1、复合材料的定义和分类是什么
定义：是由两种或多种不同类型、不同性质、不同相材料,运用适当的方法,将其组合成具有整体结构、性能优异的一类新型材料体系;
分类：按用途可分为：功能复合材料和结构复合材料;结构复合材料占了绝大多数;
按基体材料类型分类可分为：聚合物基复合材料、金属基复合材料、无机非金属基复合材料包括陶瓷基复合材料、水泥基复合材料、玻璃基复合材料
按增强材料形态可分为：纤维增强复合材料包括连续纤维和不连续纤维、颗粒增强复合材料、片材增强复合材料、层叠式复合材料;
3、金属基复合材料增强体的特性及分类有哪些
增强物是金属基复合材料的重要组成部分,具有以下特性：1能明显提高金属基体某种所需特性：高的比强度、比模量、高导热性、耐热性、耐磨性、低热膨胀性等,以便赋予金属基体某种所需的特性和综合性能；2具有良好的化学稳定性：在金属基复合材料制备和使用过程中其组织结构和性能不发生明显的变化和退化；3有良好的浸润性：与金属有良好的浸润性,或通过表面处理能与金属良好浸润,基体良好复合和分布均匀;此外,增强物的成本也是应考虑的一个重要因素; 分类：纤维类增强体如：连续长纤维、短纤维、颗粒类增强体、晶须类增强体、其它增强体如：金属丝;
4、金属基复合材料基体的选择原则有哪些 1、金属基复合材料的使用要求；2、金属基复合材料组成的特点；3、基体金属与增强物的相容性;
5、金属基复合材料如何设计
复合材料设计问题要求确定增强体的几何特征连续纤维、颗粒等、基体材料、增强材料和增强体的微观结构以及增强体的体积分数;一般来说,复合材料及结构设计大体上可分为如下步骤：1对环境与负载的要求：机械负载、热应力、潮湿环境 2选择材料：基体材料、增强材料、几何形状 3成型方法、工艺、过程优化设计 4复合材料响应：应力场、温度场等、设计变量优化 5损伤及破坏分析：强度准则、损伤机理、破坏过程
6、金属基复合材料制造中的关键技术问题有哪些
1加工温度高,在高温下易发生不利的化学反应;在加工过程中,为了确保基体的浸润性和流动性,需要采用很高的加工温度往往接近或高于基体的熔点;在高温下,基体与增强材料易发生界面反应,有时会发生氧化生成有害的反应产物;这些反应往往会对增强材料造成损害,形成过强结合界面;过强结合界面会使材料产生早期低应力破坏;高温下反应产物通常呈脆性,会成为复合材料整体破坏的裂纹源;因此控制复合材料的加工温度是一项关键技术; 2增强材料与基体浸润性差是金属基复合材料制造的又一关键技术,绝大多数的金属基复合材料如：碳/铝、碳/镁、碳化硅/铝、氧化铝/铜等,基体对增强材料浸润性差,有时根本不发生润湿现象; 3按结构设计需求,使增强材料按所需方向均匀地分布于基体中也是金属基复合材料制造中的关键技术之一;增强材料的种类较多,如短纤维、晶须、颗粒等,也有直径较粗的单丝,直径较细的纤维束等;在尺寸形态、理化性能上也有很大差异,使其均匀地、或按设计强度的需要分布比较困难;
7、金属基复合材料的成形加工技术有哪些 1铸造成型,按增强材料和金属液体的混合方式不同可分为搅拌铸造成型、正压铸造成型、铸造成型;2塑性成形,包括铝基复合材料的拉伸塑性、金属基复合材料的高温压缩变形、铝基复合材料的轧制塑性、铝基复合材料的挤压塑性、金属基复合材料的蠕变性能、非连续增强金属基复合材料的超塑性包括组织超塑性、相变超塑性、其他超塑性;3连接,具体又可分为：应用于MMCs 的常规连接技术包括熔融焊接、固相连接、钎焊、胶粘,新型MMCs 连接技术包括等离子喷涂法、快速红外连接法RIJ ,机械切削加工包括 SiCw/Al复合材料的切削加工、Al3Zr+Al2O3P/ZL101A原位复合材料的切削加工;
8、金属基复合材料的各种界面结合机制
1机械结合：基体与增强物之间纯粹靠机械连接的一种结合形式,由粗糙的增强物表面及基体的收缩产生的摩擦力完成；2溶解和润湿结合：基体与增强物之间发生润湿,并伴随一定程度的相互溶解而产生的一种结合形式；3反应结合：基体与增强物之间发生化学反应,在界面上形成化合物而产生的一种结合形式；4交换反应结合：基体与增强物之间,除发生化学反应在界面上形成化合物外,还有通过扩散发生元素交换的一种结合形式；5氧化物结合：这种结合实际上是反应结合的一种特殊情况；6混合结合：这种结合是最重要、最普遍的结合形式之一,因为在实际的复合材料中经常同时存在几种结合形式;
9、影响金属基复合材料性能的关键因素损伤及失效机制
性能影响因素：基体影响、增强体影响、基体和增强体相容性的影响、工艺的影响、界面的影响; 金属基复合材料的损伤与失效通常包括三种形式：增强相的断裂导致的基体塑性失效,增强相和基体之间界面的脱开导致的基体塑性失效,基体内孔洞的成核、长大与汇合导致的基体塑性失效;
10、金属基复合材料的应用及发展趋势制约其应用的关键问题
金属基复合材料自进入工业应用发展阶段以来,逐步拓宽了应用范围,大体有以下应用：1在航天领域的应用：连续纤维增强金属基复合材料在航天器上的应用,铝基复合材料在导弹中的应用,铝基复合材料在航天领域的其他应用；2在汽车工业上的应用：在内燃机方面的应用,在制动系统上的应用；3在电子封装领域的应用; 其发展趋势集中在以下方面：完善非连续增强金属基复合材料体系,重点发展高性能低成本非连续增强金属基复合材料,开展非连续增强金属基复合材料制备科学基础和制备工艺方法研究,开展非连续增强金属基复合材料热处理技术的研究,开展非连续增强金属基复合材料高温塑性变形和高速超塑性研究,开展非连续增强金属基复合材料的机械加工研究,开展非连续增强金属基复合材料在不同环境下的行为研究,开展非连续增强金属基复合材料的连接技术研究;
有许多因素与金属基复合材料MMCs 的大规模应用相关联,原材料制备方法、二次加工、回收能力、质量控制技术等都制约着MMCs 的应用;从MMCs 在汽车和航空、航天领域中的应用来看,应用成本是主要的制约因素,而增强体的成本高是造成复合材料应用成本居高不下的主要原因;具体关键问题有：增强体的选择问题、生产数量、局部增强手段、二次加工性能、回收能力、质量控制体系;
11、什么是SHS法原位生成技术,举例说明其过程; 其基本原理是：将增强相的组分原料与金属粉末混合,压坯成型,在真空或惰性气氛中预热引燃,使组分之间发生放热化学反应,放出的热量、引起未反应的邻近部分继续反应,直至全部完成;反应生成物即为增强相呈弥散分布于基体中,颗粒尺寸可达亚微米级; 其典型工艺为：利用合金熔体的高温引燃铸型中的固体SHS系,通过控制反应物和生成物的位置,在铸件表面形成复合涂层,它可使SHS材料合成与致密化、铸件的成形与表面涂层的制备同时完成;潘复生等人将SHS技术和铸渗工艺相结合,制备了颗粒增强的铁基复合材料涂层;在这种工艺中,SHS过程使基体产生一定数量的增强颗粒,而随后的熔铸过程则利用高温金属液的流动,对SHS过程中易产生的孔隙进行充填,因此两个过程的综合作用下获得较为致密的复合材料;
12、什么是LSM法原位生成技术,举例说明其过程;
其基本原理是将含有Ti和B的盐类如KBF4和K2TiF6混合后,加入到高温的金属熔体中,在高温作用下,所加盐中的Ti和B就会被金属还原出来而在金属熔体中反应形成TiB2增强粒子,扒去不必要的的副产物,浇注冷却后即获得了原位TiB2增强的金属基复合材料;
13、金属基复合材料的界面优化和控制途径有哪些
