金属基复合材料的力学性能
金属基复合材料的界面改性及其对力学性能的影响
金属基复合材料的界面改性及其对力学性能的影响引言金属基复合材料以其优异的性能在诸多领域得到广泛应用。
金属基复合材料的力学性能是其最关键的性能之一，而界面改性被认为是改善金属基复合材料力学性能的有效手段。
本文将探讨金属基复合材料界面改性的方法及其对力学性能的影响。
一、界面改性的方法1. 化学方法化学方法是一种主要的界面改性方法，其通过在金属和增强相之间引入化学反应，在界面形成新的化合物或强化原有界面层结构。
例如，采用化学气相沉积方法在金属基复合材料界面生成一层薄膜，可以增强界面的结合能力和耐磨性。
2. 物理方法物理方法是另一种常用的界面改性方法，其通过物理手段在金属基复合材料界面形成一层特定结构或材料层。
例如，采用光照或离子束辐照方法可以在界面生成纳米粒子或形成多孔结构，从而增强界面的强度和抗蠕变性能。
二、界面改性对力学性能的影响1. 界面改性提高复合材料的界面结合强度界面改性可以增强金属基复合材料的界面结合强度，使得两种材料更好地协同工作。
界面结合强度的提高可以有效地防止界面剥离和裂纹扩展，从而提高复合材料的抗拉强度和韧性。
2. 界面改性改善复合材料的耐磨性能界面改性可以提高金属基复合材料的耐磨性能，在复杂环境条件下保护材料表面免受磨损。
通过引入陶瓷增强剂或在界面层形成硬化层，界面改性可以显著提高金属基复合材料的硬度和耐磨性，延长其使用寿命。
3. 界面改性增强复合材料的抗蠕变性能在高温或长时间加载条件下，金属基复合材料容易发生蠕变现象。
界面改性可以通过提高界面结合强度和阻止位错滑移，抑制复合材料的蠕变变形。
该性能的提高使金属基复合材料在高温环境下具有更好的稳定性和可靠性。
4. 界面改性提升复合材料的导热性能金属基复合材料的导热性能对于一些特定应用非常重要。
界面改性可以优化界面层的热传导路径，并提高复合材料的导热性能。
通过在界面层引入导热剂或形成梯度结构，界面改性可以显著提高金属基复合材料的导热性，满足高热传导性能的需求。
金属基复合材料
Metal－Matrix
发展方向
1、大力研究发展颗粒增强的铝基、镁基复合材料。
• 国际ALCON公司已建成年产1.1万吨颗粒增强铝基复合材 料型材、棒材、锻材、铸锭以及零件的专业工厂。生产的 SiCp/Al（Mg）锭块单重达596公斤。
2、高温金属基复合材料的研究
Metal－Matrix
缺点
1、金属基复合材料在基体屈服以前的一个较小范围内，应力应变关系才 是线性的。除非采用很硬的基体，否则在拐点以上，金属基复合材料的 有效弹性模量就不再明显大于树脂基复合材料。 一般来说，树脂基复合材料在纤维方向具有很好的线性弹性，具有很高 的比强度和比刚度。这是金属基复合材料所不及的。 2、剪切强度和层间拉伸强度较低 与金属基体材料相比，金属基复合材料的面内剪切强度、层间剪切强度、 横向拉仲强度和层间拉仲强度都比较低。与纤维方向金属基复合材料的 拉、压强度比就更低。但与树脂基复合材料的这些性能比，又强得多。 提高界面的结合强度，可提高这些性能，但冲击强度下降。 3、在抵抗某些环境腐蚀方面，金属基复合材料不如树脂基复合材料。 4、在金属基复合材料制造过程中，涉及到高温、增强材料的表面处理、 复合成型等复杂工艺。因此，金属基复合材料很难制造、成本很高。 5、金属基复合材料密度较大。 6、由于金属基复合材料的研究起步较晚，再加上实际应用范围和制造成 本等因素的影响，目前金属基复合材料的技术水平落后于聚合物基复合 材料和陶瓷基复合材料。
应用
3、电子材料工业 • 电子材料工业，特别是近年来蓬勃发展的微电子工业，对材料有较高的使用
要求。SiC颗粒增强铝基复合材料，可通过调节SiC颗粒的含量使其热膨胀系 数于与基材匹配，并且具有导热性好、尺寸稳定性优良、低密度、适合钎焊 等性能。用它代替钢/钼基座，可以改善微电子器件的性能。 • 硼/铝复合材料用作多层半导体芯片的支座，是一种很好的散热冷却材料，由 于这种材料导热性好、热膨胀系数与半导体芯片非常接近，故能大大减少接 头处的热疲劳。 • 石墨纤维增强铜基复合材料的强度和模量比铜高，又保持了铜的优异的导电 和导热性能。通过调节复合材料中石墨纤维的含量及排布方向，可使其热膨 胀系数非常接近任何一种半导体材料，因此被用来制造大规模集成电路的底 板和半导体装置的支持电板，防止了底板的翘曲和半导体基片上裂纹的产生， 提高器件稳定性。 • 在大型蓄电池中的铅电极自重大、刚性差，容易翘曲引起短路，影响电解过 程的正常进行。用碳纤维增强铅的复合材料，既保持原来优良的电化学性能， 又使强度和模量提高，不易翘曲，同时减小蓄电池的体积。
