金属基复合材料的发展与研究现状_李凤平
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。
金属基复合材料 发展现状
金属基复合材料发展现状金属基复合材料是由金属基体和其中添加的一种或多种非金属材料组成的复合材料。
金属基复合材料具有金属的导热性、导电性以及优良的机械性能，同时又具有非金属材料的轻量化、耐腐蚀性、高温性等优点。
目前，金属基复合材料在航空航天、汽车制造、电子电器等领域得到了广泛的应用。
在航空航天领域，金属基复合材料可以用于制造航空器的结构部件，如飞机机身、翼面板等。
由于金属基复合材料具有高强度、高刚度和低密度的特点，可以有效地减轻飞机的重量，提高飞机的耐久性和燃油效率。
同时，金属基复合材料还具有优良的抗冲击性能和低温性能，能够提供更安全可靠的航行环境。
在汽车制造领域，金属基复合材料可以用于制造汽车的车身和零部件。
由于金属基复合材料具有良好的耐腐蚀性和高温性能，可以在恶劣的环境下保持车身的整体稳定性和外观质量。
同时，金属基复合材料还具有较低的热膨胀系数和良好的热导性能，能够提高发动机的热效率和汽车的运行效率。
在电子电器领域，金属基复合材料可以用于制造电子器件的导热基板和散热器。
由于金属基复合材料具有高导热性和良好的热导性能，能够有效地将电子器件产生的热量迅速地传导到散热器上，保证电子器件的正常工作和长寿命。
同时，金属基复合材料还具有良好的电磁屏蔽性能和机械强度，能够保护电子器件免受外界干扰和振动影响。
尽管金属基复合材料在各个领域得到了广泛的应用，但是其研究和应用还面临一些挑战。
首先，金属基复合材料的制备工艺复杂，需要考虑到金属基体与非金属材料之间的相容性和界面相互作用。
其次，金属基复合材料的成本较高，限制了其在大规模工业生产中的应用。
最后，金属基复合材料的性能和寿命还存在一定的局限性，需要进一步的研究和改进。
总的来说，金属基复合材料作为一种新型的结构材料，具有广阔的发展前景。
随着科学技术的不断进步和人们对材料性能要求的提高，金属基复合材料将会得到更多的研究和应用，并在未来的发展中发挥更重要的作用。
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
金属基复合材料是一种由金属基体和强化相组成的新型材料。
随着科技的发展，金属基复合材料在航空、航天、汽车、电子等领域得到了广泛应用。
然而，金属基复合材料仍存在一些问题：
1. 成本较高。
金属基复合材料制备过程中需要较高的工艺技术和设备，因此成本较高，限制了其在一些领域的应用。
2. 制备工艺复杂。
金属基复合材料的制备过程需要多步骤的加工和处理，且需要高精度的设备和技术，难以实现大规模生产。
3. 与基体材料的匹配性差。
金属基复合材料中强化相和金属基体之间的热膨胀系数不同，容易导致材料的热膨胀性变化，影响其使用效果和寿命。
4. 强化相分散度差。
强化相在金属基复合材料中的分散度对材料的性能有很大影响，但在制备过程中很难实现完美的分散度，导致材料的性能存在差异。
5. 环保性能待提高。
金属基复合材料中常常含有一些有害物质，对环境造成一定污染，需要在制备过程中加强环保意识，减少对环境的影响。
因此，需要进一步研究金属基复合材料的制备工艺和性能优化，以克服存在的问题，推进其在各领域的应用。
- 1 -。
金属基复合材料的发展趋势
金属基复合材料的发展趋势金属基复合材料是一种将金属基体与其他增强材料（如纤维、颗粒等）组合在一起制成的新型材料。
它具有金属材料的优良性能，如高强度、高刚度、耐磨性等，并且能够通过引入增强材料来改善其综合性能。
随着工业技术的发展和应用的不断扩大，金属基复合材料的发展趋势主要表现在以下几个方面：1. 材料的多元化发展：金属基复合材料不仅可以使用不同种类的金属作为基体材料，还可以结合多种不同类型的增强材料，如纤维、颗粒等。
随着技术的进步，人们对于材料的性能要求越来越高，因此金属基复合材料的开发可望得到更大的关注和广泛的应用。
未来，金属基复合材料将进一步向高性能、高温、高强度等方向发展。
2. 制备工艺的改进：金属基复合材料的制备工艺对其性能起着重要的影响。
未来，人们将继续改进金属基复合材料的制备工艺，以提高材料的可塑性、成型性和耐高温性能。
例如，采用先进的热处理工艺、粉末冶金、熔融铸造等方法将有助于制备出更加优质的金属基复合材料。
3. 结构设计的优化：金属基复合材料的性能不仅与材料本身的性能有关，还与其结构设计密切相关。