1对增强材料进项表面涂层处理：在增强材料组元上预先涂层以改善增强材料与基体的浸润性,同时涂层还应起到防止发生反应阻挡层的作用；2选择金属元素：改善基体的合金成分,造成某一元素在界面上富集形成阻挡层来控制界面反应,尽量选择避免易参与界面反应生成
脆硬界面相、造成强界面结合的合金元素；3优化制备工艺和参数,金属基复合材料的界面反应程度主要取决于制备方法和工艺参数,因此优化制备工艺和严格控制工艺参数是优化界面结构和控制界面反应发应的有效途径;
14、汽车、摩托车的刹车盘原来采用铸铁材料,查找相关资料并结合你的思考,分析其工作条件和提出其性能要求,然后指出你选用或设计何种复合材料并说明,最后提出你的制备思路; 汽车、摩托车的刹车盘工作在高温、高压下,摩擦的条件下,磨损非常严重;因此刹车盘应该具有耐磨、耐高温良好的导热性、抗疲劳性等性能;综合其工作条件及满足其性能要求,我们可以选用颗粒增强型铝基复合材料;选用的增强体颗粒是SiCP,制备方法为真空压力浸渍法;因为颗粒增强铝,得到的材料具有耐一定的高温,耐磨,导热性好,抗疲劳性好的优点; 制备思路：同下图
15、集成电路现在应用广泛,现在集成电路现在越来越来越高,功率越来越大,为保证其可靠性,查找相关资料并结合你的思考,分析其工作条件和提出其性能要求,然后指出你选用和设计何种复合材料并说明理由,最后提出你的制备思路; 集成电路长时间高负荷运转,因此本身处于较高温度条件下,因此需要寻找高导热系数的材料作为分装基材,但这种材料还需要同时满足与电路硅片及基绝缘陶瓷基板的热膨胀系数CTE相匹配的要求,否则会因热失配形成残余应力损害电路;因此可以选用真空压力浸渍法进行了碳化硅颗粒增强铝封装器件;基体是铝,增强颗粒是碳化硅;这种铝基复合材料导热系数高,并且能与电路硅片和基绝缘陶瓷基板热膨胀系数相匹配,满足集成电路所需要的性能要求;
1.内生增强的金属基复合材料具有如下特点第5页：
1增强体是从金属基体中原位形核、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省去了增强体单独合成、处理和加入等工序,因此,其工艺简单,成本较低; 4从液态金属基体汇总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,可较大幅度地提高材料的强度和弹性模量;
2.金属基复合材料特性第5页：高比强度,高比模量良好的导电导热性能
热膨胀系数小,尺寸稳定性好良好的高温性能耐磨性能好
良好的疲劳性能和断裂韧度不吸潮,不老化,气密性好
1.增强体的作用第8页增强体是金属基复合材料的重要组成部分,它起着提高金属基体的强度、模量、耐热性、耐磨性等性能的作用;
2.选择增强体的主要考虑因素5个原则 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几何特性：形貌和尺寸； 4物理化学相容性； 5成本因素;
3.制造碳纤维需要经历的5个阶段：第12页
1拉丝：可用湿法、干法或者熔融状态三种任意一种； 2牵伸：在室温以上,通常是100～300℃范围内进行； 3稳定：通过400℃加热氧化的方法； 4碳化：在1000～2000℃范围内进行； 5石墨化：在2000～3000℃范围内进行;
4.溶胶-凝胶法的特点第18页优点：
制品的均匀度高,尤其是多组分的制品,其均匀程度可达分子或原子水平；制品纯度高,而且溶剂在处理过程中容易被除去；烧结温度比传统方法低400~500℃；制备的氧化铝纤维直径小,因而抗拉强度有较大提高；溶胶－凝胶法工艺简单,可设计性强,产品多样化,是一种很有发展前途的制备无机材料的方法;
5.晶须的分散技术有哪些
第21页
球磨分散、超声分散、溶胶凝胶sol –gel法分散以及分散介质选择、pH值的调整等;
1.分析论述金属基复合材料的可设计性为什么复合材料具有可设计性 1复合材料是由增强体、基体、界面三部分组成; 2基体和增强体材料是可以选择的,比如增强体的大小、形貌、分布等都会造成所制备复合材料性能的不同; 3此外,选择不同的制备工艺和成型工艺也会影响复合材料性能; 综上,设计者可以根据外部环境的变化与要求来设计具有不同特性与性能的复合材料;
2.复合材料的设计主要包含哪几部分第28页功能设计、结构设计和工艺设计
3.选择基体的原则第29页：金属基复合材料的使用要求金属基复合材料组成的特点基体金属与增强物的相容性
4.功能复合材料调整优值的途径第38页：
1调整复合度2调整联接方式3调整对称性4调整尺度5调整周期性
5.复合效应包括第39页：什么是乘积效应乘积效应、系统效应、诱导效应和共扼效应
乘积效应：在复合材料两组分之间产生可用乘积关系表达的协同作用;
6.热膨胀系数以及表达公式第54页定义：表征材料受热时线度或体积变化程度; 表达公式:线膨胀系数：体膨胀系数：式中,L为材料的线度,T
为材料的热力学温度,V为材料的体积;
7.提高或改善金属基复合材料的阻尼性能可以采用的方法第59页
1 用高阻尼基体金属
2 用高阻尼增强物
3 设计高阻尼界面
1.金属基复合材料制备方法分类第60页
固态法：固态法是在基体金属处于固态情况下,与增强材料混合组成新的复合材料的方法;其中包括粉末冶金法、热压法、热等静压法、轧制法、挤压和拉拔法、爆炸焊接法等; 液态法：液态法是在基体金属处于熔融状态下,与增强材料混合组成新的复合材料的方法;其中包括：真空压力浸渍法、挤压铸造法、搅拌铸造法、液态金属浸渍法、共喷沉积法、热喷涂法等; 表面复合法：新型制造方法包括：原位自生成法、物理气相沉积法、化学气相沉积法、化学镀和电镀法及复合镀法等;
2.制备技术应具备的条件60页
1 使增强材料均匀地分布金属基体中,满足复合材料结构和强度要求;
2 能使复合材料界面效应、混杂效应或复合效应充分发挥;
3 能够充分发挥增强材料对基体金属的增强、增韧效果;
4 设备投资少,工艺简单易行,可操作性强；便于实现批量或规模生产;
5 能制造出接近最终产品的形状,尺寸和结构,减少或避免后加工工序.
3.金属基复合材料制造的关键性技术及解决方法第61页与成形对照
1加工温度高,在高温下易发生不利的化学反应; 解决方法：①尽量缩短高温加工时间,使增强材料与基体界面反应降低至最低程度；②通过提高工作压力使增强材料与基体浸润速度加快；③采用扩散粘接法可有效地控制温度并缩短时间;
2增强材料与基体浸润性差; 解决方法：①加入合金元素,优化基体组分,改善基体对增强材料的浸润性；②对增强材料进行表面处理,涂敷一层可抑制界面反应的涂层;
3增强材料在基体中的分布; 解决方法：①对增强体进行适当的表面处理,使其浸渍基体速度加快; ②加入适当的合金元素改善基体的分散性；③施加适当的压力,使其分散性增大;
④施加外场磁场,超声场等
4.热压和热等静压技术基本原理第62页
热压法和热等静压法亦称扩散粘接法,是加压焊接的一种,因此有时也称扩散焊接法;它是在较长时间的高温及不大的塑性变形作用下依靠接触部位原子间的相互扩散进行的; 扩散粘接过程可分为三个阶段：①粘接表面之间的最初接触,由于加热和加压使表面发生变形、移动、表面膜通常是氧化膜破坏；②随着时间的进行发生界面扩散和体扩散,使接触面粘接；③由于热扩散结合界面最终消失,粘接过程完成; 影响扩散粘接过程的主要参数：温度、压力和一定温度及压力下维持的时间,其中温度和气氛最为重要.