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。
材料学中的金属基复合材料研究
材料学中的金属基复合材料研究在材料学领域中，金属基复合材料一直是研究的热点之一。
金属基复合材料指的是将两种或更多种不同性质的材料进行组合，以获得具有更优异性能的新材料。
本文将探讨金属基复合材料的研究内容、应用领域以及未来发展趋势。
一、金属基复合材料的研究内容金属基复合材料的研究内容涉及多个方面，包括材料的制备方法、微观结构与力学性能的关系以及复合界面的研究等。
首先是金属基复合材料的制备方法。
制备金属基复合材料的方法通常包括粉末冶金、熔体浸渍、覆盖层、弹性复合等。
每种方法都有其优缺点和适用范围，研究人员需要根据具体的应用需求选择适合的方法。
其次是对金属基复合材料的微观结构与力学性能之间的关系进行研究。
微观结构包括金属基体、增强相和界面三部分。
研究表明，增强相形态、分布和尺寸对材料力学性能有着重要影响。
通过优化复合材料的微观结构设计，可以提高材料的强度、硬度、韧性等性能指标。
最后是复合界面的研究。
金属基复合材料的界面是指增强相与基体之间的接触面。
优质的界面结合能够提高材料的力学性能，而弱的界面结合则容易导致应力集中和断裂。
因此，研究人员致力于寻找新的界面改性方法，例如添加界面反应层或采用界面改性剂，以提高界面结合强度和界面的稳定性。
二、金属基复合材料的应用领域金属基复合材料具有优异的性能表现，因此在多个领域有着广泛的应用。
以下是金属基复合材料常见的应用领域之一：1. 轻量化领域：金属基复合材料具有高比强度和高比刚度的特点，对于航空航天、汽车和高铁等领域的轻量化设计具有重要意义。
例如，使用铝基复合材料可以有效减轻飞机的自重，提高燃油经济性。
2. 功能材料领域：金属基复合材料可以通过添加适量的增强相实现特定功能。
例如，添加碳纤维增强相的金属基复合材料具有良好的导电性和耐腐蚀性，可应用于电子器件和化学工业等领域。
3. 高温材料领域：金属基复合材料具有良好的高温稳定性和耐腐蚀性能，常用于燃气轮机和核工程等高温环境下的应用。
碳纳米管增强金属基复合材料的力学性能研究
碳纳米管增强金属基复合材料的力学性能研究近年来，碳纳米管（Carbon Nanotubes, CNTs）作为一种新型纳米材料，引发了广泛的研究兴趣。
由于其优异的力学性能和独特的结构，碳纳米管成为改善传统材料性能的理想增强剂。
本文旨在探讨碳纳米管增强金属基复合材料在力学性能方面的研究现状和发展趋势。
首先，碳纳米管作为增强剂，可以显著改善金属基材料的强度和硬度。
研究证实，当碳纳米管掺杂在金属基复合材料中时，由于其高强度和刚度，可以有效抵抗金属晶粒的滑移和扩散，从而提高材料的抗拉强度和屈服强度。
同时，碳纳米管还能增加复合材料的硬度，因为其针状结构可阻碍位错的运动，从而使材料更难发生塑性变形。
其次，碳纳米管对金属基复合材料的韧性和断裂韧度也有显著的影响。
相比于纯金属材料，碳纳米管可以增加复合材料的断裂韧度。
这是因为碳纳米管具有高强度和高韧性的特点，能够吸收和分散外载荷，在复合材料中形成桥梁效应，提高其韧性。
此外，由于碳纳米管材料表面的高能位缺陷，能够吸附并扩散裂纹的尖端，进一步抑制裂纹的扩展速率，从而提高复合材料的断裂韧度。
不仅如此，碳纳米管还可以提高金属基复合材料的疲劳寿命和耐蚀性。
由于其高强度、高模量和良好的润湿性，碳纳米管可以抵抗金属表面的应力腐蚀和疲劳裂纹扩展，延长金属基复合材料的使用寿命。
同时，碳纳米管还能够吸附和吸收金属表面的有害离子和分子，提高复合材料的耐腐蚀性能。
然而，在实际应用中，碳纳米管增强金属基复合材料还面临一些挑战。
首先，碳纳米管的分散性是影响复合材料力学性能的重要因素。
碳纳米管的高表面能使其易于团聚，在复合材料中形成团簇，导致性能不稳定。
因此，如何实现碳纳米管在金属基复合材料中的均匀分散是当前亟待解决的课题。
此外，碳纳米管与金属基材料之间的界面相互作用也是影响复合材料性能的关键因素之一。
界面的相容性和结合强度直接影响复合材料的力学性能。
寻找合适的界面改性方法和结构设计，以增加碳纳米管与金属基材料之间的结合力，实现优化的界面效果，是进一步提高复合材料性能的重要课题。
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。
中间相沥青基碳纤维金属基复合材料