通过合理的结构设计，可以优化材料的机械性能、热性能和耐腐蚀性能。
未来，人们将通过模拟分析和先进的设计方法，针对不同应用领域开发出更加优化的金属基复合材料结构。
4. 新型增强材料的研究：金属基复合材料在增强材料的选择上有很大的灵活性。
未来，人们将继续寻找新型的增强材料，并研究其与金属基体的相容性和增强效果。
例如，纳米材料、陶瓷颗粒等新型增强材料的引入，将进一步提高金属基复合材料的性能。
5. 应用领域的扩大：金属基复合材料由于其优异的性能，在航空航天、汽车制造、机械制造等领域得到了广泛应用。
未来，随着技术的发展和应用需求的不断增加，金属基复合材料将在更多领域得到应用。
尤其是在新能源、环保、生物医学等领域，金属基复合材料的应用前景将更加广阔。
总之，随着工业技术的不断发展，金属基复合材料将继续取得重大进展。
【精品】金属基复合材料的研究现状与进展
课程论文题目：金属基复合材料的研究现状与进展学生姓名学号指导教师余历军院系化工学院专业化工过程机械年级2012级摘要新材料的研究、发展与应用一直是当代高新技术的重要内容之一。
其中复合材料，特别是金属基复合材料在新材料技术领域中占有重要的地位。
金属基复合材料对促进世界各国军用和民用领域的高科技现代化，起到了至关重要的作用，因此倍受人们重视。
本文概述了金属基复合材料的发展历史及研究现状,对金属基复合材料的分类、性能、应用、制备方法、等进行了综述，提出了金属基复合材料研究中存在的问题，探讨了金属基复合材料的发展。
关键词：金属基复合材料；发展现状；应用;前景ABSTRACTTheresearch，developmentandapplicationofnewmaterialshasbeenoneoftheimportantconten tofcontemporaryhigh-tech.Andthecompositematerials,especiallymetalmatr ixcompositesinthefieldofnewmaterialstechnologyoccupieanimportantposit ion。
Metalmatrixcompositeshasplayedavitalroletopromotethecountriesallovert heworldinthefieldofmilitaryandcivilianhigh-techmodernization，soitishighlyappreciated.Inthisarticle,thedevelopmenthistoryandresearchstatusofmetalmatrixcom posites，theclassificationandpropertiesofmetalmatrixcomposites，application,preparationmethodsaresummarized。
金属基复合材料的发展现状及展望.
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。
金属基复合材料和3d打印技术的发展现状和发展趋势
金属基复合材料和3d打印技术的发展现状和发展趋势金属基复合材料和3D打印技术是当今工业制造领域的两大热点。
金
属基复合材料是指两种或两种以上的不同金属或非金属材料通过加热、压制、切割等方式结合在一起的新材料。
3D打印技术则是一种通过逐层堆
叠材料来制造三维模型的技术。
随着人们对新材料的需求不断增加，金属基复合材料在航空、航天、
汽车、电子、建筑等工业领域中得到了广泛的应用。
目前，金属基复合材
料的研究重点已经由单一材料的组合转向了多种材料的复合，以实现更具
有针对性的性能需求。
例如，将纳米颗粒加入复合材料中可以提高材料的
强度和硬度，同时保持轻质的特点。
未来，金属基复合材料将更加多样化，应用范围更广。
3D打印技术的发展现状和趋势
3D打印技术由于其成本低、生产效率高、定制化程度高等特点，已
经成为了制造业的重要一环。
目前3D打印技术已经广泛应用于汽车、航空、工业制造等领域，并且在医疗、教育、家庭等领域也日益普及。
未来，随着技术的不断发展，3D打印技术的应用领域将不断拓展，并会越来越
多地应用于生产线上。
综上所述，金属基复合材料和3D打印技术是未来制造业的发展重点。
它们的不断发展和创新，将有助于促进工业制造的升级和进步。
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。
