金属基复合材料的部分应用-李丰解析

金属基复合材料在航空航天中的应用金属基复合材料指的是，由金属和合金共同构成的复合型材料。

与聚合物基和陶瓷基复合材料共同被称为现代复合材料。

按照金属和合金的配置不同，可以被分为铝基、镁基、铜基等复合材料。

其中的铝基复合材料应用性能相对较好，为此被大量应用到航空制造，汽车产业和电子工业中。

该种材料最初产生于20世纪60年代。

但在当时的航空事业发展中，由于技术水平限制，并不能保证对新技术和新材料的有效应用。

而在科技水平不断发展的基础上，金属基复合材料才得以被应用到各类生产活动中。

一、在导弹中的应用铝基复合材料在导弹制造中的应用，集中表现在对三叉戟导弹的惯性导向球方面，与以往的铍材相比，表现出了良好的经济优势与性能优势。

从当前的国际市场来看，导弹制造行业的竞争较为激烈，制造公司为了取得竞争优势就需要根据用户的使用需求，对导弹的性能进行改进，使其寿命和全寿命周期得到有效提升。

而对于铝基复合材料的应用，为导弹技术的改进提供了可能。

主要表现在通过替换原有的应用材料可以使导弹的重要结构性能得到明显改善。

就导弹的壁板结构来说，利用铝基复合材料代替原有的壁板材料，可使其自身重量得到有效降低，同时还可使壁板结构的刚度和强度性能得到有效改善。

另外，因结构自重的减轻，也可使导弹的运行速度得到进一步提升。

材料使尾翼和弹翼刚性增强，可减少颤动与弹头偏转，从而改善导弹的制导与精度。

因此，为了适应导弹速度、制导和精度等性能的改进，需开发和应用新材料。

多年来，英国国防部投资，英国国防评估研究局与马特拉BAe动力公司研究了铝基复合材料在导弹零部件中的应用，取得了一些成效。

铝基复合材料适宜制造弹体、尾翼、弹翼、导引头组件、光学组件、推进器组件、制动器组件、发射管、三角架和排气管等导弹零部件。

目前，他们已完成第一阶段、第二阶段计划，正在实施近期研究计划，并制定了未来的研究计划。

二、铝基复合材料在航天制造中的应用美国佛罗里达州的一个材料公司最近开发成功一种新型非连续增强的高强度、高耐热性铝合金复合材料，该合金基复合材料是以Al-Mg-Sc-Gd-Zr成份合金为基体，具有优异的常温强化和低温强化能力。

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.按增强体类型分类则可分为单片、晶须（或者纤维）和颗粒二、金属基复合材料的制备2.1粉末冶金复合法粉末冶金复合法基本原理与常规的粉末冶金法相同，包括烧结成形法、烧结制坯加塑法加工成形法等适合于分散强化型复合材料（颗粒强化或纤维强化型复合材料）的制备与成型。

金属基复合材料的应用前景及发展趋势牛基烨 31107060411前言随着近代高新技术的发展，对材料不断提出多方面的性能要求，推动着材料向高比强度、高比刚度、高比韧性、耐高温、耐腐蚀、抗疲劳等多方面发展。

复合材料的出现在很大程度上解决了材料当前面临的问题,推进了材料的进展。

复合材料(Composite Materials)是为达到预期的使用特性将不同性质的两种或两种以上材料结合为一体而设计制造的新材料。

金属基复合材料是近年来迅速发展起来的高性能材料之一，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。

相信随着科学技术的不断发展，新的制造方法的出现,高性能增强物价格的不断降低，金属基复合材料在各方面将有越来越广阔的应用前景。

金属基复合材料(MMCs即Metal matrix composites)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。

其目标是解决航空、航天、电子、汽车、先进武器系统等高技术领域提高用材强度、弹性模量和减轻重量的需要，它在60年代末才有了较快的发展，是复合材料一个新的分支。

目前尚远不如高聚物复合材料那样成熟，但由于金属基复合材料比高聚物基复合材料耐温性有所提高，同时具有弹性模量高、韧性与耐冲击性好、对温度改变的敏感性很小、较高的导电性和导热性以及无高分子复合材料常见的老化现象等特点，成为用于宇航、航空等尖端科技的理想结构材料。

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。

但是，由于金属基复合材料的塑性很差，室温下的延伸率一般都低于10%，即使是在高温下，采用普通的成型工艺其延伸率也没有明显的提高。

这使得金属基复合材料制作工艺复杂、成本昂贵。

所以在发展规模上一直落后于树脂基复合材料。

目前只有极少几种有应用前景，多数仍处在研究开发阶段。

2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。

收稿日期:2005201214;修回日期:2005203207作者简介:李永祥(1960-),男,山西省长治市人,河南工业大学机电工程学院副教授,西北工业大学在读博士研究生,主要从事机械设计、材料应用等研究工作.金属基复合材料及其在发动机制造中的应用李永祥,毕晓勤(河南工业大学机电工程系,河南郑州　450052) 摘要:简要概述了金属基复合材料的性能和制备方法,重点综述了其在发动机制造中的应用状况,实例表明该类先进材料在汽车工业应用方面具有广阔的前景。