中间相沥青基碳纤维金属基复合材料中间相沥青基碳纤维金属基复合材料一、引言中间相沥青基碳纤维金属基复合材料是一种重要的结构材料，具有广泛的应用前景。
它由中间相沥青基体和碳纤维增强体构成，同时具备了沥青基材料的优良性能和碳纤维增强材料的高强度、高刚度等特点。
本文将从不同角度出发，对中间相沥青基碳纤维金属基复合材料的深度和广度进行评估和探讨，力求为读者全面理解该复合材料的性能和应用提供有价值的信息。
二、中间相沥青基碳纤维金属基复合材料的优点1. 高强度和高刚度：碳纤维增强体的加入使得复合材料具备了优异的强度和刚度，适用于各种结构件的制造。
2. 轻量化：相比于金属材料，中间相沥青基碳纤维金属基复合材料具有较低的密度，可以降低结构的整体重量。
3. 耐腐蚀性：中间相沥青基体具有良好的耐腐蚀性能，可以在多种恶劣环境中使用，延长结构的使用寿命。
4. 易加工性：中间相沥青基材料可通过热压、压模等工艺进行成型，成本相对较低且加工过程相对简单。
三、中间相沥青基碳纤维金属基复合材料的性能评估1. 力学性能中间相沥青基碳纤维金属基复合材料的力学性能是其应用中最重要的指标。
通过实验和数值模拟的方法可以评估材料在拉伸、弯曲、剪切等加载条件下的力学性能特性，如强度、刚度、断裂韧性等。
这些评估结果可以帮助工程师选择合适的复合材料用于不同结构工程的设计和制造。
2. 耐热性能中间相沥青基碳纤维金属基复合材料在高温环境中的性能表现是评估其耐用性和可靠性的关键。
通过热循环实验、热导率测试和热膨胀系数测试等可以评估材料的耐热性能。
这些评估结果有助于确定材料在高温工况下的适用性和工程设计的安全性。
3. 导电性能由于碳纤维增强体的加入，中间相沥青基碳纤维金属基复合材料具有优异的导电性能。
通过测试材料的电阻率和热导率等指标，可以评估材料的导电性能，为电子设备散热、防雷和静电保护等应用提供技术支撑。
四、中间相沥青基碳纤维金属基复合材料的应用领域1. 航空航天中间相沥青基碳纤维金属基复合材料具有轻量化和高强度的特点，适用于航空器结构件的制造，如机翼、尾翼、机身等。
难熔金属基复合材料的微观结构与力学性能研究
难熔金属基复合材料的微观结构与力学性能研究难熔金属基复合材料是一种具有广泛应用前景的高强度、高温耐腐蚀性能的材料。
它常常被应用于航空航天、能源、汽车等领域的高温、高压条件下。
为了了解难熔金属基复合材料的微观结构与力学性能之间的关系，研究人员对其进行了详细的研究。
首先，我们来了解一下难熔金属基复合材料的组成和制备过程。
难熔金属基复合材料通常由难熔金属基体和强化相两部分组成。
难熔金属基体的选择取决于所需的力学性能和应用环境，常见的难熔金属包括钨、钽、铌等。
而强化相通常可以选择纤维增强材料、颗粒增强材料或者化合物增强材料。
制备过程包括粉末冶金、热等静压、熔融浸渗等工艺。
难熔金属基复合材料的微观结构对其力学性能有着重要影响。
微观结构是指材料在微观尺度上的组织和成分分布。
通过显微观察和电子显微镜技术，可以发现难熔金属基复合材料中的强化相分布情况、界面结合情况以及晶粒尺寸等。
这些微观结构参数直接决定了材料的力学性能，如强度、韧性、疲劳寿命等。
难熔金属基复合材料中的强化相起到了增强材料的作用。
在复合材料中，强化相的加入可以提高材料的韧性和强度。
强化相与金属基体之间的界面结合情况对复合材料的性能也有重要影响。
良好的界面结合能够增强界面的力学性能和传递载荷的能力，从而提升复合材料的整体性能。
另外，难熔金属基复合材料中晶粒尺寸也对其力学性能产生重要影响。
通常来说，细小的晶粒可以提高材料的塑性变形能力和抗疲劳性能。
这是因为细小的晶粒可以阻碍位错运动，从而增加材料的强度和硬度。
此外，细小的晶粒还有助于增加材料的导热性能和抗腐蚀性能。
除了微观结构之外，难熔金属基复合材料的力学性能也与其宏观力学性质有关。
通常来说，难熔金属基复合材料具有高强度、高刚度、高韧性和高耐热性能。
这些力学性能的提升主要归功于复合材料中强化相的作用。
强化相可以通过限制金属基体的位错运动，增加复合材料的强度和硬度。
同时，强化相还可以增加复合材料的断裂韧性，提高其抗剪切和抗拉伸能力。
金属基复合材料的制备与性能分析
金属基复合材料的制备与性能分析金属基复合材料是一种具有优异性质的新型材料，将金属基体和其他材料复合，形成了一种具有新特性的复合材料。
金属基复合材料具有高强度、高耐腐蚀、高导热、高导电等优秀性能。
在航空、航天、汽车、船舶、电子等领域得到了广泛的应用。
本文将重点探讨金属基复合材料的制备工艺以及性能分析。