金属基复合材料的现状与未来发展
金属基复合材料的现状与未来发展
李晋
【期刊名称】《现代盐化工》
【年(卷),期】2022(49)2
【摘要】目前,我国工业正在快速发展,对金属基复合材料的要求越来越高,需求量也逐渐增加。
由于金属基复合材料具有较高的比强度和比刚度,能更好地设计出各种行业的产品,在重工业中使用比较广泛。
介绍了金属基复合材料的分类和用途,深入分析了金属基复合材料的现状,并对其发展过程中存在的问题进行了研究,以解决金属基复合材料成本高的问题和材料加工问题,提高金属基复合材料的产品质量。
【总页数】2页(P22-23)
【作者】李晋
【作者单位】阜新市北控水务有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TB3
【相关文献】
1.金属基复合材料的制备方法及发展现状
2.金属基复合材料的发展和未来
3.热管理用金属基复合材料的应用现状及发展趋势
4.开拓创新,方兴未艾,金属基复合材料发展迎来新的春天——先进金属基复合材料分论坛侧记
5.面向国家重大需求,瞄准基本科学问题,金属基复合材料蓬勃发展——先进金属基复合材料分论坛侧记
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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
金属基复合材料的发展现状及展望（亚楠）
金属基复合材料的发展现状及展望（亚楠）金属基复合材料的发展现状及展望张亚楠重庆科技学院冶金与材料工程学院摘要：介绍了金属基复合材料的研究及应用现状。
介绍了金属基复合材料的分类、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。
关键词：金属基复合材料；发展趋势；应用ABSTRACT: This paper reviews the status of research and application of metal matrix composites. The paper presents the classification, characteristics. And the development and application of metal matrix composites are summarized.Key words: metal matrix composites; development tendency; application前言随着科学技术的进步，对材料性能的要求不断提高，因此复合材料的发展与应用受到国内外的关注，而“金属基复合材料”又是现代复合材料的一个重要分支。
现代科学技术对现代新型材料的强韧性，导电、导热性，耐高温性，耐磨性等性能都提出了越来越高的要求。
与传统的金属材料相比，金属基复合材料具有较高的比强度与比刚度，而与高分子基复合材料相比，它又具有优良的导电性而耐热性，与陶瓷材料相比，它又具有较高的韧性和较高的抗冲击性能。
这些优良的性能决定了它从诞生之日起就成了新材料家庭中的重要一员。
它已经在一些领域里得到应用并且其应用领域正在逐步扩大。
金属基复合材料的特性金属基复合材料（MMC即metal matrix composites）具有高比强度、高比模量、耐磨、耐热、导电、导热、不吸潮、抗辐射、低热膨胀系数等优良性能，并作为先进复合材料将逐步取代部分传统的金属材料而应用于航天航空、汽车工业、电子工业等领域，以满足特殊场合对材料的比强度、比刚度、比模量、高温性能、低热膨胀系数等性能的要求。
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。
金属基复合材料的研究进展及发展趋势(DOC)
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。
2023年金属基复合材料行业概况及现状：全球市场规模不断扩大_13
2023年金属基复合材料行业概况及现状：全球市场规模不断扩大网讯，金属基复合材料是以金属及其合金为基体的复合材料，相关技术的不断进展下其应用领域也在不断扩大，目前广泛应用在航空航天、汽车和电子等领域。
金属基复合材料行业产量金属基复合材料是一种由金属基体和一种或多种非金属材料(如纤维、颗粒、片层或涂层)组成的材料。
这些非金属材料的添加可以提高金属的性能，如强度、刚度、耐腐蚀性、耐磨性、导热性等。
