金属基复合材料电子教案
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2020/8/8
• C、纤维分布比较均匀。 • d、可避免由于物理压制过程中对纤维的损
伤。 • 应用：1960年定向凝固技术开始用于制备
复合材料，采用定向凝固法能生产出具有 特殊物理性能和力学性能的金属基复合材 料。定向共晶复合材料的两相具有不同的 电、磁、热等物理性能以及由规则排列引 起的各向异性，是这类材料可用作电磁材 料、电子材料等。
成部分之一，其作用是提高金属基体的强 度、刚度、耐磨损等性能。随着颗粒增强 复合材料的发展，新的增强颗粒不断现。
在了解各种增强颗粒的性能、结构的基础 上，根据如下所述的原则选定增强颗粒：
最主要
2020/8/8
• ①颗粒的硬度、刚度要高，用于增强复合材 料耐磨损耐冲击性能。根据 Richardon [1]的 观点，要提高耐磨材料的耐磨性，必须设法 使材料表面硬度 Hu 与磨料硬度 Ha 的比值 超过转折点，即 Hu / Ha＞ 0.8。
2020/8/8
• ③轻型汽车轴瓦使用的铝基钢带是由纯铝 带、铝合金带、纯铝带三层金属冷轧复合 ，然后再与钢带冷轧而成的金属复合带。 这种层状铝基钢带中的钢背能够给轴瓦提 供足够的强度与刚度，既弥补了铝合金的 不足，又能充分发挥铝合金轴瓦的固有性 能。
2020/8/8
• ④美国除了纪念硬币外的大小硬币都是用 层状金属基复合材料制成的。这种材料是 由铜层和外包两层较薄的铜镍合金（75% 铜和25%镍）组成，其体积比例为： 1/6:4/6:1/6。外层铜镍合金提供了所需的外 观、耐磨损和耐蚀性能，内层铜保证了所 要求的密度。
2020/8/8
• 80年代定向凝固共晶合金出现了咦NiAl、 Ni3Al为基体的新型合金。同时，用NbC、 TaC纤维强化的定向共晶高温合金已逐步向 实用化阶段过渡。1977年，美国成功地进 行了NiTaCl3定向共晶合金制造的低压涡轮 实心叶片发动机刹车，80年代后期，美国 有采用NiTaCl4B定向共晶合金制作高压涡 轮空心冷却叶片。因而，定性凝固共晶复 合材料具有潜力，有待于进一步研究开发 。
2020/8/8
若与传统的金属材料相比，金属基复合
材料重量轻、强度和刚度高、耐磨损。但
金属基复合材料造价较高，有些制备工艺
较为复杂。金属基复合材料分为纤维增强
型（包括短纤维和毡）、颗粒和晶须增强
型、定向凝固共晶型和层状型（交替叠层
型）。
主流
2020/8/8
• 纤维增强金属基复合材料的性能取决于纤 维和基体金属的类型和性能，纤维的含量 与分布、纤维与基体金属间界面的结构和 性能，以及制备工艺过程。纤维增强金属 基复合材料的制备工艺与性能列于表5-9中 。
2020/8/8
2020/8/8
• 各种纤维增强金属基复合材料具有不同的 综合性能，用于不同的领域。
• 铝镁和镁基复合材料主要用于航天、航空 领域作为高性能的结构材料。
• 钛基和高温合金基复合材料主要用于发动 机零件。
• 铜、铅、基复合材料主要用于电子和能源 领域，作为特殊的导体和电极材料。
2020/8/8
2020/8/8
2、颗粒增强金属基复合材料
• 定义：以一种或多种金属、非金属或陶瓷 的颗粒作增强体，弥散于金属基体中所制 成的一种金属基复合材料。
• 特点：制备工艺比较容易，成本低，并可 用热压、热挤压、热轧等常规热加工工艺 加工成型，增强相在基体内弥散分布具有 各向同性，适于复杂应力状态下使用。
