上，而Ｂ纤维、Ｓｉｃ颗粒的密度
２金属基复合材料的分类
４典型的金属基复合材料
４．１铝基复合材料 铝及铝合金具有密度低、塑韧性好、导热导电 性较好等优点，但其熔点低、耐磨性差的缺陷限制 了其在更广范围和更高领域的应用。而铝基复合材 料通过增强相的加入使之具有高比强度、高比刚度、 耐磨性好、尺寸稳定性好以及易于加工等一系列优 良特性，在航空航天、汽车、电子等工业领域具有十 分广泛的应用前景。 铝基复合材料常用的基体有Ａｌ—Ｍ
金属基复合材料简介及研究现状
金属基复合材料简介及研究现状金属基复合材料简介及研究现状摘要:本文介绍了金属基复合材料的研究状况与发展展望。
介绍了它的定义、分类、性能特征并归纳了它的制备工艺。
对金属基复合材料的现存问题进行了一定的分析与总结。
最后对金属基复合材料的发展前景做出展望。
关键词：金属基复合材料、制造工艺、研究现状、发展前景一、金属基复合材料简介复合材料是由两种或两种以上不同物理、化学性质的物质以微观或宏观的形式复合而成的多相材料。
各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。
复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。
复合材料按其组成分为金属与金属复合材料、非金属与金属复合材料、非金属与非金属复合材料。
按其结构特点又分为：①纤维复合材料②夹层复合材料③细粒复合材料④混杂复合材料。
金属基复合材料是以金属或合金为基体，以高性能的第二相为增强体的复合材料。
它是一类以金属或合金为基体, 以金属或非金属线、丝、纤维、晶须或颗粒状组分为增强相的非均质混合物, 其共同点是具有连续的金属基体。
按增强体类型分为：1.颗粒增强复合材料；2.层状复合材料；3.纤维增强复合材料。
按基体类型分为：1.铝基复合材料；2.镍基复合材料；3.钛基复合材料；4.镁基复合材料。
按用途分为：1.结构复合材料；2.功能复合材料。
金属基复合材料的性能取决于所选用金属或合金基体和增强物的特性、含量、分布等。
综合归纳金属基复合材料有以下性能特点：A．高比强度、比模量B. 良好的导热、导电性能C．热膨胀系数小、尺寸稳定性好D．良好的高温性能和耐磨性E．良好的断裂韧性和抗疲劳性能F．不吸潮、不老化、气密性好二、金属基复合材料的制造工艺金属基复合材料品种繁多，其制造方法也因基体和增强物的不同，而有不同的制造方法。
归纳起来可以分成以下三类：（1）固态法将金属粉末或金属箔与增强物(纤维、晶须、颗粒等)按设计要求以一定的含量、分布、方向混合排布在一起，再经加热、加压，将金属基体与增强物复合粘结在一体形成复合材料。
金属基复合材料
复合材料的主要应用领域有：
航空航天领域。由于复合材料热稳定性好，比强度、比刚度高，可用于制造飞机机翼和前机身、卫星天线及其支撑结构、太阳能电池翼和外壳、大型运载火箭的壳体、发动机壳体、航天飞机结构件等。
汽车工业。由于复合材料具有特殊的振动阻尼特性，可减振和降低噪声、抗疲劳性能好，损伤后易修理，便于整体成形，故可用于制造汽车车身、受力构件、传动轴、发动机架及其内部构件。
复合材料使用的历史可以追溯到古代。从古至今沿用的稻草增强粘土和已使用上百年的钢筋混凝土均由两种材料复合而成。20世纪40年代，因航空工业的需要，发展了玻璃纤维增强塑料（俗称玻璃钢），从此出现了复合材料这一名称。50年代以后，陆续发展了碳纤维、石墨纤维和硼纤维等高强度和高模量纤维。70年代出现了芳纶纤维和碳化硅纤维。这些高强度、高模量纤维能与合成树脂、碳、石墨、陶瓷、橡胶等非金属基体或铝、镁、钛等金属基体复合，构成各具特色的复合材料。
复合材料(Composite materials)，是以一种材料为基体(Matrix)，另一种材料为增强体(reinforcement)组合而成的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。
.金属基复合材料
金属和陶瓷组成的复合材料,属颗粒增强复合材料,又称金属陶瓷.
硬质合金
性能及应用:具有高硬度,高耐磨性,高的红硬性,高的热稳定性和抗氧化性.
适用于各种高速切削刀具,各种高温下工作的耐磨件,如热拉丝模等.