5.液态制造技术的种类举几例说明第65页给两三个空让填种类：
真空压力浸渍技术、挤压铸造技术、液态金属搅拌铸造技术、液态金属浸渍技术、共喷沉积技术、热喷涂技术;
6.液态金属搅拌铸造技术的特点、技术问题第67页特点：工艺简单,制造成本低廉;
存在问题：一是为了提高增强效果要求加入尺寸细小的颗粒,10～30μm之间的颗粒与金属熔体的润湿性差,不易进入和均匀分散在金属熔体中,易产生团聚；二是强烈的搅拌容易造成金属熔体的氧化和大量吸入空气;因此必须采取有效的措施来改善金属熔体对颗粒的润湿性,防止金属的氧化和吸气等; 注意事项及措施： 1 在金属熔体中添加合金元素. 合金元素可以降低金属熔体的表面张力;2 颗粒表面处理. 比较简单有效的方法是将颗粒进行高温热处理,使有害物质在高温下挥发脱除;3 复合过程的气氛控制由于液态金属氧化生成的氧化膜阻止金属与颗粒的混合和润湿,吸入的气体又会造成大量的气孔,严重影响复合材料的质量,因此要采用真空、惰性气体保护来防止金属熔体的氧化和吸气;4 有效的机械搅拌;强烈的搅动可使液态金属以高的剪切速度流过颗粒表面,能有效改善金属与颗粒之间的润湿性,促进颗粒在液态金属中的均匀分布;
7.共喷沉积技术第71页
工艺过程：基体金属熔化、液态金属雾化、颗粒加入及与金属雾化流的混合、沉积和凝固等工序;
主要工艺参数有：熔融金属温度,惰性气体压力、流量、速度,颗粒加入速度、沉积底板温度等;
特点：适用面广；生产工艺简单、效率高；冷却速度快；颗粒分布均匀；复合材料中的气孔率较大
8.原位自生成技术72页,尤其是熔体直接反应法第80页方程式问题、熔体直接反应法的特点、工艺过程、问题熔体直接反应法：
实例：熔体原位反应合成Al3Zr+Al2O3铝基复合材料反应式：3ZrCO32+13All→6CO2↑+3Al3Zr+2Al2O3
特点：1该工艺以现有的铝合金熔炼工艺为基础,在熔体中直接形成增强颗粒,并且可以直接铸造成各种形状的复合材料铸件； 2增强体颗粒大小和分布易于控制,并且其数量可在较大范围内调整; 3该工艺可同时获得高强度、高韧性的复合材料;
制备工艺过程基本原理:将含有增强相颗粒形成元素的固体颗粒或粉末在某一温度下加到熔融的铝合金表面,然后搅拌使反应充分进行,从而制备内生颗粒增强的复合材料;
2.铸造成形的技术问题以及如何解决第86页 1增强颗粒与金属熔体的润湿性解决方法：①增强颗粒表面涂层②金属基体中加入某些合金元素③用某些盐对增强颗粒进行预处理④对增强颗粒进行超声清洗或预热处理 2增强颗粒分布均匀性解决方法：调整提高金属熔体粘度,减小增强颗粒的粒径;通常金属熔体的黏度是通过添加合金元素来提高的,但粘
度增大会导致复合材料存在气体及夹杂物不易排出的问题; 3增强颗粒与基体金属的界面结构解决方法：选择合适的增强颗粒与金属基体组合,是保证界面结合良好的重要途径; 4PRMMC 的凝固过程研究复合材料凝固过程中颗粒被生长界面推移的距离,对分析颗粒分布的均匀性更为合理;
3.铝基复合材料的挤压塑性92页
影响挤压成型的的主要因素：润滑剂、挤压温度、挤压比、挤压速度、SiC颗粒的体积分数、热挤压对颗粒增强铝基复合材料组织和性能的影响;
4.超塑性的定义以及超塑性变形过程中组织变化的特点95页超塑性又分为组织超塑性、相变超塑性和其他超塑性; 1组织超塑性：又称细晶超塑性或恒温超塑性;指材料晶粒通过细化、超细化和等轴化,在变形期间保持稳定,在一定变形温度区间T>和一定变形速度条件下应变速率在10-4～10-1之间所呈现出的超塑性;
2相变超塑性：又称为转变超塑性或变态超塑性;是材料在变动频繁的温度环境下受应力作用时经多次循环相变或同素异形转变而得到的很大的变形量;
3其他超塑性：其他超塑性主要包括短暂超塑性、相变诱发超塑性以及消除应力退火过程中,应力作用下积蓄在材料内能量释放获得的超塑性; 超塑性变形过程中组织变化特点： 1晶粒形状与尺寸的变化2晶粒的滑动、转动和换位3晶粒折皱带4位错5空洞
5.道具的磨损机理第110页、刀具模型112页、114页
道具磨损机理：①磨粒磨损；②粘结磨损；③扩散磨损；④氧化磨损; 道具模型：
1.关于界面的不稳定性因素的物理不稳定性和化学不稳定分别指什么135页金属基复合材料的界面不稳定因素有两类：物理不稳定因素和化学不稳定因素; 物理不稳定因素：这种不稳定因素主要表现为基体与增强物之间在使用的高温条件下发生溶解以及溶解与再析出现象; 化学不稳定因素：化学不稳定因素主要是复合材料在制造、加工和使用过程中发生的界面化学作用,它包括界面反应、交换反应和暂稳态界面的变化几种现象;
1.金属基复合材料性能的影响因素有哪些以TiB2/Al复合材料为例 1TiB2的体积分数、颗粒大小、分布、颗粒形貌等；Al基体的成分配比 2制备工艺：内生还是外加 3成形工艺：塑性成形等 4后序处理：挤压锻等 5服役条件等
1.长纤维增强金属基复合材料的失效机制是什么第205页
累积失效机制、非累积失效机制接力失效机制、脆性粘性失效机制、最弱环节机制、混合失效机制
2.原位拉伸的特点、作用；裂纹的产生、长大和扩展会用文字描述或者作图补充：强化机制怎么没有考~~
1.金属基复合材料在哪些领域应用2~3个例子207页 1金属基复合材料在航天领域的应用连续纤维增强金属基复合材料在航天器上的应用；铝基复合材料在导弹中的应用
2金属基复合材料在航空领域的应用 3在汽车工业上的应用在内燃机方面的应用；在制动系统上的应用；有传动系统上的应用 4在电子封装领域的应用
2.金属基复合材料的再生与回收的方法与目的第218页
颗粒增强Al基复合材料再生的工艺方法,主要采用重熔后重新复合的方法,控制重熔时的温度、保温时间等工艺参数,以及采取有效的措施控制颗粒与基体的界面反应和凝固过程;同时采用二次加工和热处理的方法,使其性能不降低,从而达到PRMMCs的再生利用;
相的特点、强度以及其他物理化学性能；SiO2呢第219页
Al4C3析出于增强体与基体的界面上,使界面结合强度降低,降低了熔体的流动性,增大了复合材料的环境敏感性,同时, Al4C3的含量对复合材料的刚度、强度及其失效行为具有重要影响；随着该反应的进行颗粒本身被熔融铝腐蚀而破坏,不仅强低增强体的强度,而且使复合材料的性能降低;
4.再生对金属基复合材料性能的影响220页对于颗粒增强金属基复合材料,其重熔前后的性能与基体合金的成分有关,某些合金成分重熔以后不发生变化,其性能亦然,而有的合金重熔几次后性能有所下降;金属基复合材料各品种中只有非连续增强类即颗粒、短纤维和晶须增强才具备再生的可能;金属基体若是低熔点金属如铅更有利于再生;
5.铝基复合材料重熔再生过程中影响力学性能的因素221页
合金元素的选择、增强体的选择、温度和时间的选择
6.金属基复合材料的回收方法有哪些221页
主要回收方法有熔融盐处理法、旋转炉法、电磁分离法、化学溶解分离法等;
7.金属基复合材料应用的限制因素222页增强体的成本、制备方法、生产数量、局部增强手段、二次加工性能、回收能力、质量控制体系等;
8.金属基复合材料的发展趋势与一二三章结合225页 1完善非连续增强金属基复合材料体系 2重点发展高性能低成本非连续增强金属基复合材料 3开展非连续增强金属基复合材料制备科学基础和制备工艺方法研究 4开展非连续增强金属基复合材料热处理技术的研究 5开展非连续增强金属基复合材料高温塑性变形和高速超塑性研究 6开展非连续增强金属基复合材料的机械加工研究 7开展非连续增强金属基复合材料在不同环境下的行为研究 8开展非连续增强金属基复合材料的连接技术研究
四、叙述金属基复合材料基体选择的原则;
⑴金属基复合材料构件的使用性能要求是选择金属基体材料最重要的依据;
⑵由于增强体的性质和增强机理不同,在基体材料的选择上有很大差别;
⑶选择金属基体时要充分考虑基体与增强体的相容性和物理性能匹配;尽量避免增强体与基体合金之间有界面反应,界面润湿性良好;