2020/8/8
4、定向凝固共晶复合材料
• 定义：是一种自生纤维（或片层）增强的 金属基复合材料。它的纤维或片层是合金 熔炼体定向凝固时和基体同时生长的。
• 特点：a、它是由结晶所获，两相间界面结 合较强。
• b、它是在高温下接近平衡条件下缓慢生长 而成，两相间处于化学平衡状态，相界面 试保持半共格的低能界面[8],所以在高温下 比较稳定，能保持其结构和性能。
• ④增强颗粒的粒度要适宜，太大或太小都 有可能产生不利影响。颗粒粒度太大，影 响铸件尺寸精度和表面光洁度； 颗粒粒度 太小，比表面积大会导致溶解严重下降而 降低颗粒体积含量［3］颗粒的增强效果，也 不利于形成复合良好、表面完整的复合材 料。
2020/8/8
• ⅲ、界面 复合材料的性能受界面结合状况的影响
• ②增强颗粒与基体材料的高温润湿性应尽可 能好一些，根据颗粒间的毛细作用原理[2]， 润湿角越小，铸渗深度越大，铁液的渗透能 力越强，均越有利于形成结合致密、没有气 孔和裂纹的优质复合材料。
2020/8/8
• ③增强颗粒应具有良好的化学稳定性，在 复合材料的制备和使用过程中其组织结构 和性能不发生明显的变化或退化。
2020/8/8
• 碳化硅颗粒增强铝的密度仅为钢的1/3，为 钛合金的2/3而与铝合金相近。它的强度比 中碳钢好，与钛合金相近而比铝合金略高 。模量略高于钛合金比铝合金搞很多。其 价格与铝合金大致相当，而仅为钛合金的 1/5。目前已经小批量用于汽车工业和机械 工业中。可应用于火箭和导弹构件、红外 及激光制导系统构件、超轻空间望远镜、 精密航空电子器件封装材料、坦克履带板 等。
很大，界面结合主要取决于金属基与陶瓷 增强相之间的化学结合和晶格匹配[4]。化学 结合与晶格匹配越好，界面能越低，润湿 性越好，在不ห้องสมุดไป่ตู้生脆性界面相的条件下， 复合材料的力学性能越好。
2020/8/8
• 颗粒增强铝基复合材料是比较成熟的金属 基复合材料。其中碳化硅颗粒增强铝基复 合材料，由于碳化硅颗粒与铝偶良好的界 面结合强度，铝基经碳化硅颗粒增强后能 显著提高弹性模量、抗拉强度、高温强度 和耐磨性，采用常规粉末冶金法或铸造法 即可制备，它是当前金属基复合材料中应 用最广、最早能实现大规模产业化的品种 。
2020/8/8
5、层状金属基复合材料
• 定义：在金属基体外包覆以金属、聚合物 或陶瓷而制成的材料，又称交替叠层型金 属复合材料。
• 层状金属基复合材料的使用历史悠久，在 古代就已使用钢材和铁制成利而韧的刀剑 。应用最多的是金属/金属层状材料，表510中列有各种金属材料的肯能组合。
2020/8/8
2020/8/8
• ③钨丝增强高温合金、钨丝增强铜、碳化硅纤维 增强Ti3Al、TiAl、Ni3Al等金属间化合物在燃气轮 机耐热零件、火箭发动机发面的运用是金属基复 合材料研究的重要方向之一。这些高温金属基复 合材料具有良好的高温强度、抗蠕变性、抗冲击 、耐热疲劳等性能，用作燃气轮机叶片、转动轴 等高温零件，能明显提高发动机的效率。纤维增 强金属基复合材料，由于具有良好的导热、导电 性能和低的热膨胀系数，在电子工业中用作大功 率大规模集成电路元件基板，热膨胀系数与硅材 料相当，可避免热应力造成的硅片损伤和器件失 效，提高集成电路元件的可靠性。
2020/8/8
2020/8/8