金属基复合材料
金属基复合材料
金属基复合材料是一种由金属基体和其他非金属材料（如陶瓷、碳纤维等）组
成的复合材料。
它具有金属的高强度、刚性和导热性，同时又具有非金属材料的轻量化和耐腐蚀性能。
金属基复合材料在航空航天、汽车制造、电子设备等领域有着广泛的应用。
首先，金属基复合材料的制备方法有多种，其中包括粉末冶金法、热压法、热
处理法等。
粉末冶金法是将金属粉末与非金属粉末混合后，通过压制和烧结得到复合材料。
热压法是将金属基体和非金属材料层叠在一起，然后通过高温和高压进行热压，使两者紧密结合。
热处理法则是将金属基体与非金属材料进行热处理，使其在高温下发生化学反应，形成复合材料。
其次，金属基复合材料具有优异的性能。
首先，它具有高强度和高刚性，能够
承受较大的载荷，因此在航空航天领域得到广泛应用。
其次，金属基复合材料具有良好的导热性和导电性，能够有效地传递热量和电流，因此在电子设备中有着重要的作用。
此外，金属基复合材料还具有耐磨损、耐腐蚀等特性，能够在恶劣环境下长期稳定运行。
最后，金属基复合材料的发展前景广阔。
随着科技的不断进步，金属基复合材
料的制备工艺和性能将不断得到提升，其应用领域也将不断扩大。
未来，金属基复合材料有望在汽车制造、建筑领域等方面发挥更加重要的作用，为人类社会的发展做出更大的贡献。
综上所述，金属基复合材料具有制备方法多样、优异的性能和广阔的发展前景。
它在现代工业中有着重要的地位，为各个领域的发展提供了重要支撑。
相信随着科技的不断进步，金属基复合材料将会迎来更加美好的未来。
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及应用
金属基复合材料的研究及应用材料科学与工程领域一直是一道几十年难以逾越的技术障碍，其在当代科技领域中具有十分重要的应用，而在这一领域的一个分支，金属基复合材料的研究和应用越来越成为人们关注的焦点。
本文将从以下几个方面来探讨这个领域的发展和应用。
1. 金属基复合材料的定义和特点金属基复合材料，顾名思义，就是指金属作为基体，它可以被强化和增强的材料被称为复合材料。
金属基复合材料是由金属基体和强化相（如纤维、颗粒、层间化合物、液态甚至气体等）组成的。
它与传统材料相比，具有优异的特点，如较高的强度、坚韧度和刚度，良好的耐蚀性和耐高温性，使得它在航空航天、汽车工业、工具制造和建筑材料等领域具有广泛的应用前景。
2. 金属基复合材料的制备金属基复合材料的制备包括两种方法：机械变形和化学/物理合成。
机械变形包括拉延、轧制和挤压等，这些方法主要用于制备金属基纤维增强复合材料（MMCs），其中的强化相通常是高强度的碳纤维、陶瓷纤维或金属纤维。
化学/物理合成技术分为两大类：一类是在基体内及其表面上通过化学反应、物理沉积、溶液沉积等方法合成增强相；另一类是在高温下，通过化学反应在金属基体与增强相之间形成化合物或间金属化合物。
3. 金属基复合材料的应用金属基复合材料在航空航天、军事领域、船舶、汽车工业、建筑材料等领域具有广泛的应用前景。
在航空航天领域，金属基复合材料可用于制造高强度和耐高温零件，如涡轮机叶片、航空发动机叶盘、制动盘、燃气轮机叶片等。
在军事领域，金属基复合材料可用于制造高强度的防弹材料和炮弹外壳。
在汽车工业中，金属基复合材料的应用可减轻车辆重量，改善燃油经济性和行驶性能，降低零部件的维修和更换成本。
在建筑领域，金属基复合材料可用于制造高强度的支架、构件、框架等。
4. 未来金属基复合材料的发展趋势随着科技的进步，金属基复合材料的应用前景将更为广阔。
未来的研究趋势包括：优化基质材料性能、完善增强技术、加强性能预测与设计、改进制造工艺等。
金属基复合材料
图4-5 挤压铸造成型工艺流程
4.3.2.2 真空吸铸成型
成型方法：在铸型内形成一定负压条件，使液 态金属或颗粒增强金属基复合材料自下而上吸 入型腔增强材料预制件缝隙中制备复合材料部 件。真空度0.06～0.08MPa。
优点：制品无气孔、疏松和缩孔等缺陷，组织 致密，工艺参数易于控制，适合于各种增强材 料和形状复杂零部件的制造。
