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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。
金属基复合材料的种类与性能
摘要：金属基复合材料科学是一门相对较新的材料科学，仅有40余年的发展历史。
金属基复合材料的发展与现代科学技术和高技术产业的发展密切相关，特备是航天、航空、电子、汽车以及先进武器系统的迅速发展对材料提出了日益增高的性能要求，除了要求材料具有一些特殊的性能外，还要具有优良的综合性能，有力地促进了先进复合材料的迅速发展。
单一的金属、陶瓷、高分子等工程材料均难以满足这些迅速增长的性能要求。
金属基复合材料正是为了满足上述要求而诞生的。
关键词：金属；金属基复合材料；种类；性能特征；用途
1. 金属基复合材料的分类
1.1按增强体类型分
1.1.1颗粒增强复合材料
颗粒增强复合材料是指弥散的增强相以颗粒的形式存在，其颗粒直径和颗粒间距较大，一般大于1μm。
1.1.2层状复合材料
这种复合材料是指在韧性和成型性较好的金属基材料中含有重复排列的高强度、高模量片层状增强物的复合材料。
片曾的间距是微观的，所以在正常比例下，材料按其结构组元看，可以认为是各向异性的和均匀的。
层状复合材料的强度和大尺寸增强物的性能比较接近，而与晶须或纤维类小尺寸增强物的性能差别较大。
因为增强物薄片在二维方向上的尺寸相当于结构件的大小，因此增强物中的缺陷可以成为长度和构件相同的裂纹的核心。
由于薄片增强的强度不如纤维增强相高，因此层状结构复合材料的强度受到了限制。
然而，在增强平面的各个方向上，薄片增强物对强度和模量都有增强，这与纤维单向增强的复合材料相比具有明显的优越性。
1.1.3纤维增强复合材料
金属基复合材料中的一维增强体根据其长度的不同可分为长纤维、短纤维和晶须。
长纤维又叫连续纤维，它对金属基体的增强方式可以以单项纤维、二维织物和三维织物存在，前者增强的复合材料表现出明显的各向异性特征，第二种材料在织物平面方向的力学性能与垂直该平面的方向不同，而后者的性能基本是个向同性的。
连续纤维增强金属基复合材料是指以高性能的纤维为增强体，金属或他们的合金为基体制成的复合材料。
纤维是承受载荷的，纤维的加入不但大大改变了材料的力学性能，而且也提高了耐温性能。
短纤维和晶须是比较随机均匀地分散在金属基体中，因而其性能在宏观上是各向同性的；在特殊条件下，短纤维也可以定向排列，如对材料进行二次加工（挤压）就可达到。
当韧性金属基体用高强度脆性纤维增强时，基体的屈服和塑性流动是复合材料性能的主要特征，但纤维对复合材料弹性模量的增强具有相当大的作用。
1.2按基体类型分
主要有铝基、镁基、锌基、铜基、钛基、镍基、耐热金属基、金属间化合物基等复合材料。
目前以铝基、镁基、钛基、镍基复合材料发展较为成熟，已在航天、航空、电子、汽车等工业中应用。
在这里主要介绍这几种材料
1.2.1铝基复合材料
这是在金属基复合材料中应用最广的一种。
由于铝合金基体为面心立方结构，因此具有良好的塑性和韧性，再加之它所具有的易加工性、工程可靠性及价格低廉等优点，为其在工程上应用创造了有利条件。
再制造铝基复合材料时通常并不是使用纯铝而是铝合金。
这主要是由于铝合金具有更好的综合性能。
1.2.2镍基复合材料
这种复合材料是以镍及镍合金为基体制造的。
由于镍的高温性能优良，因此这种复合材料主要是用于制作高温下工作的零部件。
人们研制镍基复合材料的一个重要目的是希望用它来制造燃气轮机的叶片，从而进一步提高燃气轮机的工作温度。
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。
1.2.3钛基复合材料
钛比任何其他的结构材料具有更高的比强度。
此外，钛在中温时比铝合金能更好地保持其强度。
因此，对飞机结构来说，当速度从亚音速提高到超音速时，钛比铝合金显示出了更大的优越性。
随着速度进一步的加快，还需要改变飞机的结构设计，采用更细长的机翼和其他翼型，为此需要高刚度的材料。
而纤维增强钛恰好可以满足这种对材料刚度的要求。
钛基复合材料中最常用的增强体是硼纤维，这是由于钛与硼的热膨胀系数比较接近。
1.2.4镁基复合材料
以陶瓷颗粒、纤维或晶须作为增强体，可制成镁基复合材料，集超轻、高比刚度、高比强度于一身，该类材料比铝基复合材料更轻，具有更高的比强度和比刚度，将使航空航天方面的优选材料。
1.3按用途分
1.3.1结构复合材料
主要用作承力结构，它基本上有增强体和基体组成，它具有高比强度、高比模量、尺寸稳定、耐热等特点。
用于制造各种航天、航空、电子、汽车、先进武器系统等高性能构建。
1.3.2功能复合材料
是指除力学性能外还有其他物理性能的复合材料，这些性能包括电、磁、热、声、力学（指阻尼、摩擦）等。
该材料用于电子、仪器、汽车、航天、航空、武器等。
2.金属基复合材料的性能特征
金属基复合材料的增强体主要有纤维、晶须和颗粒，这些增强体主要是无机物（陶瓷）和金属。
无机纤维主要有碳纤维、硼纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维、氮化硅纤维等。
金属纤维主要有铍、钢、不锈钢和钨纤维等。
用于增强金属复合材料的颗粒主要是无机非金属颗粒，主要包括石墨、碳化硅、氧化铝、碳化硅、碳化钛、碳化硼等。
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。
通过优化组合可以既具有金属特性，又具有高比强度、高比模量、耐热、耐磨等综合性能。
其主要性能有以下几点：
1.高比强度、比模量
2.导热、导电性能好
3.热膨胀系数小、尺寸稳定性好
4.良好的高温性能
5.良好的耐磨性
6.良好的断裂韧性和抗疲劳性能
7.不吸潮、不老化、气密性好
3.结束语
总之，金属基复合材料具有高比强度、比模量，良好的导热、导电性、耐磨性、高温性能，较低的热膨胀系数，高的尺寸稳定性等优点，它在航天、航空、电子、汽车、轮船、先进武器等方面均具有广泛的应用前景。
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