• 制备：层状金属基复合材料的制备方法有 涂饰法和包覆法。 涂饰法是将第二种组分材料覆盖在金属 基体上并形成一层连续的薄膜，通常使用 的方法有电镀、热浸、喷涂和化学气相沉 淀等。 包覆法是将熔化的材料或固体材料黏结 在金属基表面，采用的方法有轧制、热压 、铸造、挤压、爆炸复合、钎焊和焊接等 。
2020/8/8
• ④碳/铜复合材料具有优良的导电性和耐烧 蚀性，做成的单级惯性电极电刷课通过 1000A/cm2的大电流，在粒子束武器中有重 要作用。碳/铅复合材料可用作核潜艇大型 蓄电池极板。
2020/8/8
• 纤维增强金属基复合材料在汽车、体育、 纺织等工业中应用也正在迅速发展。特别 是在汽车工业中用纤维增强金属基复合材 料在内燃机活塞、连杆、活塞销等发动机 零件，有效地减轻云固定部件的重量，提 高发动机的效率和使用寿命。用氧化铝、 硅酸铝纤维增强的铝活塞是金属基复合材 料在民用工业中应用最成功的实例。由于 在铝合金中加入氧化铝短纤维而有效地提 高了合金的高温强度。耐磨性和减少热膨 胀系数，使发动机效率提高5%，寿命提高 5倍以上。
2020/8/8
• 应用：层状金属基复合材料在现代工业中 应用十分广泛，如下所述。
• ①在航空工业中用作飞机蒙的铝包覆硬铝 （称三夹板），其中间层铝合金提供所需 的高力学性能，两层纯铝外层具有稳定的 耐腐蚀性能，保护了不耐腐蚀的铝合金。
2020/8/8
• ②钛、钽有优异的耐蚀性能，被用于化工 设备，但由于钛和钽的价格是不锈钢的数 倍，而使其应用受到限制。用轧合法或爆 炸复合法将钛包覆在钢板上制成钛包钢复 合板，或将钽包覆在铜板上制成钽包铜复 板。这种复合板的包覆层提供了优异的耐 蚀性能，基体金属提供了足够的力学性能 ，又能大幅度降低成本。
2020/8/8
• 近年来，国家确定优先发展：复合材料制 备工艺及其成套设备。
• 近期产业的重点是：建设铝-不锈钢、铝-钢 、钛-钢、铜-钢带液-固相复合工艺生产， 钢-不锈钢复合产线；开发颗粒增强铝基复 合材料规模化生产技术、半固态成型技术 、连续包覆复合高速钢材料及制品，并实 现产业化。
2020/8/8
2020/8/8
• ⑤许多接点材料是由银、铂、铂族金属包 覆钢、青铜或镍而制成的。恒温元件由两 层或多层膨胀系数不同的组份制成，温度 变化时材料的曲率也随之变化。高膨胀组 分有黄铜、蒙乃尔合金、奥氏体镍-铬-铁和 镍-锰-铁、镍-钼-铁合金和镁-镍-铜合金等 。低膨胀组分有镍-铁合金（即因瓦恒范镍 钢）。
2020/8/8
• ⅰ、基体材料 基体材料是金属基复合材料的主要组成
部分，起固结增强颗粒、传递和承受各种 载荷的作用。金属基体材料的性能对所制 备的金属基复合材料的性能起着非常重要 的作用，其密度、强度、塑性、耐蚀耐热 性能、导电导热性能等均影响复合材料的 整体性能。
2020/8/8
• ⅱ、增强颗粒 增强颗粒也是金属基复合材料的重要组
2020/8/8
3、晶须增强金属基复合材料
• 定义：以晶须为增强体，以金属为基体所 形成的一种金属基复合材料。
• （晶须：~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ • 性能特点：充分利用基体的强韧性和晶须
的高强度、高耐热性、高耐磨性、高绝缘 性能，使其具有传统金属材料所无法比拟 的优异性能。晶须的制备工艺复杂，成本 极高，大大限制了其应用领域[5-7]。
• ①碳（石墨）/铝、碳（石墨）/镁复合材料 具有高的比强度和比模量，又具有接近于 零的热膨胀系数和良好的尺寸稳定性，已 成功的用于人造卫星支架、L频带平面天线 、空间望远镜和照相机的镜筒、红外反射 镜、人造卫星抛物面天线等。