3.分析论述金属基复合材料的可设计性为什么复合材料具有可设计性 1复合材料是由增强体、基体、界面三部分组成; 2基体和增强体材料是可以选择的,比如增强体的大小、形貌、分布等都会造成所制备复合材料性能的不同;同时,金属基体的组分比例也将影响复合材料表现出的宏观性能; 3界面的设计4此外,选择不同的制备工艺和成型工艺也会影响复合材料性能; 5设计者可以根据外部环境的变化与要求来设计具有不同特性与性能的复合材料,以满足工程实际对高性能复合材料及结构的要求; 6复合材料在弹性模量、线膨胀系数和材料强度等方面具有明显的各向异性性质,可以根据不同方向上对刚度和强度等性能的特殊要求来设计复合材料及结构; 7复合材料的不均匀也是其显著特点;复合材料的几何非线性及物理非线性也是要特殊考虑的; 8复合材料具有不同层次上的宏观、细观和微观结构,因此可以采用力学理论和数值分析手段对其进行设计;
9复合材料设计涉及多个变量的优化及多层次设计的选择;复合材料设计问题要求确定增强体的几何特征、基体材料和增强体的微观结构,以及增强体的体积分数; 复合材料的设计主要包含功能设计、结构设计和工艺设计
复合材料设计的基本步骤
选择基体的原则第29页：金属基复合材料的使用要求金属基复合材料组成的特点基体金属与增强物的相容性
4.功能复合材料调整优值的途径第38页：
1调整复合度2调整联接方式3调整对称性4调整尺度5调整周期性 .复合效应包括第39页：什么是乘积效应乘积效应、系统效应、诱导效应和共扼效应
9. 热轧机的工作原理
热轧系统基本流程为：铝锭→熔炼炉→静置炉→过滤→铸嘴→轧机→中间机组→卷取机
热轧区：液态金属到达铸造区时,由于轧辊带走部分热量;使得金属液体冷却,形成液固两相共存区域,到达变形区时,全部形成固体金属;
10.液态金属搅拌铸造技术的特点、技术问题第67页特点：工艺简单,制造成本低廉;
存在问题：一是为了提高增强效果要求加入尺寸细小的颗粒,10～30μm之间的颗粒与金属熔体的润湿性差,不易进入和均匀分散在金属熔体中,易产生团聚；二是强烈的搅拌容易造成金属熔体的氧化和大量吸入空气;因此必须采取有效的措施来改善金属熔体对颗粒的润湿性,防止金属的氧化和吸气等; 注意事项及措施：
1 在金属熔体中添加合金元素. 合金元素可以降低金属熔体的表面张力;
2 颗粒表面处理. 比较简单有效的方法是将颗粒进行高温热处理,使有害物质在高温
下挥发脱除;
3 复合过程的气氛控制由于液态金属氧化生成的氧化膜阻止金属与颗粒的混合和润
湿,吸入的气体又会造成大量的气孔,严重影响复合材料的质量,因此要采用真空、惰性气体保护来防止金属熔体的氧化和吸气;
4 有效的机械搅拌;强烈的搅动可使液态金属以高的剪切速度流过颗粒表面,能有效
改善金属与颗粒之间的润湿性,促进颗粒在液态金属中的均匀分布;
11.共喷沉积技术第71页
工艺过程：基体金属熔化、液态金属雾化、颗粒加入及与金属雾化流的混合、沉积和凝固等工序;
主要工艺参数有：熔融金属温度,惰性气体压力、流量、速度,颗粒加入速度、沉积底板温度等;
特点：适用面广；生产工艺简单、效率高；冷却速度快；颗粒分布均匀；复合材料中的气孔率较大
颗粒加入方式： a 通过插管直接将增强颗粒吹到雾化锥中; b 粒子由顶部倒流管注入的方式 c 颗粒强制喷入金属熔滴雾化锥内
冷喷涂工艺的原理是：每种金属均有其特定的、与温度相关的临界颗粒速度,当颗粒运动超过这一速度时即会焊接于镀件之上; 热喷涂工艺原理 :热喷涂技术是把某种固体材料加热到熔融或半熔融状态并高速喷射到基体表面上形成具有希望性能的膜层,从而达到对基体表面改质目的的表面处理技术;
12.原位自生成技术72页,尤其是熔体直接反应法第80页方程式问题、熔体直接反应法的特点、工艺过程、问题熔体直接反应法：
实例：熔体原位反应合成Al3Zr+Al2O3铝基复合材料
操作步骤：实验前将ZrCO32粉末,放入电烘箱中升温至250℃,保温3小时,充分去除水分,然后冷却、研磨,经过70目标准筛筛分,得到粒度<的粉末添加料;
在电阻炉中将A356合金熔化,加热至起始反应温度850℃,精炼,静置10min后分别、分批用钟罩将上述粉末添加料压入A356熔液,并用石墨棒搅拌,使之与Al液发生反应,同时用便携式温度测试仪连续测定反应过程熔体温度的变化,反应过程中分阶段用石英玻璃管提取熔体进行水淬试验;待反应结束后用熔剂精炼、除气、除渣,并静置10～20min后,待温度降至720℃左右扒渣后浇入铜模中,制得铸态内生颗粒增强A356基复合材料; 反应方程式：ZrCO32→ZrO2+2CO2↑
3ZrO2+4All→3Zr+2Al2O3 Zr+3All→Al3Zr
3ZrCO32+13All→6CO2↑+3Al3Zr+2Al2O3
特点：1该工艺以现有的铝合金熔炼工艺为基础,在熔体中直接形成增强颗粒,并且可以直接铸造成各种形状的复合材料铸件； 2增强体颗粒大小和分布易于控制,并且其数量可在较大范围内调整； 3该工艺可同时获得高强度、高韧性的复合材料; 但目前要用该方法制备的复合材料主要集中在Al-Ti-B系,但该体系存在反应温度高,生成相形态不易控制和基体变质“毒化”等问题,而对其它体系涉及甚少;只能生产颗粒体积分数较小的材料,若体积分数过大,则粘度过大,扩散不开,反应不完全;
制备工艺过程基本原理:将含有增强相颗粒形成元素的固体颗粒或粉末在某一温度下加到熔融的铝合金表面,然后搅拌使反应充分进行,从而制备内生颗粒增强的复合材料; 第五章
15.关于界面的不稳定性因素的物理不稳定性和化学不稳定分别指什么135页金属基复合材料的界面不稳定因素有两类：物理不稳定因素和化学不稳定因素; 物理不稳定因素：这种不稳定因素主要表现为基体与增强物之间在使用的高温条件下发生溶解以及溶解与再析出现象; 化学不稳定因素：化学不稳定因素主要是复合材料在制造、加工和使用过程中发生的界面化学作用,它包括界面反应、交换反应和暂稳态界面的变化几种现象;
16.颗粒增强金属基复合材料的强化机制 1Orowan强化
Orowan强化是位错通过距离很近的细微硬粒子时受到粒子的阻碍而引起的强化作用; 2细晶强化机制主要为：增强体表面的非均质行核机制;当颗粒尺寸较小时,颗粒会钉扎大角晶界,当颗粒尺寸较大,颗粒会促进再结晶行核;颗粒增强铝基复合材料的晶粒尺寸随增强相尺寸增加而增加,随增强相体积分数增加而减少,从而在基体中产生强化; 3固溶强化
当外来原子固溶于基体中,它一方面能阻碍位错运动,另一方面由于外来原子与基体金属原子具有不同的尺寸,将产生晶格畸变,产生应变场,并且与位错发生交互作用; 4位错强化在颗粒增强金属基复合材料中,由于增强体与基体间的热膨胀系数的巨大差异,将导致复合材料内产生很大的热应力;这种热应力引发的塑性变形,使复合材料中的位错密度显著增加;
相的特点、强度以及其他物理化学性能；SiO2呢第219页反应式：4Al+3SiC=Al4C3+3Si
Al4C3析出于增强体与基体的界面上,使界面结合强度降低,降低了熔体的流动性,增大了复合材料的环境敏感性,同时, Al4C3的含量对复合材料的刚度、强度及其失效行为具有重要影响；随着该反应的进行颗粒本身被熔融铝腐蚀而破坏,不仅强低增强体的强度,而且使复合材料的性能降低;
17粉末冶金
粉末冶金是制取金属或用金属粉末或金属粉末与非金属粉末的混合物作为原料,经过成形和烧结,制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术; 工艺流程：原料粉末的制备、压制成坯块、坯块的烧结、产品的后序处理
金属基复合材料的特性有哪些请详细说明;
答：金属基复合材料的性能取决于所选的金属和或合金基体和增强体的特性、含量、分布等;通过优化组合可以获得既具有金属特性,又具有高比强度、高比模量、耐热、耐磨等综合性能;综合归纳金属基复合材料具有以下性能特点：
1. 高比强度、高比模量由于金属基体中加入了适量的高强度、高模量、低密度的纤维、晶须、颗粒等增强体,明显提高复合材料的比强度和比模量,特别是高性能连续纤维—硼纤维、碳石墨纤维、碳化硅纤维等增强物,具有很高的强度和模量;
2. 导热、导电性能金属基复合材料中金属基体占有很高的体积分数,一般在60%以上,因此仍然保持金属所特有的良好的导热和导电性;在金属基复合材料中采用高导热性的增强体可以进一步提高金属基复合材料的热导率比纯金属基体还高;