一、金属基复合材料的制备金属基复合材料的制备方法多种多样，主要分为以下几种：1. 热压法热压法是将金属基体和其他材料按照一定比例混合，通过高温高压的条件下进行制备的方法。
该方法制备的复合材料具有高密度、高强度、高硬度、高耐腐蚀性等优点，适用于制备高硬度、高强度、高温下使用的零部件。
2. 熔浸法熔浸法是将其他材料熔在金属表面，使两种材料通过化学反应牢固地结合在一起的方法。
这种制备方法可以制备高密度、高强度、高耐腐蚀性的复合材料，适用于制备涉及到化学反应的部件。
3. 搅拌摩擦焊接法搅拌摩擦焊接法是利用旋转工具将两种金属板材固定在一起，通过旋转摩擦和挤压的过程，产生高热和高压，将两种材料连接在一起的方法。
该方法可以制备具有优异耐磨性的复合材料，适用于制备耐磨部件。
以上三种制备方法，都需要在金属基体上涂覆一层其他材料才能形成复合材料。
除此之外，还有一种直接混合法，即将两种或多种金属材料和其他材料混合，制成复合材料。
这种方法分为干法和湿法制备，适用于制备一些低强度、低温下使用的零部件。
二、金属基复合材料的性能分析金属基复合材料具有许多优异的性能，下面我们将逐一进行分析：1. 高强度金属基复合材料的强度要高于金属基体，这是由于复合材料中添加了其他材料，它们的耐拉强度、屈服强度均高于纯金属。
同时，两种相互牵拉的材料之间的结合能力也会提升材料的整体强度。
2. 高耐腐蚀性金属基复合材料的耐腐蚀性也要优于金属基体，这是由于添加的其他材料本身就具有良好的耐腐蚀性能。
同时，复合材料中添加的其他材料还可以吸收腐蚀性物质，保护金属基体，延长材料的使用寿命。
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。
金属基复合材料的制备与性能表征
金属基复合材料的制备与性能表征近年来，金属基复合材料因其独特的性能和广泛的应用领域引起了广泛的关注。
金属基复合材料是由金属基体和嵌入其中的非金属相组成的材料，具有较高的强度、刚度和热稳定性，同时也保持了金属材料的导电性和导热性。
在制备过程中，金属基复合材料需要考虑多种因素，如复合界面的粘结强度、相互作用力以及成分和结构等。
同时，在性能表征过程中也需要选择适当的测试方法来评估其力学性能、热学性能和耐腐蚀性能。
一、金属基复合材料的制备方法金属基复合材料的制备方法多种多样，常见的包括粉末冶金法、溶液浸渗法和机械合金化法等。
粉末冶金法是一种常用且效果较好的制备方法，首先将金属粉末和非金属相混合，然后通过高温烧结或热压制备成坯体，最后进行热处理得到最终的金属基复合材料。
溶液浸渗法则是通过将非金属相浸渗到金属基体中，再进行热处理来制备金属基复合材料。
机械合金化法则是通过机械力和热力将金属和非金属相混合，在高温下进行球磨和热处理，最终得到金属基复合材料。
二、金属基复合材料的性能表征方法金属基复合材料的性能表征主要包括力学性能、热学性能和耐腐蚀性能的测试。
对于力学性能的表征，常见的测试方法有拉伸试验、压缩试验和硬度测试等。
拉伸试验能够评估材料的强度和延展性，而压缩试验则能够评估材料的抗压能力。
硬度测试是通过在材料表面施加一定的载荷来评估其硬度，从而间接反映材料的强度。
热学性能的表征主要包括热膨胀性和导热性的测试。
热膨胀性是指材料在升温时的膨胀程度，一般通过热膨胀系数来表征。
导热性是指材料传导热量的能力，常见的测试方法有热导率测试和热扩散测试。
耐腐蚀性能的表征主要是通过腐蚀试验来评估材料的抗腐蚀能力。
腐蚀试验可分为自腐蚀试验和电化学腐蚀试验两种。
自腐蚀试验是将材料暴露在特定环境中，观察其腐蚀情况。
电化学腐蚀试验则是通过在材料表面施加一定的电位和电流来模拟实际腐蚀环境，从而评估材料的腐蚀行为。
三、金属基复合材料的应用领域金属基复合材料由于其优异的性能，在多个领域具有广泛的应用前景。
金属基复合材料界面特征与力学性能
工业技术96 2015年35期金属基复合材料界面特征与力学性能肖伟利山东核电设备制造有限公司，山东烟台 265118摘要：随着金属基复合材料应用要求的不断提高，研究其界面特征与力学性能凸显出重要意义。
本文首先对相关内容做了概述，分析了复合材料微结构拓扑优化，并结合相关实践经验，研究了MMC的制备工艺和制备方法，提出了个人看法。
关键词：金属基复合材料；界面特征；力学性能中图分类号：TB333 文献标识码：A 文章编号：1671-5810(2015)35-0096-011 前言作为金属基复合材料应用中的重要工作，对其界面特征与力学性能的研究在近期得到了广泛关注。
