金属基复合材料

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。

金属基复合材料颗粒增强前言金属基复合材料(MMC)是多功能复合材料的一种。

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[1]。

金属基复合材料集高比模量、高比强度、良好的导热导电性、可控的热膨胀系数以及良好的高温性能于一体,成为当代发展迅速的重要先进材料之一.目MMCs按基体不同可分为黑色金属基(如钢、铁)和有色金属基(如铝、镁、钛、镍等)两大类.按照增强相的形态不同又可分为分散强化型、颗粒增强型和纤维增强型三大类.分散强化型MMCs强化相的平均尺寸小于0.1μm,强化相的容积比Vf只有千分之几,通过强化相阻止基体中位错运动而强化基体.颗粒增强型MMCs颗粒平均尺寸在1μm以上,Vf最大可达90%,靠颗粒自身强度强化,基体作用是把颗粒组合在一起.纤维增强型MMCs是利用纤维(或金属细线)的极高强度来增强金属,纤维可以是长纤维,也可以是短纤维或者是晶须,纤维直径从3μm到150μm(晶须直径小于1μm),长度与直径比在100以上.目前,MMCs中的增强相已有多种,重要的有氧化铝纤维、硼纤维、石墨(碳)纤维、SiC纤维、SiC晶须;颗粒型的有SiC、碳化硼、图化钛等;丝状的有钨、铍、硼、钢等.[2]前在MMCs中仍以SiC和Al2O3颗粒增强铝为主,其次为短纤维增强和连续纤维增强的MMCs。

颗粒增强型MMCs以其高耐磨、高强度、低成本等优点受到广泛关注。

目前已具备批量生产条件,具有良好的发展及应用前景[3]。

1 金属基复合材料的沿革与发展现代金属基复合材料是从20 世纪60 年代初发展起来的。

60 年代初分别以美苏为首的两大阵营在宇宙空间开展的竞争推动了航空航天技术的发展，促进了定向凝固复合材料、难熔金属丝增强高温合金材料的研究与开发。

由于硼纤维的研制成功，并应用于环氧树脂基复合材料，因此出现了硼纤维增强铝基复合材料，并得到成功的应用。

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。

第5章金属基复合材料第5章金属基复合材料的基体金属基复合材料的种类和性能金属基复合材料的制造工艺前言在结构材料方面，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。

金属基复合材料与传统的金属材料相比——具有较高的比强度与比刚度；与树脂基复合材料相比——具有优良的导电性与耐热性；与陶瓷基材料相比——具有高韧性和高抗冲击性能。

5.1金属基复合材料的基体5.1.1金属基体的选择原则(1)金属基复合材料的使用要求(2)金属基复合材料的组成特点(3)基体与增强体的相容性(1)金属基复合材料的使用要求在航天、航空领域高比强度、比模量、尺寸稳定性是最重要的性能要求。

宜选用密度小的轻金属合金镁合金、铝合金作为基体材料，高强度、高模量的石墨纤维、硼纤维等组成连续纤维复合材料。

(1)金属基复合材料的使用要求高性能发动机则要求复合材料不仅有高的比强度、比模量、而且具有优良的耐高温持久性能，能在高温氧化性气氛中长期正常工作。

铝、镁合金某√钛基合金、镍基合金及金属间化合物作为基体材料发动机推重比是指在标准大气和静止的条件下，飞机发动机在最大工作状态时所产生的推力与其结构重量的比值。

(1)金属基复合材料的使用要求电子工业集成电路需要高导电、高导热、低热膨胀的金属基复合材料作为散热元件和基板。

通常选用导电和导热性能优异的银、铜、铝等为基体材料与导电导热、低热膨胀的高模量石墨纤维等组成复合材料。

(2)金属基复合材料的组成特点金属基复合材料有连续增强和非连续增强两种，由于增强材料的性质和增强机制的不同，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，纤维是主要承载组分。

如：高强度碳纤维的最高强度可达7000MPa,超高模量石墨纤维的弹性模量已高达900GPa。

金属基体的强度和模量远远低于纤维，因此在连续纤维金属基复合材料中基体的主要作用应是充分发挥纤维性能，基体应有好的塑性，与纤维有良好的相容性，而并不要求具有高的强度和弹性模量。