3. 热膨胀系数小,尺寸稳定性好金属基复合材料中所用的增强物碳纤维、碳化硅纤维、晶须、颗粒、硼纤维等既具有很小的热膨胀系数,又有很高的模量,特别是超高模量的石墨纤维具有负的热膨胀系数;加入相当含量的增强体不仅大幅度提高材料的强度和模量,也使其热膨胀系数明显下降并可通过调整增强体的含量获得不同的热膨胀系数,以满足各种工况要求;
4. 良好的高温性能由于金属基体的高温性能比聚合物高很多,增强纤维、晶须、颗粒在高温下又都具有高的高温强度和模量,因此金属基复合材料具有比基体金属更高的高温性能,特别是连续纤维增强金属基复合材料;
5. 耐磨性好金属基复合材料,尤其是陶瓷纤维、晶须、颗粒增强的金属基复合材料具有很好的耐磨性;
6. 良好的疲劳性能和断裂韧度金属基复合材料的疲劳性能和断裂韧度取决于纤维等增强体与金属基体的界面结合状态,增强体在金属体重的分布以及金属、增强体本身的特性,特别是界面状态;最佳的界面状态既可以有效地传递载荷,又能阻止裂纹的扩展,提高材料的断裂韧度;
7. 不吸潮,不老化,气密性好与聚合物相比,金属性质稳定、组织致密,不存在老化、分解、吸潮等问题,也不会发生性能的自然退化,具有明显的优越性;
总之,金属基复合材料具有高比强度、高比模量等以上所述的优异的综合性能,使金属基复合材料在航天、航空、电子、汽车等领域均具有广泛的应用前景;
金属基复合材料基体的选择原则有哪些请详细说明;
答：金属与合金的品种繁多,目前用作金属基复合材料的基体金属有铝及铝合金、镁合金、钛合金、镍合金、铜与铜合金、锌合金、铅、钛铝、镍铝金属间化合物等;基体材料的正确选择,对于能否充分组合和发挥基体金属和增强物性能,获得预期的优异综合性能以满足使用要求十分重要;
1. 金属基复合材料的使用要求金属基复合材料构件的使用性能要求是选择金属基体材料最重要的依据;在宇航、航空、先进武器、电子、汽车等技术领域和不同的工作条件下,对复合材料的性能要求很大,需选择不同基体的复合材料;在航天、航空技术中高比强度、高比模量、尺寸稳定性是最重要的性能要求;此外,高性能发动机还要有优良的耐高温性能;电子工业集成电路则需要高导热、低热膨胀的金属基复合材料作为散热元件和基板;
2. 金属基复合材料组成的特点金属基复合材料有连续增强和非连续增强金属基复合材料,由于增强体的性质和增强机制不同,在基体材料的选择原则上有很大差别;
对于连续纤维增强金属基复合材料,纤维是主要承载物体;纤维本身具有很高的强度和模量,金属基体的强度和模量远低于纤维的性能,因此在连续纤维增强金属基复合材料中基体主要作用是以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,基体不需要很高的强度;对于非连续增强金属基复合材料,基体的强度对非连续增强金属基复合材料有绝对的影响;因此要获得高性能的金属基复合材料必须选用高强度的铝合金为基体;
总之针对不同的增强体系,要充分分析和考虑增强体的特点来正确选择基体合金;
3. 基体金属与增强体的相容性金属基复合材料制备过程中金属基体与增强体在高温复合过程中会发生不同程度的界面反应,基体金属中往往含有不同烈性的合金元素,这些合金元素与增强体的反应程度不同,反应后生成的反应产物也不同,在选用基体合金成分时尽可能选择既有利于金属与增强体浸润复合,又有利于形成合适稳定的界面的合金元素;如碳纤维增强铝基复合材料中,在纯铝中加入少量的Ti、Zr等元素可以明显的改善复合材料的界面结构和性能,提高复合材料的性能;铁镍元素是促进碳石墨化的元素,用铁镍作为基体,碳纤维作为增强体是不可取的;
金属基复合材料需要在高温下成型,制备过程中,处于高温热力学非平衡状态下的纤维与金属之间很容易发生化学反应,在界面形成反应层;界面反应层大多是脆性的,当反应层达到一定厚度后,材料受力时将会因界面层的断裂伸长小而产生裂纹,并向周围纤维扩展,容易引起纤维断裂,导致复合材料整体破坏; 在选择基体时要充分考虑与增强体的相容性,特别是化学相容性,并尽可能在复合材料成型过程中抑制界面反应;
请陈述金属基复合材料增强体的特性及分类;
答：金属基复合材料的增强体的基本特性如下：
1．增强体应具有能明显提高金属基体某种所需特性的性能,如高的比强度、比模量、高导热性、耐热性、耐磨性、低热膨胀等,以便赋予金属基体所需的某种特性和综合性能;
2．增强体应具有良好的化学稳定性;在金属基复合材料制备和使用过程中其组织结构和性能不发生明显的变化和退化,与金属基体有良好的化学相容性,不发生严重的界面反应;
3．与金属好的浸润性,或通过表面处理能与金属基体良好浸润、复合和分布均匀;此外,增强体的成本也是应考虑的一个重要因素;
金属基复合材料的增强体分类如下：
1．纤维类增强体;包括连续长纤维和短纤维两种;连续长纤维的长度均超过数百米,纤维性能有方向性,一般沿轴向有很高的强度和弹性模量;短纤维一般由几毫米到几十毫米,排列无方向性,通常采用生产成本低、生产效率高的喷射法制造;
2．颗粒增强体,包括外加和内生两种,一般是陶瓷和石墨等非金属颗粒;
3．晶须类增强体;根据化学成分不同,晶须可分为陶瓷晶须和金属晶须两类;陶瓷晶须包括氧化物和非氧化物晶须,金属晶须包括Cu、Cr、Fe、Ni晶须;
4．其他增强体;用于金属基复合材料的高强度、高模量金属丝增强体,主要有铁丝、高强度钢丝、不锈钢丝和钨丝等;
金属基复合材料制造中的关键技术问题有哪些请详细说明;
答：由于金属所固有的物理和化学特性,其加工性能不如树脂好,在制造金属基复合材料中需要解决一些关键技术问题,主要包括：
1．在高温下易发生不利的化学反应在加工过程中,为了确保基体的浸润性和流动性,需要采用很高的加工温度往往接近或高于基体的熔点;在高温下,基体与增强材料易发生界面反应,有时会发生氧化而生成有害的反应产物;这些反应往往会对增强材料造成损害,形成过强结合界面,而过强结合界面会使材料产生早期低应力破坏;同时,高温下反应的产物通常呈脆性,会成为复合材料整体破坏的裂纹源;因此,控制复合材料的加工温度是一项关键技术;
解决的方法是：尽量缩短高温加工时间,使增强材料与基体界面反应降至最低温度；通过提高工作压力使增强材料与基体浸润速度加快；采用扩散粘接法可有效地控制温度并缩短时间;
2．增强材料与基体润湿性差绝大多数的金属基复合材料如：碳/铝、碳/镁、碳化硅/铝、氧化铝/铜等,基体对增强材料润湿性差,有时根本不会发生润湿现象;
解决的方法是：加入合金元素,优化基体组分,改善基体对增强材料的润湿性,常用的合金
元素有钛、锆、铌、铈等；对增强材料进行表面处理,涂覆一层可抑制界面反应的涂层,可有效改善其润湿性;表面涂层涂覆方法很多,如化学气相沉积、物理气相沉积、溶胶-凝胶和电镀或化学镀等;
3．如何使增强材料按所需方向均匀的分布于基体中增强材料的种类较多,如短纤维、晶须、颗粒等,还有直径较粗的单丝、直径较细的纤维束等,同时在尺寸、形态、理化性能上也有很大差异,使其均匀地、或按设计强度的需要分布比较困难;
解决的方法是：对增强材料进行适当的表面处理,使其浸渍基体速度加快；加入适当的合金元素改善基体的分散性；施加适当的压力,使基体分散性增大;
金属基复合材料的二次成形加工技术有哪些请分别陈述;
答：为了制成实用的金属基复合材料构件,需对金属基复合材料进行二次成型加工和切削加工;由于增强物的加入给金属基复合材料的二次加工带来很大的困难,如陶瓷纤维、晶须、颗粒增强金属基复合材料,增强物硬度高、耐磨,使这种复合材料的切削加工十分困难;不向类型的金同基复合材料构件的加工要求和难度有很大差别,对连续纤维增强金届基复合材料构件一般在复合过程中完成成型过程,辅以少量的切削加工和连接即成构件而短纤维、晶须、颗粒增强金属基复合材料则可采用铸造、挤压、超塑成型、焊接、切削加工等二次加工制成实用的金属基复合材料构件;
常用的生产有色金属铸件的铸造方法可用来制造颗粒增强铝基、镁基复合材料铸件,但由于增强颗粒的加入改变了金属熔体的粘度、流动性等性质,高温时还可能发生增强颗粒与基体金属之间的化学反应、颗粒的沉降等问题,因此在选择工艺方法和参数时必须考虑金属基复合成料的特点,对现有铸造工艺做必要的改进;铸造法是—种经济、可批量生产复杂零件的有效方法,并可借鉴现有成熟的铸造工艺,是生产颗耽增强金属基复合材料零件的主要方法;