2020/8/8
• ②硼/铝复合材料是应用最早的纤维增强金 属基复合材料，具有很高的比强度和比模 量，可作主承力构间。硼/铝复合材料管柱 用于航天飞机机舱框架结构，243根硼/铝组 成的航天飞机机舱框架结构比用铝制重量 减轻44%。硼/铝复合材料也用于航天和先 进武器系统，例如做成B1飞机的垂直尾翼 、发动机风扇叶片、导弹构件，还用于核 能装置和核燃料的储运设备等。
2020/8/8
• 制备特点：可以进行二次加工，一般采用 热挤压、热轧制和热旋压等方法。
• 二次加工可以消除复合材料中的孔洞，提 高晶须分布的 均匀性，从而能提高强度并 明显改善材料的塑性。
• 近年来，为了获得具有优异力学性能，且 成本较低的晶须，国内外重点开展了硼酸 盐晶须的制备及其在镁、铝基等复合材料 中的应用研究[7]。晶须增强金属基复合材料 已经在航太航空、汽车、体育器械及纺织 等部门得到应用。
• [1]T． W． 克莱因，P． J． 威瑟斯著 （ 余永宁 ，房志刚译） ． 金属基复合材料导论［M］． 北京： 冶金工业出版社，1996： 6，278-280.
• [2]王恩泽． 铸渗法制备颗粒增强耐热钢基表面复 合材料的研究［D］． 西安： 西安交通大学， 1998．
2020/8/8
• 金属基复合材料特点：
用纤维、颗粒、晶须增强的金属、合金 或金属间化合物，是当前复合材料研究开 发的重要领域，80年代以来发展快速。
树脂基复合材料由于本身的特性通常只能 在350℃以下使用。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 和低膨胀系数的特点外，它能耐 300~1200℃的温度，同时还具有不燃性、 高的导电性和导热性、不放气、不吸湿和 耐老化等性能。
• C、纤维分布比较均匀。 • d、可避免由于物理压制过程中对纤维的损
伤。 • 应用：1960年定向凝固技术开始用于制备
复合材料，采用定向凝固法能生产出具有 特殊物理性能和力学性能的金属基复合材 料。定向共晶复合材料的两相具有不同的 电、磁、热等物理性能以及由规则排列引 起的各向异性，是这类材料可用作电磁材 料、电子材料等。
成部分之一，其作用是提高金属基体的强 度、刚度、耐磨损等性能。随着颗粒增强 复合材料的发展，新的增强颗粒不断现。
在了解各种增强颗粒的性能、结构的基础 上，根据如下所述的原则选定增强颗粒：
最主要
2020/8/8
• ①颗粒的硬度、刚度要高，用于增强复合材 料耐磨损耐冲击性能。根据 Richardon [1]的 观点，要提高耐磨材料的耐磨性，必须设法 使材料表面硬度 Hu 与磨料硬度 Ha 的比值 超过转折点，即 Hu / Ha＞ 0.8。
2020/8/8
• ③轻型汽车轴瓦使用的铝基钢带是由纯铝 带、铝合金带、纯铝带三层金属冷轧复合 ，然后再与钢带冷轧而成的金属复合带。 这种层状铝基钢带中的钢背能够给轴瓦提 供足够的强度与刚度，既弥补了铝合金的 不足，又能充分发挥铝合金轴瓦的固有性 能。
2020/8/8
• ④美国除了纪念硬币外的大小硬币都是用 层状金属基复合材料制成的。这种材料是 由铜层和外包两层较薄的铜镍合金（75% 铜和25%镍）组成，其体积比例为： 1/6:4/6:1/6。外层铜镍合金提供了所需的外 观、耐磨损和耐蚀性能，内层铜保证了所 要求的密度。
2020/8/8