该项课题的研究，将会更好地提升对其界面特征与力学性能的掌控水平，从而有效优化金属基复合材料在实际应用中的整体效果。
2 概述金属基复合材料界面，乃至所有复合材料界面都是外载荷从复合材料基体传递给增强体的主要媒介。
复合材料界面的性质在很大程度上决定复合材料的性能。
对金属基复合材料来说，其增强体常为陶瓷粒子或金属间化合物相吸各种纤维，所以其界面的原子结构、化学成分和原子键结合类型不同于界面两侧的材料，且在界面上更容易发生化学反应。
尽管在界面上产生一个反应层是增强体与基体牢固结合所需要的，但反应层过量生长将直接影响复合材料的力学性能。
实际上，金属基复合材料的屈服；断裂、疲劳强度以及裂纹扩展行为等均与界面反应层厚度有关系，再者，其使用条件的选择，使用寿命如何也均主要依赖界面特性。
所以，只有深入了解金属基复合材料的界面微结构、界面反应和界面稳定性等界面特性，建立界面结构特性因素与力学性能指标之间的数学模型，才能在深层、次层上阐明界面特征与力学性能间的关系，以达到利用“界面工程”发展新型高性能复合材料的目的。
3 复合材料微结构拓扑优化研究结构拓扑优化是结构形状优化的发展，是布局优化的一个方面。
当形状优化逐渐成熟后，结构拓扑优化这一新的概念就开始发展，现在拓扑优化正成为国际结构优化领域一个最新的热点。
金属基复合材料的界面微观结构与力学性能研究
金属基复合材料的界面微观结构与力学性能研究金属基复合材料由金属基体和强化相组成，具有优异的力学性能和良好的工程应用前景。
在金属基复合材料的力学性能中，复合界面的微观结构起着关键作用。
本文将探讨金属基复合材料的界面微观结构与力学性能的研究。
1. 金属基复合材料的界面结构金属基复合材料的界面结构是指金属基体与强化相之间的结构特征。
界面的微观结构决定了力学性能的优劣。
其中，界面的结晶度、化学成分均会影响力学性能。
以铝基复合材料为例，硅化物在金属基体中的分布方式、界面的结晶度以及界面的塑性变形等因素均对力学性能有着重要影响。
2. 界面结构与材料强度的关系界面结构对材料的强度具有重要影响。
研究表明，界面结晶度高、接触面积大的复合材料具有更高的强度。
这是因为结晶度高的界面可以有效抑制裂纹扩展，提高材料的抗拉强度。
另外，界面的接触面积大可以增加原子间的相互作用力，从而增加材料的韧性。
3. 界面结构与材料的塑性变形能力除了影响材料的强度外，界面结构还会对材料的塑性变形能力产生影响。
界面能够阻止晶体滑移，从而抑制材料的塑性变形。
如果界面结晶度低，会导致界面的塑性变形更易发生，从而影响材料的韧性和延展性。
因此，界面的结晶度对于金属基复合材料的塑性变形能力具有重要意义。
4. 界面结构与疲劳性能的关系疲劳性能是金属基复合材料工程应用中需要考虑的重要因素。
界面结构对材料的疲劳性能影响较大。
较为均匀的界面分布可以有效地抑制裂纹扩展，提高材料的疲劳寿命。
此外，良好的界面结晶度有助于维持材料的结构完整性，从而提高疲劳性能。
综上所述，金属基复合材料的界面微观结构与力学性能有着密切的关系。
界面结构的优化可以提高材料的强度、塑性变形能力和疲劳性能。
在今后的研究中，应重点关注界面结构的调控与优化，以进一步提高金属基复合材料的力学性能。
金属基复合材料的类型
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。
4. 按制备工艺分类（1）铸造法制备的金属基复合材料：采用铸造工艺将增强体与金属基体结合，如陶瓷颗粒增强铝基复合材料。
（2）粉末冶金法制备的金属基复合材料：采用粉末冶金工艺将增强体与金属基体结合，如碳纤维增强铜基复合材料。
（3）热压法制备的金属基复合材料：采用热压工艺将增强体与金属基体结合，如碳化硅晶须增强钛基复合材料。
金属基复合材料
金属基复合材料耐蚀性能研究现状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]。
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。
金属基复合材料是由连续的金属或者合金基体和增强体构成，具有一系列与金属性能相似的优点。
当今，作为金属基复合材料的基体有铝基、镁基、铜基、铁基、钛基、镍基、高温合金基、金属间化合物及难熔金属基等，目前，国内外学者研究的金属基复合材料基体主要集中在铝和镁两个合金系上。
增强体的选择要求与复合材料基体结合时的润湿性较好，并且增强体的物理、化学相容性好，载荷承受能力强，尽量避免增强体与基体合金之间产生界面反应等。
