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1、铝基复合材料一.金属基复合材料概况金属基复合材料（MetalMatrixComposite，简称金属基复合材料）是以金属（如铝、镁、铜、钛等）为基体材料，与其他非金属材料结合形成的不同性质或形态的材料。他既同时拥有金属材料和非金属材料的某些特性，又具有纯原组分材料没有的一些性质。金属基复合材料的研究起源于1924年Schmit关于铝/氧化铝粉末烧结的研究工作。此后几十年内金属基复合材料始终得到较快发展。上世纪八十年代初，丰田公司将陶瓷纤维增强铝基复合材料应用于制造柴油发动机活塞，标志着金属基复合材料开始起到不可替代的作用，金属基复合材料的研究与开发得到
2、了飞速发展，极大地推动了新材料科学的发展，并开始在航空航天、军事、汽车、电子等各个领域发挥重大作用，推动了社会发展，并越发显示出无穷的潜力。但是由于金属基复合材料塑性差，制备工艺复杂，导致成本昂贵，所以除了几种已经在工业中得到应用或者在短期内有应用前景，大多数种类的金属基复合材料仍然不能得到工业规模生产应用或仍在研发阶段。二、铝基复合材料的分类与应用1、金属基复合材料的分类有多种标准，比如以基体材料分可以分为有铝基复合材料、镁基复合材料、铜基复合材料、铁基复合材料、钛基复合材料、镍基复合材料、高温合金基复合材料、金属件化合物基复合材料及难熔金属基复合材
3、料等。还可以以增强体，如石墨、硼、氧化铝、碳化硅、钼、钨等来分类。以增强相来区分主要包括颗粒增强金属、晶须或短纤维增强金属和连续纤维增强金属。从发展阶段来看，金属基复合材料发展经历了金属基体复合材料和金属基表面复合材料两个阶段，也就有相对应的两大类金属基复合材料。3.金属基复合材料的应用由于金属基复合材料至今成本仍然偏高，导致其实际应用中仍有很大局限性，但由于金属基复合材料的优越性能，仍使得他在以下领域和其他领域中正在起着不可替代的作用。下文介绍的主要是铝基复合材料。汽车工业铝基复合材料在汽车工业的应用研究起步最早。上个世纪80年代,日本丰田公司成功地
4、用/AlOAl32复合材料制备了发动机活塞,与原来的铸铁发动机活塞相比,重量减轻了10%~5%,导热性提高了4倍。传统的汽车制动盘用铸铁制造,存在很多缺点,美国的Duralcan研制出用SiC颗粒增强铝基复合材料制造汽车制动盘,使其重量减轻了60%~40%,而且提高了耐磨性能,噪音明显减小,摩擦散热快;同时该公司还用SiC颗粒增强铝基复合材料制造了汽车发动机活塞和齿轮箱等汽车零部件,这种汽车活塞比铝合金活塞具有较高的耐磨性、良好的耐高温性能和抗咬合性能,同时热膨胀系数更小,导热性更好。用/AlSiCp复合材料制成的汽车齿轮箱在强度和耐磨性方面均比铝合金
5、齿轮箱有明显的提高。铝合金复合材料也可以用来制造刹车转子、刹车活塞、刹车垫板、卡钳等刹车系统元件。日本的日产、本田以及美国的ART公司都成功的用铝基复合材料制造了汽车连杆。铝基复合材料还可用来制造汽车驱动轴、摇臂等汽车零件。我国的上海交通大学及兵器科学研究院等单位也在铝基复合材料在汽车上的应用进行了大量的实践工作,但总体来讲远没有国外那样活跃。航空航天工业和军工业现代科学技术的发展,对材料性能提出了越来越高的要求,特别是航空航天领域要制造轻便灵活、性能优良的飞机、卫星等，铝基复合材料恰能满足这方面的要求。Cercast公司采用熔模铸造工艺研制成A357
6、SiC20%Vol+复合材料,用该材料代替钛合金制造直径达mm 180、重17.3kg的飞机摄相镜方向架,使其成本和重量明显降低,导热性提高。同时该复合材料还可用来制造卫星反动轮和方向架的支撑架。美国DWA公司用/6061SiC 25%p铝基复合材料代替7075制造航空结构的导槽、角材，使其密度下降了17%，模量提高了65%。铸造SiC颗粒增强A356和A357复合材料可以制造飞机液压管、直升机的起落架和阀体等。在电子和光学仪器中的应用 铝基复合材料,特别是SiC增强铝基复合材料,由于具有热膨胀系数小、密度低、导热性能好等优点,适合于制造电子器材的衬装
7、材料、散热片等电子器件。SiC颗粒增强铝基复合材料的热膨胀系数完全可以与电子器件材料的热膨胀相匹配,而且导电、导热性能也非常好。IBM公司2004年第2期黄永攀等: 铝基复合材料的性能、应用及制造工艺就是利用其上述性能，在MCMs器件中使用该种材料封装和改进冷却系统结构,使其工作时产生的热量迅速扩散,提高了元件的有效性。在精密仪器和光学仪器的应用研究方面,铝基复合材料用于制造望远镜的支架和副镜等部件。另外铝基复合材料还可以制造惯性导航系统的精密零件、旋转扫描镜、红外观测镜、激光镜、激光陀螺仪、反射镜、镜子底座和光学仪器托架等许多精密仪器和光学仪器。在各
8、种资源稀缺，环境问题越来越突出的今天，某种材料的好坏和它的资源环境亲和程度有着密切的关系。反过