4.3.3 原位复合法 在一定条件下，通过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。 4.3.3.1 定向凝固法 将某种共晶成分的合金原料在真空或惰性气氛 中通过感应加热熔化，通过控制冷却方向，进 行定向凝固，在基体中生长出排列整齐的条状 或层状共晶增强材料。其中连续相为基体，条 状或片状的分散相为增强体。主要作为高温结 构材料，用于发动机或涡轮叶片用三元共晶合 金Al-Ni-Nb，形成α相和β相的Ni3Al和Ni3Nb。 特点：增强体不是预先放置，而是在基体内部 就地生成与生长，具有优良的高温力学性能。 但可用的系统有限。
Al2O3短纤维体积 分数/%
屈服强度σb/MPa
断裂伸长率δ/%
0
230
15.0
8
266
5.0
15
297
4.0
20
321
3.0
表4-4 SiCw/Al复合材料和铝合金（6061T6）的力学性能
力学性能 拉伸强度/MPa 屈服强度/MPa 弹性模量/GPa 切变模量/GPa
泊松比 密度/g·cm-3
图4-3 热压扩散工艺过程示意图
图4-4 纤维表面包覆金属粉末的热压扩散 结合法
金属基复合材料
利用喷射金属熔体，将金属雾化成液滴，并与增强材料 （多数为颗粒增强材料）均匀结合，共同沉积成各种形状的 MMC材料或MMC铸件。
低压等离子沉积（LPPD）
利用LPPD法可以制备含有不同体积含量增强材料， 以及不同基体，不同分布相结合的层状MMC。金属粉末 或增强材料的粉末在等离子体高温下熔化（或熔融），并 分别在沉积基板上迅速固化，固化（凝固）速度可达 105~106 K/sec。这种方法制备的MMC主要是利用其比模 量和耐高温性能，层间强度稍差。
工艺方法： 该工艺将金属熔体加热至半固态；再将颗粒增强材料加
入处于半固态的金属熔体中，通过搅拌使颗粒在半固态金属 熔体中均匀分布，并取得良好的界面结；然后浇注成型或将 半固态复合材料注入模具进行压铸成型。
工艺原理： 将金属熔体的温度控制在液相线与固相线之间，通过搅
拌，使部分金属熔体中树枝状结晶体破碎成固相颗粒，当加 入预热或预处理后的增强颗粒时，在搅拌中增强颗粒因这些 固相颗粒而受阻，滞留在半固态金属熔体中，增强颗粒不会 结集和偏聚，而得到均匀的分散。
金属基复合材料的应用
由于金属基复合材料的优越性质在航空 航天领域，军工业和交通运输业上都有 广泛的运用。下表是金属基复合材料在 汽车工业的具体应用
谢 谢！
顶出
MMC典型压铸工艺示意图
压铸工艺对MMC性能的主要影响因素有：
1、熔融金属的温度； 2、模具的预热温度； 3、用的最大压力 4、加压速度等。
压铸法优点：
1、工艺设备简单； 2、复合材料的组织致密、无气孔； 3、铸件晶粒细化，性能高且稳定； 4、易于工业化生产，生产效率高，成本低。
半固态复合铸造（Compo Casting）
1）固态法：
金属基复合材料的基体材料概述
镍基复合材料：以镍及镍合金为基体这种复合材料主要是用于制造高温下工作的零部件，但目前由于制造工艺及可靠性等问题尚未解决，所以还未能取得满意的结果。
二、金属基体的物化性能
1.铝：铝是被选用最广的基体材料。铝为面心立方点阵，第三周期第三主族元素，原子数为13，原子核最外层电子有3个，密度2.72g/cm3,熔点660℃，导热和导电性能极好，化学性质活泼，但在大气中具有很好的抗腐蚀性（酸碱除外），具有很高的塑性和较低的强度，加工性能好。
（2）根据金属基复合材料组成特点。
选用不同类型的增强材料如连续纤维、短纤维或晶须，对基体材料的选择有较大影响。在连续纤维增强的复合材料中，基体的主要作用应是以充分发挥增强纤维的性能为主，基体本身应与纤维有良好的相容性和塑性，而并不要求基体本身有很高的强度。选用纯铝或含有少量合金元素的铝合金作为基体。对于非连续增强（颗粒、晶须、短纤维）金属基复合材料，基体的强度对复合材料具有决定性的影响，因此，要选用较高强度的合金来作为基体。一般选用高强度铝合金（如A365，6061，7075）为基体。
（3）按照使用温度
在低温（<450度）时，使用镁、铝基体的复合材料；用于450～700℃时，使用钛基复合材料，具有密度小、耐腐蚀、耐氧化、强度高等优点；高温（>1000℃）复合材料，主要有镍基、铁基、钼基和金属间化合物为基体的复合材料，目前比较成熟的是镍基复合材料。