• 80年代定向凝固共晶合金出现了咦NiAl、 Ni3Al为基体的新型合金。同时，用NbC、 TaC纤维强化的定向共晶高温合金已逐步向 实用化阶段过渡。1977年，美国成功地进 行了NiTaCl3定向共晶合金制造的低压涡轮 实心叶片发动机刹车，80年代后期，美国 有采用NiTaCl4B定向共晶合金制作高压涡 轮空心冷却叶片。因而，定性凝固共晶复 合材料具有潜力，有待于进一步研究开发 。
2020/8/8
若与传统的金属材料相比，金属基复合
材料重量轻、强度和刚度高、耐磨损。但
金属基复合材料造价较高，有些制备工艺
较为复杂。金属基复合材料分为纤维增强
型（包括短纤维和毡）、颗粒和晶须增强
型、定向凝固共晶型和层状型（交替叠层
型）。
主流
2020/8/8
• 纤维增强金属基复合材料的性能取决于纤 维和基体金属的类型和性能，纤维的含量 与分布、纤维与基体金属间界面的结构和 性能，以及制备工艺过程。纤维增强金属 基复合材料的制备工艺与性能列于表5-9中 。
2020/8/8
2020/8/8
• 各种纤维增强金属基复合材料具有不同的 综合性能，用于不同的领域。
• 铝镁和镁基复合材料主要用于航天、航空 领域作为高性能的结构材料。
• 钛基和高温合金基复合材料主要用于发动 机零件。
• 铜、铅、基复合材料主要用于电子和能源 领域，作为特殊的导体和电极材料。
2020/8/8
2020/8/8
2、颗粒增强金属基复合材料
• 定义：以一种或多种金属、非金属或陶瓷 的颗粒作增强体，弥散于金属基体中所制 成的一种金属基复合材料。
• 特点：制备工艺比较容易，成本低，并可 用热压、热挤压、热轧等常规热加工工艺 加工成型，增强相在基体内弥散分布具有 各向同性，适于复杂应力状态下使用。
2020/8/8
4、定向凝固共晶复合材料
• 定义：是一种自生纤维（或片层）增强的 金属基复合材料。它的纤维或片层是合金 熔炼体定向凝固时和基体同时生长的。
• 特点：a、它是由结晶所获，两相间界面结 合较强。
• b、它是在高温下接近平衡条件下缓慢生长 而成，两相间处于化学平衡状态，相界面 试保持半共格的低能界面[8],所以在高温下 比较稳定，能保持其结构和性能。
• ④增强颗粒的粒度要适宜，太大或太小都 有可能产生不利影响。颗粒粒度太大，影 响铸件尺寸精度和表面光洁度； 颗粒粒度 太小，比表面积大会导致溶解严重下降而 降低颗粒体积含量［3］颗粒的增强效果，也 不利于形成复合良好、表面完整的复合材 料。
2020/8/8
• ⅲ、界面 复合材料的性能受界面结合状况的影响
• ②增强颗粒与基体材料的高温润湿性应尽可 能好一些，根据颗粒间的毛细作用原理[2]， 润湿角越小，铸渗深度越大，铁液的渗透能 力越强，均越有利于形成结合致密、没有气 孔和裂纹的优质复合材料。
2020/8/8
• ③增强颗粒应具有良好的化学稳定性，在 复合材料的制备和使用过程中其组织结构 和性能不发生明显的变化或退化。
2020/8/8
• 碳化硅颗粒增强铝的密度仅为钢的1/3，为 钛合金的2/3而与铝合金相近。它的强度比 中碳钢好，与钛合金相近而比铝合金略高 。模量略高于钛合金比铝合金搞很多。其 价格与铝合金大致相当，而仅为钛合金的 1/5。目前已经小批量用于汽车工业和机械 工业中。可应用于火箭和导弹构件、红外 及激光制导系统构件、超轻空间望远镜、 精密航空电子器件封装材料、坦克履带板 等。
很大，界面结合主要取决于金属基与陶瓷 增强相之间的化学结合和晶格匹配[4]。化学 结合与晶格匹配越好，界面能越低，润湿 性越好，在不ห้องสมุดไป่ตู้生脆性界面相的条件下， 复合材料的力学性能越好。