常用的增强体主要有C纤维、Ti纤维、B纤维、Al2O3短纤维、SiC晶须、BC颗粒、SiC颗粒、Si3N4颗粒、WC颗粒、Mo2C颗粒、ZrO2颗粒、ZrB2颗粒、A12O3颗粒、碳纳米管和石墨等。
增强相的选择并不是随意的，选择一个合适的增强体需要从复合材料应用情况、制备方法以及增强体的成本等诸多方面综合考虑[2]。
与合金和聚合物相比，金属基复合材料性能特点有:高比强度、高模量、高韧性、高导热导电性、膨胀系数小、耐磨性好、高温强度高、表面稳定性好等[3]。
金属基复合材料具有强大的综合性能，在外层空间结构以及一些工业领域中有广泛应用前景，因而继树脂基复合材料之后，掀起了对其研究开发的热潮[4]。
目前，金属基复合材料（MMC）作为材料的一个新兴领域已在航空航天系统，汽车系统及建筑等各个系统中得。
难熔金属基复合材料的高温强度研究
难熔金属基复合材料的高温强度研究引言：难熔金属基复合材料是一类具有高温强度、高耐磨性和良好耐腐蚀性能的材料。
这些材料的研究对于提高高温工艺行业的发展具有重要意义。
本文旨在对难熔金属基复合材料的高温强度进行详细研究和分析，探讨其力学性能、结构特点以及高温下的应用前景。
第一部分：难熔金属基复合材料的定义和制备方法难熔金属基复合材料是将一种或多种难熔金属作为基体，与一种或多种其他材料（如陶瓷、碳纤维等）进行复合制备而成。
其制备方法通常包括粉末冶金、溶液法和电化学沉积等。
制备过程中需要控制相互界面的相容性，以确保复合材料具有良好的强度和韧性。
第二部分：难熔金属基复合材料的力学性能高温强度是衡量难熔金属基复合材料性能的重要指标之一。
该性能受复合材料的组分、晶粒大小、微观结构和相互界面等因素的影响。
一般来说，难熔金属基复合材料的晶粒越细小，其高温强度越高。
此外，利用显微组织和力学性能测试等方法，可以揭示难熔金属基复合材料的强度来源和力学性能变化规律。
第三部分：难熔金属基复合材料的结构特点难熔金属基复合材料具有多种结构特点，如高密度、高硬度、高韧性和高热稳定性等。
其中，金属基体可以提供良好的机械性能，而陶瓷、碳纤维等成分则能够增强材料的抗高温和耐磨性能。
此外，采用合适的金属基体和复合材料工艺，还可以调控材料的孔隙率和孔隙形态，进一步优化其力学性能和热稳定性。
第四部分：应用前景展望难熔金属基复合材料在高温工艺行业具有广阔的应用前景。
例如，这些材料可以用于制备高温炉、高温气体涡轮发动机、高速列车轮轴等耐高温、高速工作的设备。
此外，难熔金属基复合材料还可应用于航空航天、能源、化工等领域，以满足对高温、高强度和耐腐蚀等性能要求的工程需求。
结论：难熔金属基复合材料的高温强度是其重要性能之一。
通过研究和分析其力学性能、结构特点和应用前景，可为材料设计和制备提供理论指导和实践基础。
在未来的研究中，我们还需加强与其他学科和领域的交叉合作，推动难熔金属基复合材料在高温工艺行业的广泛应用和发展。
难熔金属基复合材料在高温环境下的稳定性研究
难熔金属基复合材料在高温环境下的稳定性研究概述难熔金属基复合材料是一种通过在金属基体中添加非金属冶金元素或化合物来提高材料性能的新型复合材料。
它具有高强度、高硬度、高耐磨性和高温稳定性等优异特性，被广泛应用于航空航天、汽车工程和能源等领域。
然而，在高温环境下，该类复合材料面临着一系列的稳定性挑战，如材料的热稳定性、氧化稳定性和力学性能稳定性。
本文将重点探讨难熔金属基复合材料在高温环境下的稳定性研究。
1. 难熔金属基复合材料的高温热稳定性难熔金属基复合材料在高温条件下表现出良好的热稳定性，这是由于复合材料中引入的非金属冶金元素或化合物具有较高的熔点和热稳定性。
然而，由于高温下金属基体和非金属相之间的差异热膨胀系数，复合材料在热循环过程中可能出现应力集中和剥离现象，从而导致材料的热疲劳破坏。
因此，研究者们通过选用匹配的非金属相和金属基体以及优化界面结构，来提高难熔金属基复合材料的热稳定性。
2. 难熔金属基复合材料的高温氧化稳定性在高温环境下，难熔金属基复合材料可能会遭受氧化腐蚀，导致材料性能的下降。
因此，研究者们致力于提高难熔金属基复合材料的高温氧化稳定性。
一种常见的方法是通过引入抗氧化剂、稳定剂和表面改性等手段来提高材料的氧化抗性。
此外，设计合理的复合材料微结构和控制金属基体合金化成分，也是提高难熔金属基复合材料氧化稳定性的重要途径。
3. 难熔金属基复合材料的高温力学性能稳定性难熔金属基复合材料的高温力学性能包括抗拉强度、硬度和断裂韧性等，是衡量材料综合性能稳定性的重要指标。