关键词:金属基复合材料;制备;应用;活塞;连杆;气缸体中图分类号:TB333 文献标识码:A 文章编号:100122222(2005)022******* 材料、能源、信息被称为现代科学技术的3大支柱,随着材料科学技术的发展,各种性能优良的新材料不断出现,并得到了越来越广泛的应用。

复合材料就是其中最为突出的一类。

由于复合材料可以根据工程结构对性能的要求来进行设计,把两种或两种以上不同的材料组合在一起,得到单一材料无法比拟的优越的综合性能,具有很大的灵活性,因此发展非常迅速[1]。

金属基复合材料(MMC )是复合材料中的一类重要材料,自20世纪60年代问世以来,经过近40a 的研究开发,以其高强度、高耐磨性受到世界各国的重视[2]。

汽车工业做为目前消耗金属材料最多的行业之一,在最近10a 中越来越多地应用了MMC [3]。

据美国康涅狄格州诺沃克的商务通(BCC )公司的一份报告指出[4],1999年全球MMC 市场销量达2500t ,其总价值达1.027亿美元,其中包括Al ,Cu ,Ni 基高温合金、难熔金属和颗粒增强Ti 基复合材料以及长、短(粗、细)纤维等;BCC 公司预计到2004年MMC 市场将增至4900t (总值达1.733亿美元),增长率达14.1%,其中运输业将占有市场最大份额,并有望达到3400t ,年均增长率为17%。

由此可见,MMC 在快速发展的汽车工业领域展示出了日益广阔的应用前景。

贵金属多功能复合材料的研究与应用复合材料是由两种或两种以上不同物质经过物理或化学方法结合而成的新型材料，具有独特的性质和优异的性能，在现代工业和科技领域有着广泛的应用。

贵金属材料是指含有黄金、银、铂等贵金属元素的合金或纯金属材料，具有高的化学惰性、良好的导电性及导热性、优秀的稳定性等优良特性，是工业制备中不可缺少的材料之一。

而将贵金属与复合材料相结合，则可以得到贵金属多功能复合材料，具有更加广泛的应用前景。

一、贵金属多功能复合材料的研究进展1. 合成方法贵金属多功能复合材料的合成方法主要有几种：溶胶-凝胶法、电化学沉积法、光化学还原法和微波合成法等。

其中，溶胶-凝胶法由于其制备工艺简单、控制性好等优点，目前应用较为广泛。

使用该法的研究团队，根据复合材料内部结构特点，将贵金属纳米颗粒先后沉积在支撑物上，焙烧制得复合材料。

2. 结构特点贵金属多功能复合材料具有特殊的结构特点，通常含有支撑剂和贵金属纳米颗粒两种成分。

其中，支撑剂材料的种类和形态不同，决定了复合材料的结构和性能，贵金属纳米颗粒则是复合材料的重要功能部分。

3. 应用领域贵金属多功能复合材料具有广泛的应用领域，主要包括电化学储能、催化、传感器等领域。

在电化学储能领域，贵金属多功能复合材料可以用于太阳能电池、锂离子电池等器件制备中，可以提高器件的效率、寿命和稳定性。

在催化领域，贵金属多功能复合材料可以应用于有机合成、环保清洁等方面，具有比传统贵金属催化剂更高的催化活性和选择性。

在传感器领域，贵金属多功能复合材料可以用于气体传感器、光学传感器等研究，可以提高传感器的灵敏度和可靠性。

二、贵金属多功能复合材料的应用案例1. 电化学储能领域贵金属多功能复合材料可以应用于太阳能电池、锂离子电池等器件制备中，以下是其中一个例子。

孟加拉国一家知名生物科技公司XCMG生物工程有限公司开发出一种基于贵金属多功能复合材料制备的锂离子电池，该电池使用该材料作为阳极催化剂，具有更高的电化学活性和较长的电池寿命。

金属基复合材料应用
金属基复合材料（MMC）是一种以金属为基础的合金材料，它结合了金属强度和其他材料的有益性质，能够克服金属和材料中单独金属或其它材料缺点，带来出色的力学性能。

通常，金属基复合材料由可塑料、增强纤维（如碳纤维）、陶瓷（如铝氧化物）或金属与金属组成。

这些材料共同构成一种轻质及长度较大的苛刻材料，具有极高的力学强度和抗腐蚀性，通常用于制造诸如航空和汽车引擎部件等要求高强度的产品。

此外，它们也用于装饰及加固建筑物等用途，因为具有良好的美观性和低重量。