2020/8/8
• 颗粒增强铝基复合材料是比较成熟的金属 基复合材料。其中碳化硅颗粒增强铝基复 合材料，由于碳化硅颗粒与铝偶良好的界 面结合强度，铝基经碳化硅颗粒增强后能 显著提高弹性模量、抗拉强度、高温强度 和耐磨性，采用常规粉末冶金法或铸造法 即可制备，它是当前金属基复合材料中应 用最广、最早能实现大规模产业化的品种 。
2020/8/8
5、层状金属基复合材料
• 定义：在金属基体外包覆以金属、聚合物 或陶瓷而制成的材料，又称交替叠层型金 属复合材料。
• 层状金属基复合材料的使用历史悠久，在 古代就已使用钢材和铁制成利而韧的刀剑 。应用最多的是金属/金属层状材料，表510中列有各种金属材料的肯能组合。
2020/8/8
2020/8/8
• ③钨丝增强高温合金、钨丝增强铜、碳化硅纤维 增强Ti3Al、TiAl、Ni3Al等金属间化合物在燃气轮 机耐热零件、火箭发动机发面的运用是金属基复 合材料研究的重要方向之一。这些高温金属基复 合材料具有良好的高温强度、抗蠕变性、抗冲击 、耐热疲劳等性能，用作燃气轮机叶片、转动轴 等高温零件，能明显提高发动机的效率。纤维增 强金属基复合材料，由于具有良好的导热、导电 性能和低的热膨胀系数，在电子工业中用作大功 率大规模集成电路元件基板，热膨胀系数与硅材 料相当，可避免热应力造成的硅片损伤和器件失 效，提高集成电路元件的可靠性。
2020/8/8
2020/8/8
• 制备：层状金属基复合材料的制备方法有 涂饰法和包覆法。 涂饰法是将第二种组分材料覆盖在金属 基体上并形成一层连续的薄膜，通常使用 的方法有电镀、热浸、喷涂和化学气相沉 淀等。 包覆法是将熔化的材料或固体材料黏结 在金属基表面，采用的方法有轧制、热压 、铸造、挤压、爆炸复合、钎焊和焊接等 。
2020/8/8
• ④碳/铜复合材料具有优良的导电性和耐烧 蚀性，做成的单级惯性电极电刷课通过 1000A/cm2的大电流，在粒子束武器中有重 要作用。碳/铅复合材料可用作核潜艇大型 蓄电池极板。
2020/8/8
• 纤维增强金属基复合材料在汽车、体育、 纺织等工业中应用也正在迅速发展。特别 是在汽车工业中用纤维增强金属基复合材 料在内燃机活塞、连杆、活塞销等发动机 零件，有效地减轻云固定部件的重量，提 高发动机的效率和使用寿命。用氧化铝、 硅酸铝纤维增强的铝活塞是金属基复合材 料在民用工业中应用最成功的实例。由于 在铝合金中加入氧化铝短纤维而有效地提 高了合金的高温强度。耐磨性和减少热膨 胀系数，使发动机效率提高5%，寿命提高 5倍以上。
2020/8/8
• 应用：层状金属基复合材料在现代工业中 应用十分广泛，如下所述。
• ①在航空工业中用作飞机蒙的铝包覆硬铝 （称三夹板），其中间层铝合金提供所需 的高力学性能，两层纯铝外层具有稳定的 耐腐蚀性能，保护了不耐腐蚀的铝合金。
2020/8/8
• ②钛、钽有优异的耐蚀性能，被用于化工 设备，但由于钛和钽的价格是不锈钢的数 倍，而使其应用受到限制。用轧合法或爆 炸复合法将钛包覆在钢板上制成钛包钢复 合板，或将钽包覆在铜板上制成钽包铜复 板。这种复合板的包覆层提供了优异的耐 蚀性能，基体金属提供了足够的力学性能 ，又能大幅度降低成本。
2020/8/8
• 近年来，国家确定优先发展：复合材料制 备工艺及其成套设备。