对于非连续增强金属基复合材料利用挤压、模锻、超塑成型等工艺方法制造型材和零件也是一种工业规模生产金属基复合材料零件的有效方法,这种方法生产出来的零件组织致密,性能好;现有的挤压、锻造等工艺和设备均可借鉴用于制造短纤维、晶须、颗粒增强金属基复合材料,其中颗粒增强铝基、镁基复合材料用得更多;出于金属基体中含有一定体积分数的增强物晶须、颗粒,大大降低了金属的塑性,变形阻力大,成型困难,坚硬的增强颗粒将磨损模具,因此对常规的工艺需进行相应的改进,如挤压、锻造温度、挤压速度、挤压力等;
金属基复合材料由于连续纤维、短纤维、品须、颗粒等增强物的存在,给切削加工带来很大困难;连续纤维增强金属基复合材料具有明显的各向异性,沿纤维方向材料的强度高,而垂直纤维方向性能低,纤维与基体的结合强度低,因此在加工过程中容易造成分层脱粘现象,破坏了材料的连续性,用常规的刀具和方法难以加工;而晶须、颗粒增强金属基复合材料由于增强物均很坚硬,本身就是磨料,在加工过程中对刀具的磨损十分严重;金属基复合材料加工困难,加工成本高也是金属基复合材料发展的障碍之一;
为了制造金属基复合材料构件,焊接工艺常需采用,如自行车架、汽车传动铀、航天飞行器中的构件等;增强物的加入影响焊接熔池的粘度和流动性,增强物与基体金属的化学反应又限制了焊接速度,给金属基复合材料焊接造成较大的困难;金属基复合材料的焊接工艺过程研究工作尚届初期阶段,许多技术困难正在研究解决中,这也是金属基复合材料研究应用中的一个重要问题;
请介绍金属基复合材料的各种界面结合机制;
答：界面的结合力有三种：机械结合力、物理结合力和化学结合力;
机械结合力就是摩擦力,它决定于增强体的比表面和表面粗糙度以及基体的收缩,比便面和表面粗糙度越大,基体收缩越大、摩擦力也越大;机械结合力存在于所有复合材料中;物理结合力包括范德华力和氢键,它存在于所有复合材料中,但在聚合物基体材料中占有很重要的地位;
化学结合力就是化学键,它在金属基符合材料中有重要作用;
由上面三种结合力,金属基符合材料中界面结合形式可以分为下面六种：
1．机械结合
这是基体与增强物之间纯粹靠机械连接的一种结合形式,它由粗糙的增强物表面及基体的收缩产生摩擦力完成;具有这类界面结合的复合材料的力学性能,不宜作结构材料使用;例如,以机械结合的纤维增强复合材料除承受不大的纵向载荷外,不能承受其他类型的载荷;事实上由于材料总有范德华力存在,纯粹的机械结合很难实现;
2．溶解和润湿结合
溶解和润湿结合是基体与增强物之间发生润湿润湿角＜90℃,并伴随一定程度的相互溶解也可能基体和增强物之一溶解于另一种中而产生的一种结合形式;这种结合是靠原子范围内电子的相互作用产生的,因此要求复合材料各组元的原子彼此接近到几个原子直径的范围内才能实现;增强体表面吸附的气体和污染物都会妨碍这种结合的形成,所以必须进行处理,除去吸附气体和污染物;
3．反应结合
这是基体与增强物之间发生化学反应,在界面上形成化合物而产生的一种结合形式;其中典型的代表为Al-C和Ti-B系;但在Al-C和Ti-B两个体系中,如果工艺参数控制不当,没有采取相应的措施,以致在界面上生成过量的脆性反应产物,材料强度降低;像这类不能提供有使用价值的复合材料的结合,不能称之为复合材料;
4．交换反应结合
交换反应结合是基体含两种以上元素与增强物之间,除发生化学反应在界面上形成化合物外,还有通过扩散发生元素交换的一种结合形式;钛合金例如Ti-8Al-1V-1Mo-硼系是这种结合的典型代表;钛与硼的作用分为两个阶段：
TiAl+2B→Ti,AlB2
Ti,AlB2+Ti→TiB2+TiAl
即首先形成Ti,AlB2,然后因为Ti与B的亲和力大于Al与B的亲和力,Ti,AlB2中的Al被Ti 置换出来,再扩散到钛合金中;因此,界面附近的基体中有铝的富集,这构成了额外的扩散阻挡层,使反应速度常数降低;
5．氧化物结合
这种结合实际上是结合的一种特殊情况;例如Ni-Al2O3复合材料的结合本来是机械结合,但在氧化性气氛中Ni氧化后,与Al2O3作用形成NiO Al2O3,变成了反应结合;又如铝-硼、铝-碳化硅复合材料,由于铝表面上的氧化物膜与硼纤维上的硼的氧化物,或碳化硅纤维上的硅氧化物间发生相互作用,形成氧化物结合;正是这种氧化物膜提供了复合材料的表观稳定性; 6．混合结合
这种结合是最重要、最普遍的结合形式之一,因为在实际的复合材料中经常同时存在几种结合形式;例如在Al-B系中如果制造温度较低,氧化膜不破坏,则形成机械结合；如果温度较高高于基体的熔点,氧化膜部分破坏,形成反应结合,就变成混合结合了;
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。 2.金属基复合材料的性能特点 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。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。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。目前，金属基复合材料（MMCs）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到广泛应用。 3.金属基复合材料的发展 金属基复合材料的实际研究开始于20世纪20年代关于铝和氧化铝的粉末烧结研究，对于弥散强化机理的研究，是利用小颗粒第二相阻碍位错运动，通过存在于金属基体中的微细氧化物或者沉淀相颗粒而获得强化的。在20世纪30年代，又出现了沉淀强化理论，并在以后的几十年中得到了很快地发展。到了20世纪60年代，研究集中在用纤维强化的连续纤维增强金属基复合材料，从这时候开始，金属基
金属基复合材料论金属基复合材料（MMC），这一术语包括很广的成分与结构，共同点是有连续的金属基体（包括金属间化合物基体）。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 一、金属基复合材料分类 通常，金属基复合材料根据增强相、基体种类或材料特性进行分类。由于金属基复合材料的特性，特别是力学性能与增强相的形态、体积分数、取向，以及分散等直接相关，故多采用增强相对复合材料进行分类。但是，具有两种以上的增强相的混合复合材料是很难包括在增强相分类复合材料中的。例如，采用晶须和颗粒两种增强材料的复合材料。随着新型复合材料的不断开发，其分类的界线将变得模糊。 1.1. 按用途分类： ⑴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。 ⑵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 ⑶智能复合材料则强调具有感觉、反应、自监测、自修复等特性。 1.2.按增强材料形态分类 可分为纤维增强金属基复合材料、颗粒和晶须增强金属基复合材料。 1.3.按金属基体分类 可分为铝基复合材料，钛基复合材料、镁基复合材料、高温合金复合材料和金属间化合物复合材料。 1.4.按增强体类型分类