随着温度的升高，材料内部的原子和晶界会发生位错和晶界滑移等变化，破坏了材料的强度和硬度，导致材料性能的下降。
因此，研究者们通过增加非金属相的含量、优化相间界面结构和设计合理的晶体结构等方式，来提高难熔金属基复合材料的高温力学性能稳定性。
总结难熔金属基复合材料在高温环境下的稳定性研究是一个复杂而重要的课题。
通过研究材料的热稳定性、氧化稳定性和力学性能稳定性，可以为相关领域的应用提供理论和实践指导。
金属基复合材料的发展与应用
2004年第5期铸造设备研究2004年 10月RESE ARCH ST UDIES ON FOUNDRY E QUIP ME NTOct 12004 №5收稿日期:2004-06-10作者简介:宋伟(1957-),男,工程师,主要从事实验室工作。
・专题论述・金属基复合材料的发展与应用宋 伟(太原理工大学,山西太原 030024) 摘 要:介绍了金属基复合材料的研究及发展历程,以及国内外的研究进展情况,例举了一些不同制备工艺的金属基复合材料的力学性能和金属基复合材料在各方面的应用。
关键词:金属基复合材料;进展;性能;应用 中图分类号: T B331 文献标识码:A 文章编号:1004-6178(2004)05-0048-03Development and Application of Metal Matrix CompositesSONG Wei(Taiyuan Univer sity o f Technology ,Shanxi Taiyuan 030024,China ) Abstract :This paper introduces the research and development of metal matrix com posites in the w orld ,and discusses the mechanical prop 2erties of metal matrix com positei and thire application. K ey w ords :metal matrix com posite ,development ,property ,application1 复合材料的发展复合材料(C om posites )是将两种或两种以上性质截然不同的材料,加以优化组合后,所得到的一种新的材料。
复合材料的发展已经历了从自然材料到人工材料、从简单结构材料到复杂结构功能材料的各个阶段,而逐渐进入更高、更精、更快的发展阶段,它将与航天、能源、信息、生物等技术结合起来,带动高科技进入崭新的、高速的发展阶段。
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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
远低于0. 2的应力下, 应力应变曲线便开始偏离线性关系, 复合
材料的比例极限接近或略低于基体合金;同时,复合材料中的残余拉应力会导致复合材料压缩屈服强度较拉伸屈服强度高.
金属基复合材料热残余应力产生必须具备的条件有:(1)基体与增强体之间界面结合良好;( 2)温度变化;( 3)增强体与基体之间的热膨胀系数差异。
除了与上述因素有关外,热残余应力还受增强相体积分数、形状和长径比等因素的影响。
当增强相的体积分数增加时,增强相间的相互作用增大,基体中热残余应力将增加。
增强相的形状和长径比主要通过影响热应力松弛情况来影响残余应力的大小
对于金属基复合材料热残余应力的分析主要通过实验研究
和模拟分析的方法。
而在实验研究中,以前的有损分析,包括钻孔法、环芯法等,由于对材料的破坏性,几乎已经不用,取而代之的是无损分析, 例如X 射线衍射和中子衍射等。
理论分析材料的残余应力有两种方法一种是利用简化同轴圆柱模型,采用力学基本公式,再加上边界条件和变形协调方程进行近似的理论推导。
另一种是计算机有限元模拟复合材料中热残余应力的分布状况。
理论分析的方法能借助现代计算机快速运算能力方便、快捷地模拟出复合材料的热残余应力,特别是对于实验测定难以实现的热残余应力分析,例如复合材料界面处的应力分布。
但在计算过程中, 理论分析的方法都对边界条件进行了简化和近似处理, 因此, 所得结果与实际应力分布情况仍然有一定的差距
金属基复合材料由于其组成的特点,增强体和基体之间的热膨胀系数(C T E)的差异,在由高温冷却下来时,必然会在材料内部产生热残余应力。
可以通过X射线衍射、中子衍射法、基片弯曲法、R a m a n光谱法、选择性基体腐蚀法和电子莫尔波纹与顶出实验相结合的方法对金属基复合材料的热残余应力进行定量测量。