金属基复合材料广泛应用于航空航天、汽车、电子、建筑、军事等领域，如飞机结构、发动机零部件、车身结构、电子器件散热器、建筑钢结构等。
随着科技的不断进步和应用领域的扩大，2022年，全球金属基复合材料市场规模约为5.4亿美元;金属基复合材料行业分析估计2022-2026年，全球金属基复合材料市场将以5.6%左右的年均复合增速增长，到2026年市场规模将达到7.1亿美元。
全球复合材料市场规模不断上升。
2022年全球复合材料产量为11.4百万吨，而在2022年受疫情影响，复合材料供应下降至11.2百万吨。
受到全球供应链的影响，许多制造商受到了很大的压力。
不过，随着疫情得到有效掌握，全球复合材料产量在2022年恢复至12.1百万吨，增长了约8.9%。
这一趋势估计会在将来几年持续增长，特殊是随着全球经济的逐步复苏和人们对高质量、高性能产品的需求不断增加。
目前在全球范围内，中国地区复合材料产量占比最高，约占全球的30%。
中国在复合材料制造方面具有显著的竞争力，这主要归功于该国浩大的制造业基础和持续的技术投入。
其次是北美地区，复合材料产量约占25%。
北美地区在航空航天、船舶和能源领域等高技术领域的应用领先。
欧洲地区复材产量占比19%。
欧洲地区的复合材料产业主要集中在航空航天、汽车、体育用品、建筑等领域。
金属基复合材料市场现状分析随着我国经济的快速进展，金属基复合材料行业也迎来了蓬勃进展的时期。
目前，该行业的产业链已基本完善，各个环节的企业都能够有序地合作，形成了一个相对稳定的生产体系。
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
金属基复合材料是一种材料，它由至少两种不同种类的材料组成，其中至少一个是金属。
这种材料通常具有高强度、高硬度、高韧性和高耐腐蚀性等特点，因此在多个领域得到了广泛的应用。
目前，金属基复合材料的研究和应用已经发展到了一个相当高的水平，但是，在实际应用中，仍然存在一些问题。
首先，金属基复合材料的制备过程比较复杂，需要高精度的工艺和设备，成本较高。
其次，由于复合界面的存在，金属基复合材料的强度、硬度和韧性等性能受到了很大的影响，所以如何改善复合界面的结构和性能成为了一个难题。
此外，金属基复合材料在高温和高应力环境下容易发生疲劳、断裂等问题，因此需要进一步优化材料的组成和结构。
另外，金属基复合材料的应用范围也存在一定的局限性。
虽然该材料在汽车、航空航天、建筑和电子等领域得到了广泛应用，但是在医疗、环保等领域的应用还比较有限。
因此，如何扩展金属基复合材料的应用范围，也是一个需要进一步探索的方向。
综上所述，虽然金属基复合材料已经取得了一定的成就，但是仍然需要在制备工艺、界面结构和性能优化、应用范围等方面进行进一步的研究和改进，以满足实际需求。
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收稿日期:2003207221作者简介:李凤平(1956-),男,副教授,从事产品造型设计。
金属基复合材料的发展与研究现状李凤平(辽宁工程技术大学机械学院,辽宁阜新 123000)摘要: 本文对金属基复合材料的分类、制造方法进行了综述,阐述了国内外研究现状,提出了在重金属基复合材料的研究中存在的问题,探讨了重金属基复合材料的研究方向。
关键词: 金属基复合材料;制造方法;分类;研究现状;研究方向中图分类号:TB331 文献标识码:A 文章编号:1003-0999(2004)01-0048 近20年来,伴随航空航天工业和宇宙空间技术及民用行业技术的进步,金属基复合材料获得惊人的发展。
在航天、机器人、核反应堆等高技术领域,镁基、铝基、钛基等轻质复合材料起到了支撑作用[1],SiC 晶须增强的铝基复合材料薄板将用于先进战斗机的蒙皮和机尾的加强筋,钨纤维增强高温合金基复合材料可用于飞机发动机部件,石墨/铝、石墨/镁复合材料具有很高的比刚度和抗热变形性,是卫星和宇宙飞行器用的良好的结构材料。
美国航天航空局采用石墨/铝复合材料作为航天飞机中部长20m 的货舱架。
此外,金属基复合材料还可以用于光学与精密仪器,美国把金属基复合材料高性能反光镜用于红外探测系统,航天激光系统及超轻量太空望远镜,通过改变SiC 强化颗粒占铝基合金的比例,能使反光镀层的热膨胀系数与复合材料相同,有助于提高跟踪和命中率。
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。