1、复合材料的定义和分类是什么 定义：是由两种或多种不同类型、不同性质、不同相材料,运用适当的方法,将其组合成具有整体结构、性能优异的一类新型材料体系; 分类：按用途可分为：功能复合材料和结构复合材料;结构复合材料占了绝大多数; 按基体材料类型分类可分为：聚合物基复合材料、金属基复合材料、无机非金属基复合材料包括陶瓷基复合材料、水泥基复合材料、玻璃基复合材料 按增强材料形态可分为：纤维增强复合材料包括连续纤维和不连续纤维、颗粒增强复合材料、片材增强复合材料、层叠式复合材料; 3、金属基复合材料增强体的特性及分类有哪些 增强物是金属基复合材料的重要组成部分,具有以下特性：1能明显提高金属基体某种所需特性：高的比强度、比模量、高导热性、耐热性、耐磨性、低热膨胀性等,以便赋予金属基体某种所需的特性和综合性能；2具有良好的化学稳定性：在金属基复合材料制备和使用过程中其组织结构和性能不发生明显的变化和退化；3有良好的浸润性：与金属有良好的浸润性,或通过表面处理能与金属良好浸润,基体良好复合和分布均匀;此外,增强物的成本也是应考虑的一个重要因素; 分类：纤维类增强体如：连续长纤维、短纤维、颗粒类增强体、晶须类增强体、其它增强体如：金属丝; 4、金属基复合材料基体的选择原则有哪些 1、金属基复合材料的使用要求；2、金属基复合材料组成的特点；3、基体金属与增强物的相容性; 5、金属基复合材料如何设计 复合材料设计问题要求确定增强体的几何特征连续纤维、颗粒等、基体材料、增强材料和增强体的微观结构以及增强体的体积分数;一般来说,复合材料及结构设计大体上可分为如下步骤：1对环境与负载的要求：机械负载、热应力、潮湿环境 2选择材料：基体材料、增强材料、几何形状 3成型方法、工艺、过程优化设计 4复合材料响应：应力场、温度场等、设计变量优化 5损伤及破坏分析：强度准则、损伤机理、破坏过程 6、金属基复合材料制造中的关键技术问题有哪些 1加工温度高,在高温下易发生不利的化学反应;在加工过程中,为了确保基体的浸润性和流动性,需要采用很高的加工温度往往接近或高于基体的熔点;在高温下,基体与增强材料易发生界面反应,有时会发生氧化生成有害的反应产物;这些反应往往会对增强材料造成损害,形成过强结合界面;过强结合界面会使材料产生早期低应力破坏;高温下反应产物通常呈脆性,会成为复合材料整体破坏的裂纹源;因此控制复合材料的加工温度是一项关键技术; 2增强材料与基体浸润性差是金属基复合材料制造的又一关键技术,绝大多数的金属基复合材料如：碳/铝、碳/镁、碳化硅/铝、氧化铝/铜等,基体对增强材料浸润性差,有时根本不发生润湿现象; 3按结构设计需求,使增强材料按所需方向均匀地分布于基体中也是金属基复合材料制造中的关键技术之一;增强材料的种类较多,如短纤维、晶须、颗粒等,也有直径较粗的单丝,直径较细的纤维束等;在尺寸形态、理化性能上也有很大差异,使其均匀地、或按设计强度的需要分布比较困难; 7、金属基复合材料的成形加工技术有哪些 1铸造成型,按增强材料和金属液体的混合方式不同可分为搅拌铸造成型、正压铸造成型、铸造成型;2塑性成形,包括铝基复合材料的拉伸塑性、金属基复合材料的高温压缩变形、铝基复合材料的轧制塑性、铝基复合材料的挤压塑性、金属基复合材料的蠕变性能、非连续增强金属基复合材料的超塑性包括组织超塑性、相变超塑性、其他超塑性;3连接,具体又可分为：应用于MMCs 的常规连接技术包括熔融焊接、固相连接、钎焊、胶粘,新型MMCs 连接技术包括等离子喷涂法、快速红外连接法RIJ ,机械切削加工包括 SiCw/Al复合材料的切削加工、Al3Zr+Al2O3P/ZL101A原位复合材料的切削加工; 8、金属基复合材料的各种界面结合机制
金属基复合材料应用举例 金属基复合材料是指以金属为基体，添加一种或多种增强相（如纤维、颗粒、片材等）来改善金属材料的性能和功能的一类材料。金属基复合材料具有高强度、高韧性、高温稳定性等优点，因此在航空航天、汽车、船舶、电子等领域得到广泛应用。以下是十个金属基复合材料的应用举例： 1. 铝基复合材料：铝基复合材料由铝基体和增强相（如陶瓷颗粒、碳纤维等）构成，具有低密度、高强度、耐磨损等特点。在航空航天领域，铝基复合材料被用于制造飞机机身、航天器传动系统等部件。 2. 镁基复合材料：镁基复合材料具有低密度、高比强度和良好的导热性能，广泛应用于航空航天、汽车、电子等领域。例如，在汽车行业中，镁基复合材料被用于制造车身结构和发动机零部件，可以减轻车重，提高燃油效率。 3. 钛基复合材料：钛基复合材料由钛基体和增强相（如陶瓷颗粒、纤维等）构成，具有高强度、低密度和良好的耐腐蚀性能。在航空航天领域，钛基复合材料被用于制造飞机发动机叶片、航天器外壳等高温部件。 4. 镍基复合材料：镍基复合材料由镍基体和增强相（如陶瓷颗粒、纤维等）构成，具有高温强度和良好的耐腐蚀性能。在航空航天领
域，镍基复合材料被用于制造航空发动机涡轮叶片、燃烧室等高温部件。 5. 铜基复合材料：铜基复合材料由铜基体和增强相（如碳纤维、陶瓷颗粒等）构成，具有高导电性和高热导率。在电子领域，铜基复合材料被用于制造高性能散热器、电子封装材料等。 6. 钨基复合材料：钨基复合材料由钨基体和增强相（如碳纤维、陶瓷颗粒等）构成，具有高密度、高熔点和高强度。在核工业领域，钨基复合材料被用于制造核反应堆材料、高温组件等。 7. 铁基复合材料：铁基复合材料由铁基体和增强相（如碳纤维、陶瓷颗粒等）构成，具有高强度和良好的耐磨性。在机械制造领域，铁基复合材料被用于制造高性能齿轮、轴承等零部件。 8. 锆基复合材料：锆基复合材料由锆基体和增强相（如陶瓷颗粒、纤维等）构成，具有高温稳定性和良好的耐腐蚀性能。在核工业领域，锆基复合材料被用于制造核燃料包壳、核反应堆部件等。 9. 银基复合材料：银基复合材料由银基体和增强相（如陶瓷颗粒、纤维等）构成，具有高导电性和高热导率。在电子领域，银基复合材料被用于制造高频电路、微电子封装材料等。 10. 钢基复合材料：钢基复合材料由钢基体和增强相（如碳纤维、陶瓷颗粒等）构成，具有高强度、高韧性和良好的耐磨性。在机械
金属基复合材料的现状与展望 随着科技的飞速发展，金属基复合材料在众多领域中发挥着越来越重要的作用。作为一种集成了金属和复合材料优势的材料体系，金属基复合材料在强度、硬度、耐腐蚀、导热、导电等方面具有出色性能，满足了许多高要求的应用场景。本文将概述金属基复合材料的现状、制备方法、特点、优势及未来发展趋势。 金属基复合材料以其独特的性能和广泛的应用已经引起了材料科学、工程技术和工业界的极大。例如，在航空航天领域，金属基复合材料具有高强度、轻量化的特点，能够有效降低飞行器的能耗和排放。在汽车工业中，金属基复合材料的出色耐腐蚀性和导热性使其成为制造汽车零部件的理想材料。在电力、电子、建筑等领域，金属基复合材料也展示出了广阔的应用前景。 金属基复合材料的制备方法主要包括铸造法、粉末冶金法、扩散焊接法等。铸造法是通过熔融金属基体并加入增强相来制备复合材料的方法，具有工艺成熟、成本低等优点。粉末冶金法是通过机械合金化或化学共沉淀等方法将增强相和金属基体混合，然后进行高温烧结制备复合材料，适用于制备复杂形状和高性能的复合材料。扩散焊接法是将增强相和金属基体进行扩散焊接制备复合材料，具有界面结合强度
高、制备工艺简单等优点。 金属基复合材料的特点和优势主要表现在以下几个方面： 界面结合强度高：金属基复合材料的界面结合强度较高，有利于提高材料的整体性能。 增强相与金属基体相容性好：金属基复合材料的增强相和金属基体之间具有良好的相容性，能够有效发挥各自的优势。 可设计性强：金属基复合材料的组成和结构可以根据实际需求进行设计，从而获得最佳的性能。 良好的综合性能：金属基复合材料具有高强度、高硬度、良好的耐磨性、耐腐蚀性和导热性等特点，能够满足各种复杂和高要求的应用场景。 未来，金属基复合材料将会在以下几个方面得到进一步发展： 高性能增强相的开发：随着科技的不断进步，高性能增强相的开发将会成为金属基复合材料研究的重点。例如，碳纳米管、石墨烯等新型增强相具有更高的强度和刚度，能够有效提高金属基复合材料的性能。低成本制备技术的研究：降低金属基复合材料的制备成本对于其广泛
金属基复合材料概述 随着科技的快速发展，材料科学领域也在不断创新和进步。金属基复合材料作为一种新型的高性能材料，因其具有优异的性能和广泛的应用前景而备受。本文将简要介绍金属基复合材料的背景、定义、组成成分、制备方法、性能特点以及应用领域。 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。这种材料在保持金属优良导电、导热等属性的同时，还具有高强度、高硬度、耐高温、抗氧化等特性。金属基复合材料的出现为现代工业和科技领域提供了更为广阔的发展空间。 金属基复合材料的组成成分通常包括金属基体和增强体。金属基体作为连续相，提供良好的导电、导热性能，并起到粘合增强体的作用。增强体则作为分散相，提供高强度、高硬度等特性，并可有效提高材料的耐磨、耐腐蚀性能。常见的金属基体有铝、铜、镁、钛等，而增强体则包括碳纤维、陶瓷颗粒、纳米粒子等。 制备金属基复合材料的方法有多种，主要包括热压法、挤压法、粉末冶金法、液态渗透法等。这些方法在制备过程中需严格控制温度、压力、时间等参数，以保证材料具有优异的性能。