结语：21世纪是一个材料科学发展迅猛的时代，作为人类文明的三大支柱，材料将在人们的生产生活中扮演者着日益重要的角色。而这其中尤以金属基复合材料为主。而随着新的材料制备技术的研制成功和廉价增强物的不断出现，金属基复合材料正越来越多地应用于汽车、机械、冶金、建材、电力等民用领域。显示出广阔的应用前景和巨大的经济效益和社会效益。这也正是材料科技工作者所要做的工作。
金属基复合材料
金属基复合材料
金属基复合材料（Metal Matrix Composites，MMC）是指用金
属作为基体，加入一定比例的增强材料，经过加工制备成具有优异性能和特点的复合材料。
金属基复合材料能够综合了金属的导热性、导电性和良好的可塑性，以及增强材料的高强度、高硬度和高耐磨性。
这使得金属基复合材料在许多领域具有广泛的应用。
金属基复合材料可以通过不同的方法制备，其中最常见的方法是粉末冶金法。
在这种方法中，将金属基体和增强材料的粉末按照一定比例混合，并通过热等静压、热变形等工艺进行成型。
然后经过热处理和后续的加工工艺，得到具有一定结构和性能的金属基复合材料。
金属基复合材料具有许多优点。
首先，金属基复合材料具有较高的强度和硬度，使其能够承受更大的力和压力。
其次，金属基复合材料具有优异的耐腐蚀性能，使其在恶劣环境下能够长期稳定运行。
此外，金属基复合材料还具有良好的抗疲劳性能和热膨胀性能，可以适应不同的工作条件和温度变化。
金属基复合材料在汽车、航空航天、电子、建筑以及军工等领域得到广泛应用。
在汽车领域，金属基复合材料可以用于制造发动机零部件、车身结构件和刹车系统等。
在航空航天领域，金属基复合材料可以用于制造发动机叶片、航空航天结构件和燃气轮机等。
在电子领域，金属基复合材料可以用于制造散热器、连接器和电子封装材料等。
在建筑领域，金属基复合材料
可以用于制造抗疲劳、抗震和耐久的结构材料。
总之，金属基复合材料是一种具有优异性能和特点的复合材料，广泛应用于各个领域。
随着科学技术的不断发展，相信金属基复合材料将会有更加广泛的应用前景。
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金属基复合材料研究综述摘要：本文着重介绍了复合材料特别是金属基复合材料的分类，制备工艺及其主要的研究方向，应用领域。
最后总结金属基复合材料的前景及发展要求。
关键词：金属基复合材料制备工艺前景展望The present condition and prospects on Metal Matrix CompositesKang Yongqiang class Ⅱof Materials science and EngineeringAbstract：The Types,Fabricating Techniques,Principal Direction of Research of metal matrix composites are introduced in this paper.Respects and development requirements of metal matrix composite material is also described.Keywords: Metal-Matrix Composites ,Fabricating Techniques,development trend材料是社会发展的物质基础和先导, 而新材料则是社会进步的重要里程碑。
新材料技术是支撑当今人类文明的现代工业关键技术, 新材料技术一直是世界各国科技发展规划之中一个十分重要的领域,它与信息技术、生物技术、能源技术一起, 被公认为是当今社会及今后相当长时间内总揽人类全局的高技术。
复合化是新材料的重要发展方向, 也是新材料的重要组成部分和最具生命力的分支之一[1]。
复合材料已经发展成为与金属材料、无机非金属材料、高分子材料并列的四大材料体系之一。
先进复合材料是比原有通用复合材料具有更高性能的复合材料，包括各种高性能增强剂与耐温性好的热固性和热塑性树脂基体所构成的高性能树脂基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料、玻璃基复合材料和碳基复合材料，包括使用其力学性能的结构复合材料和使用其他性能的功能复合材料[2]。