在实际测量过程中,作者建议将2种或3种方法结合使用,这样就会减少由于实验的系统误差所带来的结果偏移, 而得到更准确的测量结果。
同时也可以通过理论分析对复合材料中所存在的热残余应力进行计算和模拟。
尽管如此,仍存在着不少问题,例如最受关注的复合材料界面微区应力测量方法和分析还有待进一步完善;理论分析中的对各种材料所提出的分析模型及其边界条件的简化还有待斟酌和完善。
热残余应力对于金属基复合材料的组织结构和力学性能有重要影响,但是由于复合材料内部热残余应力对其宏观力学性能影响的复杂性,目前对其规律和机制的认识还缺乏系统性,需要材料工作者进一步研究
金属基复合材料综合了作为基体的金属结构材料和增强物两者的优点，具有高的强度性能和弹性模量、良好的疲劳性能等特点。
由于制作工艺相对容易，和价格低廉，颗粒增强金属基复合材料体现出了广泛的商业价值，金属基复合材料首先在航天和航空上得到应用，随着其价格的不断降低，它们在汽车、电子、机械等工业部门的应用也越来越广。
为此全球各大公司和研究机构对它的研究和应用开发正多层次大面积地展开。
笔者阅读了大量相关文献，进而综述了近些年来国内外学者对金属基复合材料的研究，具有一定的现实意义。
一、颗粒随机分布金属基复合材料有效性能研究
九十年代中期Povirk, Gusev等人就研究证明了可以用一个有限体积的代表体元来代替整体复合材料，模拟其细观结构，从而建立复合材料的宏观性能同其组分材料性能及细观结构之间的定量关系。
随着计算机技术的高速发展，数值分析方法在复合材料力学分析中成为不可缺少的工具，在做计算数值模拟时，建立合适的数学模型，是进行数值模拟计算复合材料等效性能的基础。
基于有限元法的多尺度等效性能计算是目前一种行之有效的研究复合材料细观结构与宏观力学行为之间关系的重要方法。
采用这种方法的前提是建立复合材料的有限元模型，包括随机颗粒分布区域的几何建模和网格剖分，然后才能进行多尺度计算。
对于复合材料等效性能计算的数值方法，国内外已经发展了名目繁多的各种数值方法。
一般来说，可以分为反分析法、直接分析法。
其中反分析法实质就是根据现场观测结果，来反演复合材料力学参数。
反分析法主要依赖于材料程的实测位移、本构模型以及材料参数的假定。
由于现场观测资料的获取受客观条件影响和对复合材料认识上的不足，往往造成模型和材料参数假定与实际差异很大，因而该方法在实际应用中遇到了一些困难。
为此，人们试图选择另一种途径---直接分析法来预测复合材料的力学参数。
由于离散元元方法没有很好解决对复合材料离散后的计算结果的误差，因此基于离散单元法计算宏观力学参数的研究较少目前主要是基于有限元法的数值分析法，其计算过程是首先建立颗粒材料的统计模型，然后模拟出不同尺度的复合材料"试件";这样得到的复合材料"试件"，可以视为由基体和增强颗粒两部分组成，其力学参数可以在实验室分别确定，然后应用有限元方法进行分析，进而得到颗粒统计力学参数即。
这一方法计算结果的正确性取决于颗粒统计模型的正确性以及有限元算法的合理性，这一过程虽然有误差，但是误差不会比原位实测更大。
该方法的不足之处在于为避免尺寸效应，模拟不同尺度"试件"时，增加了计算成木，并且当计算尺度增大时，"试件"内的颗粒数目明显增加，给有限元的剖分和计算带来了困难。
还有学者基于有限元方法，基于等效观点，对颗粒增强复合材料的等效性能进行了研究，即根据一定的等效原则，宏观地考虑颗粒对材料力学特性的影响，将整个颗粒增强复合材料均匀化、连续化，然后用有限元计算得到等效力学特性.按等效方式来分，主要有材料参数等效法、能量等效法等，这些等效方法有其适用的一面，但仍有一定局限性，例如等效体的尺寸效应问题等.关于材料参数的均匀化理论.作为一种研究复合材料宏观性质的新方法，数学家们已进行了大量的研究，例如 A.Bensousson,J.L.Lion、等针对小周期结构问题的渐进分析，给出了均匀化材料系数的概念；O.A.Oleinik等对具有小周期结构的均匀化理论和一阶渐进分析理论进行了深入研究；T.Hou 和陈志明等在此基础上给出了一阶渐进展开有限元的理论估计；崔俊芝等针对小周期结构提出了双尺度祸合算法。
针对具有对称性的基本胞体给出了高阶渐进展式和有限元估计，并把此方法运用到工程计算中，从而使的均匀化从理论分析进入了数值计算。
阶段和实际应用阶段，使得微观构造十分复杂的非均质材料的宏观力学参数计算成为现实，并且给出了计算周期性编制复合材料的等效力学参数的双尺度方法。