金属基复合材料
金属基复合材料是一种由金属基体和其他非金属材料（如陶瓷、碳纤维等）组
成的复合材料。

它具有金属的高强度、刚性和导热性，同时又具有非金属材料的轻量化和耐腐蚀性能。

金属基复合材料在航空航天、汽车制造、电子设备等领域有着广泛的应用。

首先，金属基复合材料的制备方法有多种，其中包括粉末冶金法、热压法、热
处理法等。

粉末冶金法是将金属粉末与非金属粉末混合后，通过压制和烧结得到复合材料。

热压法是将金属基体和非金属材料层叠在一起，然后通过高温和高压进行热压，使两者紧密结合。

热处理法则是将金属基体与非金属材料进行热处理，使其在高温下发生化学反应，形成复合材料。

其次，金属基复合材料具有优异的性能。

首先，它具有高强度和高刚性，能够
承受较大的载荷，因此在航空航天领域得到广泛应用。

其次，金属基复合材料具有良好的导热性和导电性，能够有效地传递热量和电流，因此在电子设备中有着重要的作用。

此外，金属基复合材料还具有耐磨损、耐腐蚀等特性，能够在恶劣环境下长期稳定运行。

最后，金属基复合材料的发展前景广阔。

随着科技的不断进步，金属基复合材
料的制备工艺和性能将不断得到提升，其应用领域也将不断扩大。

未来，金属基复合材料有望在汽车制造、建筑领域等方面发挥更加重要的作用，为人类社会的发展做出更大的贡献。

综上所述，金属基复合材料具有制备方法多样、优异的性能和广阔的发展前景。

它在现代工业中有着重要的地位，为各个领域的发展提供了重要支撑。

相信随着科技的不断进步，金属基复合材料将会迎来更加美好的未来。

金属基复合材料名词解释
嘿，你知道啥是金属基复合材料不？这可不是什么普通玩意儿啊！咱就说金属，那可是老重要了，像钢铁啦，铝合金啦，那都是在生活中到处都能看到的。

那金属基复合材料呢，就是把这些金属和其他的材料奇妙地组合在一起！比如说，把陶瓷颗粒加进去，哇塞，就好像给金属注入了一股强大的力量。

就好比啊，金属是个强壮的大力士，陶瓷颗粒就是给他配备的秘密武器，让他变得更厉害、更强大！你想想看，一辆汽车，要是用了金属基复合材料，那得多结实，多耐用啊！又或者飞机上的一些部件，用上这种材料，那安全性不就蹭蹭往上涨嘛！
再来说说这金属基复合材料的优点，那可真是多得让你惊叹！它强度高啊，比单纯的金属可强多了，这就像一个普通人经过特训后变成了超级英雄！而且它还耐磨、耐高温，这不就是传说中的“金刚不坏之身”嘛！你说牛不牛？
那它是怎么被制造出来的呢？这可不是随便就能搞定的事儿哦！需要经过一系列复杂的工艺，就像雕琢一件珍贵的艺术品一样。

科研人员们可是花费了大量的心血在这上面呢。

还有啊，它的应用范围那叫一个广！从航空航天到汽车制造，从电子设备到医疗器械，到处都有它的身影。

这就好像一个全能选手，哪里需要它，它就出现在哪里！你说神奇不神奇？
我觉得金属基复合材料就是材料界的一颗璀璨明星，它的出现给我们的生活带来了巨大的改变和进步，难道不是吗？。

金属基复合材料
金属基复合材料（Metal Matrix Composites，MMC）是指用金
属作为基体，加入一定比例的增强材料，经过加工制备成具有优异性能和特点的复合材料。

金属基复合材料能够综合了金属的导热性、导电性和良好的可塑性，以及增强材料的高强度、高硬度和高耐磨性。

这使得金属基复合材料在许多领域具有广泛的应用。

金属基复合材料可以通过不同的方法制备，其中最常见的方法是粉末冶金法。

在这种方法中，将金属基体和增强材料的粉末按照一定比例混合，并通过热等静压、热变形等工艺进行成型。

然后经过热处理和后续的加工工艺，得到具有一定结构和性能的金属基复合材料。

金属基复合材料具有许多优点。

首先，金属基复合材料具有较高的强度和硬度，使其能够承受更大的力和压力。

其次，金属基复合材料具有优异的耐腐蚀性能，使其在恶劣环境下能够长期稳定运行。

此外，金属基复合材料还具有良好的抗疲劳性能和热膨胀性能，可以适应不同的工作条件和温度变化。

金属基复合材料在汽车、航空航天、电子、建筑以及军工等领域得到广泛应用。

在汽车领域，金属基复合材料可以用于制造发动机零部件、车身结构件和刹车系统等。

在航空航天领域，金属基复合材料可以用于制造发动机叶片、航空航天结构件和燃气轮机等。

在电子领域，金属基复合材料可以用于制造散热器、连接器和电子封装材料等。

在建筑领域，金属基复合材料
可以用于制造抗疲劳、抗震和耐久的结构材料。

总之，金属基复合材料是一种具有优异性能和特点的复合材料，广泛应用于各个领域。

随着科学技术的不断发展，相信金属基复合材料将会有更加广泛的应用前景。