我们可以广义地把弥散强化和纤维增强的金属称为复合材料。
改进金属的机械强度的可能性是[3]：1、塑性变形；2、固溶休；3、弥散第二相；4、掺入比基体更强的纤维；金属基复合材料（MMCs ）是以金属为基体的复合材料，对它的研究起步于20 世纪50 年代末、60 年代初，该材料于70 年代成功地应用于航天飞机上。
由于其制造成本占总成本的60 % !70 % ，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乃当务之急。
尽管MMCs 目前尚未获得大规模应用，但它具有耐温较高、抗磨性好、力学性能一般比基体金属高、热膨胀系数比基体金属小、导热率较高、以及所有性能均可在一定范围内加以设计等特点，并具有一定的二次加工性能，必定存在着充分发挥其性能优势的应用领域。
目前除了航空航天及其他一些尖端技术领域，还用于民用工业如汽车齿轮、活塞、连杆及体育用品等，随着工艺技术的提高而不断降低成本，MMCs 将会凭其优异的性能进入能发挥其优势的市场，它将有更加广阔的应用前景［4］。
MMCs 的类型及其应用按照基体的不同, 金属基复合材料可以分为铝基、铁基、钛基和铜基等复合材料。
MMCs 按增强体的形式可分为连续纤维增强、非连续增强（短纤维或晶须、颗粒增强）和片层叠合和共晶定向凝固型四大类。
1.1基体为了保证金属基体与增强颗粒能够进行良好的复合，金属基体必须有足够的流动性和成型性。
但在一般情况下，金属基体的熔点高，在制备过程中容易发生界面反应、氧化反应, 而这些反应不利于复合材料的制备。
金属基复合材料的基体选择最多的是Al、Ti、Mg 合金体系。
以铝及其合金为基体的复合材料具有高的比强度和比刚度，是颗粒增强金属基复合材料中开发最早, 品种和规格最多，应用最广泛的一类复合材料。
以钛及其合金为基体的复合材料具有很好的抗氧化性和高温力学性能，在航空航天工业中可以替代镍基耐热合金。
镁及其合金具有比铝更低的密度，以镁为基体的复合材料在航空航天和汽车一均业应用中具有很广阔的应用前景。
1.2 连续纤维增强MMCs连续纤维增强MMCs 由于必须先制成复合丝或复合片等先驱体，工艺复杂而成本高，因此与颗粒增强MMCs 相比，其商品化进程相对缓慢。
B／Al 是连续纤维增强MMCs 得到实际应用的最好范例。
美国于20 世纪60 年代开始研究，70 年代成功应用于航天飞机轨道器上。
用B／Al 管材制造的主骨架、肋条桁架的支柱、骨架稳定支架、制动器支撑架等共89 种243 根150kg ，比最初设想的铝合金方案减轻145kg ，相当于质量降低44 % 。
1.3非连续增强MMCs非连续增强体MMCS 包括颗粒增强、晶须增强和短纤维增强MMCS 。
这种材料虽然其增强效应远不及连续纤维，但它主要是可以弥补某些材料性能的不足，如增加刚度、耐磨性、耐热性、抗蠕变等。
使增强相颗粒在金属基体中能够和基体良好结合, 并且保证其在金属基体中均匀分布是制备金属基复合材料首要解决的2 个问题。
陶瓷颗粒增强相多选择A12 O3、SiC、Zr O2、Mg O、Si3N4、SiO2和W C等。
选择颗粒增强相时, 既要考虑颗粒增强相的应用条件和制备工艺, 又要考虑材料的成本等因素。
目前在MMCs 中仍以Si C 和Al 20 3颗粒增强铝为主，其次为短纤维增强和连续纤维增强的MMCs 。
颗粒增强型MMCs 以其高耐磨、高强度、低成本等优点受到广泛关注[5]。
目前已具备批量生产条件，具有良好的发展及应用前景。
1.4 片层叠合MMCS片层叠合MMCS 是由纤维树脂预浸料和薄金属板组成的层间复合材料。
其中的ARALL（Arami dFi ber A1umi ni um Lami nate ）是一类具有优良性能的新兴材料，于20 世纪80 年代问世，它是由纤维浸渍树脂基体后和薄铝合金板经过复杂的预处理过程后交叠铺层再热压而形成的层间超混杂复合材料。
它将纤维复合材料和合金铝的良好性能溶为一体，具有高强度、低密度、抗冲击、耐高温、抗雷击和耐老化等特性，应用前景广阔。