金属基复合材料在物理、化学、机械等方面具有许多独特的性能特点。在物理方面，金属基复合材料具有高导电、高导热性能，可有效提高材料的电磁屏蔽效果。在化学方面，金属基复合材料具有优异的抗氧化、抗腐蚀性能，可延长材料的使用寿命。在机械方面，金属基复合材料具有高强度、高硬度、耐高温等特性，可显著提高材料的力学性能。 金属基复合材料在许多领域都具有广泛的应用前景。在工业领域，金属基复合材料可用于制造高性能的机械零件、汽车零部件以及航空航天器部件等。在科技领域，金属基复合材料可用于制作电路板、电磁屏蔽材料以及高温传感器等。此外，金属基复合材料还可应用于生物医学领域，如制造人工关节、牙齿等生物医疗器械。 总之，金属基复合材料作为一种高性能的新型材料，具有优异的物理、化学和机械性能特点，因此在工业、科技等领域具有广泛的应用前景。随着科学技术的不断进步，金属基复合材料的制备技术和应用领域也将得到进一步拓展和创新。相信在不久的将来，金属基复合材料必将在人类社会的发展进程中发挥更为重要的作用。 金属基复合材料：现状与发展趋势 金属基复合材料是一种由金属基体和增强体组合而成的先进材料。由
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。随着汽车工业的发展，对车辆安全性和节能性的要求越来越高。金属基复合材料具有优异的机械性能和轻质化特性，能够满足汽车制造领域对车辆结构材料的需求。金属基复合材料可以用于汽车车身、底盘和发动机等部件的制造，提高汽车的安全性和节能性，并减轻车辆的自重。 3. 新能源领域 新能源领域是金属基复合材料的另一个重要应用领域。金属基复合材料可以用于太阳能电池、燃料电池、储能设备等新能源装备的制造，提高装备的效能和稳定性。金属基复合材料还可以用于新能源汽车的制造，增加电池的储能密度和延长电池的
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。 3. 高导热、高导电 金属基复合材料由于添加了导热率和导电率较高的其他材料，因此具有较高的 导热、导电性能，适用于制备电子元器件及高温环境下使用的零部件。同时，导热、导电性能还可以提高材料的热稳定性和电稳定性。 4. 高耐磨性 金属基复合材料的耐磨性能也是优异的，这是由于添加的其他材料具有高硬度、高耐磨性等特点。适用于制备需要高耐磨性的部件。 5. 高温性能 金属基复合材料具有良好的高温性能，这是由于添加的其他材料具有高温稳定性。复合材料还可以通过控制材料成分和制备工艺来调节材料的高温性能。
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。 5. 按应用领域分类
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。同时，随着先进制造技术的发
金属基复合材料的发展与应用 随着科技的不断进步，各种新材料应运而生，其中金属基复合材料作为一种具有优异性能的材料，得到了广泛的和应用。本文将介绍金属基复合材料的发展历程、应用领域以及未来展望。 金属基复合材料是一种由金属和另一种或多种非金属元素组成的混 合材料。随着科技的不断进步，金属基复合材料的种类也越来越丰富，包括铝基复合材料、钛基复合材料、镁基复合材料等。这些材料具有优异的强度、硬度、耐磨性、抗腐蚀性等性能，因此在许多领域都有广泛的应用。 金属基复合材料的发展历程可以追溯到20世纪60年代，当时人们开始研究金属基复合材料，并逐步实现了商业化生产。随着技术的不断发展，金属基复合材料的制备技术得到了不断提高，其应用领域也越来越广泛。目前，金属基复合材料在航空航天、汽车、机械、电子等领域都有广泛的应用。 在航空航天领域，金属基复合材料由于其优异的性能，成为了制造机翼、尾翼、起落架等重要部件的首选材料。在汽车领域，金属基复合材料可以用于制造汽车车身、发动机部件、悬挂系统等关键部位，具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点。在机械领域，金属基复合材料可用
于制造各种高精度、高强度的机械零件，如轴承、齿轮、活塞等。在电子领域，金属基复合材料可以用于制造电路板、连接器、屏蔽罩等电子元件。 未来，金属基复合材料将继续发挥其优异的性能，不断创新和发展。随着新能源汽车、智能制造等领域的快速发展，金属基复合材料的应用前景将更加广阔。例如，在新能源汽车领域，金属基复合材料可以用于制造轻量化、高强度的电动汽车车身和电池壳体，提高车辆的续航里程和安全性。在智能制造领域，金属基复合材料可以用于制造高精度、高稳定性的机器人零部件和医疗器械等领域。 金属基复合材料作为一种具有优异性能的材料，在许多领域都有广泛的应用。随着科技的不断发展，金属基复合材料的制备技术和应用领域也将得到不断创新和发展。未来，金属基复合材料将继续发挥其优点，为各领域的快速发展提供有力的支持。 随着科技的不断进步，金属基复合材料作为一种先进的材料体系，在航空航天领域的应用越来越广泛。本文将介绍金属基复合材料的基本概念、在航空航天领域的应用现状、存在问题和发展趋势。 金属基复合材料是指将增强体（如碳纤维、玻璃纤维等）添加到金属基体（如铝、镁、钛等）中，通过一定的工艺方法合成的一种新型材
金属复合基材料 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350~1200℃。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。 金属基复合材料的基本分类 按基体类型分类:低温型、中温型、高温型 增强体类型分类:连续纤维增强型、短纤维/晶须增强型、颗粒增强型、自生增强型、层合板型 按用途分类:结构复合材料、功能复合材料 金属基复合材料的制备方法 固态制造工艺、液态制造工艺和其他制造工艺。 1.固态法:在制造金属基复合材料的过程中,基体基本上处于固态,当然,在某些方法中(如热压)也会有少量液相存在。由于固态法的制造温度低(相对于金属基复合材料的其他制造方法),所以金属基体与增强体之间的界面反应不严重。 固态法包括:粉末冶金法、固态热压法、热等静压法、轧制法、热挤压法、热拉拔法和爆炸焊接法等。 2.液态法:金属基体处于熔融状态下与固态的增强体复合的制造方法。可以采用加压浸渗、增强体表面(涂覆)处理、基体中添加适当合金元素等辅助措施。液态
法的制造温度较高,在制造过程中,需严格控制浸渍温度、液态基体与固态增强体的接触时间等工艺参数。 液态法包括:真空压力浸渍法、挤压铸造法、搅拌铸造法、液态金属浸渍法、共喷沉积法、热喷涂法等。 3.其他方法包括:原位自生成、物理气相沉积、化学镀、电镀、复合镀、自蔓延等。 使用范围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。
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。这种设计灵活性使得金属基复合材料能够满足不同领域和应用场景的需求。 六、良好的加工性能 尽管金属基复合材料具有较高的硬度和强度，但其仍然具有较好的加工性能。通过合理的加工工艺和参数选择，可以实现对金属基复合材料的切削、钻孔、铣削等加工操作。此外，金属基复合材料还可以通过铸造、锻造等热加工方法进行成形和加工。这使得金属基复合材料在制造过程中具有较高的灵活性和适应性。 七、可回收性强 金属基复合材料中的金属基体通常具有较高的回收价值，可以通过熔炼和重铸等方法进行回收利用。这不仅有利于降低生产成本和资源消耗，还有利于减少环境污染和废弃物处理压力。因此，金属基复合材料在可持续发展和循环经济中具有广阔的应用前景。 综上所述，金属基复合材料具有优异的力学性能、热稳定性、耐磨性、抗腐蚀性以及设计灵活性高等特点。这些特点使得金属基复合
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。未来，金属基复合材料将朝着多元化、优化设计、可持续发展等方向发展，为各个领域的发展和进步做出更大的贡献。