美国在各类合金钢中用适当工艺加入TiC ,称之为TiC 2铁基复合材料,前苏联称这类复合材料为碳化物钢。
这类材料的特点是重量轻、尺寸稳定、硬度高、摩擦系数小。
根据不同基钢,可使复合材料具有耐蚀、耐磨、耐热性能,也可做成无磁材料。
尤其是工具、模具钢、高温合金、夹具和耐磨件,采用这类复合材料能有效提高寿命和性能,日本和前苏联将用粉末冶金制取得这类材料称为新型硬质合金。
用Al 2O 3或SiC 晶须或纤维强化的复合材料,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。
如果工程机械用刮板及铲斗和冶金行业用磨损件由普通耐磨钢改为陶瓷复合材料,则可明显提高材料使用寿命。
在汽车制造行业中,20～60%的零件可以用碳纤维复合材料制造,一般可减重40～80%[1]。
氧化铝增强铝合金已成功地制成镶圈,用于活塞环槽及顶部,以代替含镍奥氏体铸铁,不仅耐磨性相当,而且还可以减轻重量,简化工艺和降低成本。
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 金属基复合材料的分类金属基复合材料可分为宏观组合型和微观强化型两大类[2]。
宏观组合型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);微观强化型指其组分需用显微镜才能分辨的以提高强度为主要目的的材料。
根据复合材料基体可划分为铝基、镁基、钢基、铁基及铝合金基复合材料等。
按增强相形态的不同可划分为颗粒增强金属复合材料、晶须或短纤维增强金属基复合材料及连续纤维增强金属基复合材料。
颗粒增强金属基复合材料是利用颗粒自身的强度,基体起着把颗粒组合在一起的作用,颗粒平均直径在1μm 以上,强化相的容积比(Vf )可达90%[4]。
纤维增强金属基复合材料是利用无机纤维(或晶须)及金属细线等增强金属得到轻而强的材料,纤维直径从3μm 到150μm (晶须直径小于1μm ),纵横比(长度/直径)在102以上。
2 金属基复合材料的制备方法金属基复合材料的复合工艺相对比较复杂和困难。
这是由于金属熔点较高,需要在高温下操作;同时不少金属对增强体表面润湿性很差,甚至不润湿,加上金属在高温下很活泼,易与多种增强体发生反FRP/CM 2004.No.1应。
目前虽然已经研制出不少复合工艺,但各自存在一些问题。
现在较普遍的制造方法可分为扩散粘结法、铸造法及叠层复合法。
本文又可根据增强相的不同把制备方法分别分类。
211 颗粒增强金属基复合材料的制备方法根据制备过程中基体的温度可将制备工艺分为液相工艺、固相工艺和液2固两相工艺[5]。
针对不同工艺可以分出不同的制备方法。
(1)液态金属/陶瓷颗粒搅拌铸造法Surappa和Rohtgi[3]最早采用搅拌法制备PRMMCs,通过机械搅拌在熔体中产生涡流引入颗粒。
还可采用其它方法引入颗粒,如离心铸造法、气流喷射分散法及零动力工艺等。
Loyd DJ[3]采用涡流法制备了SiCp/2L108复合材料,其颗粒分布均匀。
研究结果还显示了对SiC颗粒进行预处理有利于制备PRMMCs。
搅拌工艺取得最重要的突破来自于Skibo和Schuster开发的Duralcan工艺[9]。
这种工艺使用普通的铝合金和未涂覆处理的陶瓷颗粒,采用搅拌法引入增强相,颗粒尺寸可小到10μm,增强相体积分数可达25%。
Duralcan工艺在产业化进程中处于领先地位。
另外,Hydro Aluminum AS公司和Comala公司可制备与Duralcan工艺相媲美的复合材料。
尽管搅拌铸造法的开发取得了令人鼓舞的成果,但是一些问题仍然存在,有待进一步解决,包括搅拌过程的陶瓷颗粒偏聚、颗粒在液体中的分散和界面反应等。
此外体积分数还受到一定的限制。
(2)熔体浸渗法熔体浸渗工艺包括压力浸渗和无压浸渗。
当前是利用惰性气体和机械装置作为压力媒体将金属熔体浸渗进多气孔的陶瓷预制块中,可制备体积分数高达50%的复合材料,随后采用稀释的方法降低体积分数。
这种方法被广泛采用,已用于制造Toyoto 发动机活塞(Al2O3/短纤维/Al合金)。
东南大学的朱光明研制了Al2O3短纤维局部增强铝活塞,成果于1989年获得鉴定。
最新的液相工艺是Primex无压浸渗工艺,在氮气气氛下不需施加任何压力,Al2 Mg合金熔体就能良好的浸渗陶瓷粉末堆积体,可制备体积分数高达55%的复合材料,增强相可是SiC和Al2O3,颗粒尺寸可小至1μm。