目前国外在F -27 、F -50 和C-17 等飞机上进行了机翼下蒙皮、机身圆筒段蒙皮和货舱门等的设计与试飞，并取得成功[4]。
它也可以用于其他军工和民用产品上。
1.5 共晶凝固MMCS铸造复合的复合材料中常会发生因浸渗不良或基体凝固收缩而造成孔隙, 已有报道可以采用两种途径来解决: 一是用定向凝固法在较大的温度梯度下进行凝固, 另一是在凝固的过程中施加较高的压力来提高体系的密度。
当然这两种方法都存在不足之处, 前者的设备和工艺均复杂不易用于生产, 后者又会由于压力过高而导致增强体破坏。
另外, 对不同凝固条件下使基体金属晶粒尺寸改变的情况也有一些研究工作。
由于复合材料中金属基复合材料的晶粒尺寸取决于形核速度及凝固过程中液态的滞留情况, 形核速度受凝固时冷却速度及增强体异相形核的作用, 从而可以改变基体金属的晶粒尺寸, 而液态滞留时间长会使晶粒不断长大[6]。
MMCS 的制备方法2.1粉末冶金法首先把基体粉末和增强相粉末混合后进行球磨, 然后在不同的工艺条件下, 于燥并烧结混合粉末。
粉末冶金法分粉末混合、压实和烧结3 个步骤。
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[7]。
2.2 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。
此法制备金属基复合材料成本较低, 颗粒在金属液的内部生成, 表面无污染, 基本上没有界面反应发生, 颗粒在基体的熔体中热稳定性好, 生成颗粒细小; 但工艺过程难控制, 增强相的成分和体积分数不易控制[8]。
2.3 扩散粘结法对于连续增强体则较复杂, 需先将纤维进行表面涂层以改善它与金属的润湿性并起到阻碍与金属反应的作用, 再浸人液态金属制成复合丝, 最后把复合丝排列并夹人金属薄片后热压烧结。
对于难熔金属则用等离子喷涂法把金属喷射在纤维已排好的框架上制成复合片, 再把这些片材层叠热压或热等静压成型。
这类方法成本高, 工艺及装备复杂, 但制品质量好[9]。
2.4 叠层复合法叠层式金属基复合材料系先将不同金属板用扩散结合方法复合, 然后采用离子溅射或分子束外延方法交替地将不同金属或金属、陶瓷薄层叠合在一起构成金属基复合材料旧.这种复合材料性能很好, 但工艺复杂难以实用化. 目前金属基复合材料的应用尚不广泛, 过去主要少量应用或试用于航空、航天及其他军用设备上, 现在正努力向民用方向转移, 特别是在汽车工业上有很大的发展前景[9]。
各类型简述3.1 铝基复合材料铝基复合材料已成为金属基复合材料中最常用的、最重要的材料之一。
铝在制作复合材料上有许多特点，如质量轻、密度小、可塑性好，铝基复合技术容易掌握，易于加工等[10]。
此外，铝基复合材料比强度和比刚度高，高温性能好，更耐疲劳和更耐磨，阻尼性能好，热膨胀系数低。
同其他复合材料一样，它能组合特定的力学和物理性能，以满足产品的需要。
采用颗粒增强制备铝基复合材料成本相对较低，原材料资源丰富，制备工艺简单。
选择适当的增强颗粒与基体组合可制备出性能优异的复合材料，具有很大的发展潜力和应用前景。
3.1铁基复合材料铁基复合材料是目前应用较广的工程结构材料，多采用颗粒增强相，根据材料复合情况的不同，可分为整体和表面复合两大类，目前已开发出不少的制备铁基复合材料的工艺方法，它们具有各自的优缺点[11]。
目前用粉末冶金法生产的铁基复合材料主要用于机械零件、轴承、摩擦材料等。
日本和原苏联利用粉末冶金法得到以合金钢为基掺合颗粒状硬质碳化物的复合材料钢结硬质合金。
近年来该技术还用于生产高性能陶瓷颗粒增强高速钢基复合材料。
3.3钛基复合材料钦基复合材料(TM C)以其高的比强度、比刚度和抗高温特性而成为超高音速宇航飞行器和下一代先进航空发动机的候选材料[12]。
钛基复合材料可简单分为两大类:非连续颗粒增强和连续纤维增强钦基复合材料。
研究重点主要集中在5个方面：一是钦基体和增强剂的选择；二是制造方法和加工工艺的研究；三是强化剂与基体界面反应特性和扩散障碍涂层；四是性能评价和实验方法；五是应用领域的开拓。
3.4镁基复合材料相同体积的镁合金比铝合金价格便宜10％一20％，而且镁合金的铸造、加工和回收成本都比铝合金低。