• 近期产业的重点是：建设铝-不锈钢、铝-钢 、钛-钢、铜-钢带液-固相复合工艺生产， 钢-不锈钢复合产线；开发颗粒增强铝基复 合材料规模化生产技术、半固态成型技术 、连续包覆复合高速钢材料及制品，并实 现产业化。
2020/8/8
2020/8/8
• ⑤许多接点材料是由银、铂、铂族金属包 覆钢、青铜或镍而制成的。恒温元件由两 层或多层膨胀系数不同的组份制成，温度 变化时材料的曲率也随之变化。高膨胀组 分有黄铜、蒙乃尔合金、奥氏体镍-铬-铁和 镍-锰-铁、镍-钼-铁合金和镁-镍-铜合金等 。低膨胀组分有镍-铁合金（即因瓦恒范镍 钢）。
2020/8/8
• ⅰ、基体材料 基体材料是金属基复合材料的主要组成
部分，起固结增强颗粒、传递和承受各种 载荷的作用。金属基体材料的性能对所制 备的金属基复合材料的性能起着非常重要 的作用，其密度、强度、塑性、耐蚀耐热 性能、导电导热性能等均影响复合材料的 整体性能。
2020/8/8
• ⅱ、增强颗粒 增强颗粒也是金属基复合材料的重要组
2020/8/8
3、晶须增强金属基复合材料
• 定义：以晶须为增强体，以金属为基体所 形成的一种金属基复合材料。
• （晶须：~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ • 性能特点：充分利用基体的强韧性和晶须
的高强度、高耐热性、高耐磨性、高绝缘 性能，使其具有传统金属材料所无法比拟 的优异性能。晶须的制备工艺复杂，成本 极高，大大限制了其应用领域[5-7]。
• ①碳（石墨）/铝、碳（石墨）/镁复合材料 具有高的比强度和比模量，又具有接近于 零的热膨胀系数和良好的尺寸稳定性，已 成功的用于人造卫星支架、L频带平面天线 、空间望远镜和照相机的镜筒、红外反射 镜、人造卫星抛物面天线等。
2020/8/8
• ②硼/铝复合材料是应用最早的纤维增强金 属基复合材料，具有很高的比强度和比模 量，可作主承力构间。硼/铝复合材料管柱 用于航天飞机机舱框架结构，243根硼/铝组 成的航天飞机机舱框架结构比用铝制重量 减轻44%。硼/铝复合材料也用于航天和先 进武器系统，例如做成B1飞机的垂直尾翼 、发动机风扇叶片、导弹构件，还用于核 能装置和核燃料的储运设备等。
2020/8/8
• 制备特点：可以进行二次加工，一般采用 热挤压、热轧制和热旋压等方法。
• 二次加工可以消除复合材料中的孔洞，提 高晶须分布的 均匀性，从而能提高强度并 明显改善材料的塑性。
• 近年来，为了获得具有优异力学性能，且 成本较低的晶须，国内外重点开展了硼酸 盐晶须的制备及其在镁、铝基等复合材料 中的应用研究[7]。晶须增强金属基复合材料 已经在航太航空、汽车、体育器械及纺织 等部门得到应用。
• [1]T． W． 克莱因，P． J． 威瑟斯著 （ 余永宁 ，房志刚译） ． 金属基复合材料导论［M］． 北京： 冶金工业出版社，1996： 6，278-280.
• [2]王恩泽． 铸渗法制备颗粒增强耐热钢基表面复 合材料的研究［D］． 西安： 西安交通大学， 1998．
2020/8/8
• 金属基复合材料特点：
用纤维、颗粒、晶须增强的金属、合金 或金属间化合物，是当前复合材料研究开 发的重要领域，80年代以来发展快速。
树脂基复合材料由于本身的特性通常只能 在350℃以下使用。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 和低膨胀系数的特点外，它能耐 300~1200℃的温度，同时还具有不燃性、 高的导电性和导热性、不放气、不吸湿和 耐老化等性能。