液态金属浸渗法是一种制备大体积分数复合材料的好方法,但是也存在缺点,如预制块的变形、微观结构不均匀、晶粒尺寸粗大和界面反应等。
(3)固相工艺2PM法PM(粉末冶金)法是最早开发制备PRMMCs的工艺之一,一般包括混粉、冷压、除气、热压和挤压过程。
它的优点是任何金属都可以作为基体材料;允许使用所有种类的增强相;可以使用非平衡合金,如快凝合金和快淬粉末可以制备大体积分的复合材料;最大限度地提高材料的弹性模量,降低热膨胀系数。
但是它也存在许多缺点,如需要存储大量具有高反应性和易爆炸的微细粉末,复杂的生产过程,产品的形状受到限制,生产成本很高等,使得这种方法很难在生产中获得广泛的应用。
高能高速工艺实质上也是一种PM工艺。
它通过在短时间内利用高电能和机械能快速固结金属-陶瓷混合物,短时快速加热可以控制相转变和显微结构粗化,这是通常PM工艺不能达到的。
(4)流变铸造法流变铸造法是对处于固2液两相区的熔体施加强烈搅拌形成低粘度的半固态浆液,同时引入陶瓷颗粒,利用半固态浆液的触变特性分散增强相,但存在搅拌工艺所有的问题。
(5)喷射沉积技术喷射沉积技术(Spray deposition)最初是Singer 开发的,由Osprey Metals公司投入生产应用。
它是在雾化器内将陶瓷颗粒与金属熔体相混合,随后被雾化喷射到水冷基底上形成激冷复合颗粒,需随后进行固结才能制成大块复合材料。
可变多相共积技术(VCM)是Osprey的一种改进型,其区别在于陶瓷颗粒是喷射到已雾化的金属熔滴流中,金属熔滴与陶瓷颗粒同时沉积。
VCM工艺的沉积率可达6～10kg/min。
Alcan公司对此工艺进行产业开发,可生产200kg的铸锭。
Cuptal et al采用VCM制备了体积分数为20%的SiC/Al2Li复合材料。
喷射沉积技术用于制备PRMMCs具有以下优点:所得基体组织属于快凝范畴;陶瓷颗粒与金属熔滴接触的时间极短,界面化学反应得到有效控制;控制工艺气氛可以最大地减少氧化;几乎适合任何基体/陶瓷体系。
采用此技术生产PRMMCs的成本介于粉末冶金法与液相搅拌法之间。
(6)XD技术这是由Martin Marietta公司开发的专利技术,利用金属2金属之间或金属2化合物之间发生的放热反应在金属熔体中原位产生新的所希望获得的金属间化合物2陶瓷增强相,例如:FRP/CM 2004.No.12B+Ti+Al→TiB2+Al3B2O3+3TiO2+10Al→3TiB2+5Al2O33SiO2+4Al→2Al2O3+3SiC+Ti+Al→TiC+Al另外一种原位反应合成方法是向金属液中喷入氨气或含碳气体而成:N2(气体)+Al→AlN+AlC(含碳气体)+Ti+Al→TiC+Al原位反应产生的增强相颗粒尺寸一般为012～1μm,也有报道在0125～115μm范围内。
采用此工艺技术制备复合材料,增强相被液态金属润湿,界面结合牢固,因而非常具有吸引力,成为当前复合材料研究的一个热点。
但过于细小的颗粒会显著增加熔体的粘度,难以进一步铸造成型。
用于PRMMCs的制备技术有各种各样,这里仅就几种较为先进的,有可能转化为产业生产的制备技术进行了介绍。
铸造法同其它工艺相比,制备简单,可实现近净成型,制备成本最低,因而铸造法是最有可能转化为产业化的技术。
目前最趋于产业化生产的是Duralcan工艺。
Duralcan工艺提供的复合材料锭的价格为6美元/kg。
但真正实现产业化还需要解决增强相与金属基体之间的界面反应与控制、颗粒微观分布均匀性问题、组织与性能的再现性、进一步降低生产成本,而这些问题又是相互关联相互影响的。
212 纤维增强金属基复合材料的制备方法FRM的制造方法有固相扩散结合法、粉末冶金法、铸造法及定向凝固法等几大类。
铸造法根据增强材料的加入方法分为熔浸法和事先混合法两类[4]。
对长纤维和连续纤维增强,为控制好纤维分布状态,往往先制出纤维预成型体,把纤维预成型体下到铸型中,然后浇金属液,这是制备FRM的最简单方法。
但此方法获得的材料中存在大量孔洞,原因是金属液对纤维的润湿性不好。
故制造FRM的关键是采取措施、使金属液浸透到增强纤维的间隙内,从而确定复合材料的致密性和结合强度。
常用的方法有真空吸铸、加压凝固铸造及压铸等。
对短纤维和颗粒增强材料随机均匀分布的MMC来说,多采用事先混合法。
该法按复合时金属液状态分为液相法和半固态法。
液相法系采用搅拌器搅动金属液出旋涡后加入增强材料,从而使增强材料在金属液中均匀分布。
半固态法是把增强材料加入到半固态金属中后搅拌。