鋁、鎂、鈦、銅合金及金屬間化合物合金是目前應(yīng)用廣泛、發(fā)展迅速的輕金屬合金。用其制成的各種高比強度、高比模量的輕型結(jié)構(gòu)件廣泛地應(yīng)用于航天、航空和汽車工業(yè)等領(lǐng)域。

鋁基復(fù)合材料具有輕質(zhì)、高強、高韌性、導(dǎo)熱性較好的性能特點，且鋁基復(fù)合材料適用的制備方法多，易于塑性加工，制造成本低。與鋁基復(fù)合材料相比，鎂基復(fù)合材料最大的優(yōu)點是質(zhì)量更輕，多用于航天、空間等對構(gòu)件質(zhì)量有嚴(yán)格要求的高技術(shù)領(lǐng)域。銅的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和塑性在金屬中名列前茅，屬于廉價金屬，但在銅中加入增強體可提高其強度、剛度、耐熱性和降低熱膨脹系數(shù)，所以銅基復(fù)合材料有良好的導(dǎo)熱性可有效地傳熱散熱，能減少構(gòu)件受熱后產(chǎn)生的溫度梯度，主要用于電力工業(yè)和半導(dǎo)體工業(yè)。鋁基復(fù)合材料在溫度高于 300℃后，其強度迅速下降，極限工作溫度約350℃，相比之下，鈦基復(fù)合材料比鋁基復(fù)合材料有更高的耐熱性，但成本明顯高于鋁基復(fù)合材料，因此，鈦基復(fù)合材料應(yīng)用領(lǐng)域主要集中于飛行器及發(fā)動機的耐熱零部件。另有一類主要用于高溫作業(yè)輕質(zhì)高強結(jié)構(gòu)件方面的金屬間化合物基復(fù)合材料，此類復(fù)合材料具有輕質(zhì)、高溫性能高的特點，故被選用在發(fā)動機等高溫零部件上，可大幅度提高發(fā)動機的性能和效率。通常金屬間化合物基復(fù)合材料的增強體有SiC、TiB2、TiC 顆粒等，常見的基體有NiAl、TiAl。

金屬基復(fù)合材料的增強體是一些不同幾何形狀的金屬或非金屬材料。目前，其增強相已有很多，重要的有氧化鋁纖維、硼纖維、石墨(碳)纖維、SiC 纖維、SiC 晶須；顆粒型的有 SiC、碳化硼、圖化鈦等；絲狀的有鎢、鈹、硼、鋼等。金屬基復(fù)合材料按其增強材料的幾何形態(tài)可劃分為以下幾類。

1，連續(xù)纖維增強金屬基復(fù)合材料

纖維增強金屬基復(fù)合材料是利用無機纖維(或晶須)及金屬細(xì)線等增強金屬得到質(zhì)量輕且強度高的材料，纖維直徑從 3～150μm(晶須直徑小于 1μm)，縱橫比(長度／直徑)在102以上。在現(xiàn)有的各種類型增強體中，高性能連續(xù)纖維具有最明顯的增強效果和更高的強度及剛度。連續(xù)纖維增強復(fù)合材料具有明顯的各向異性，但連續(xù)纖維增強復(fù)合材料的復(fù)合和加工工藝獨特、復(fù)雜、不易掌握和控制，因此該類復(fù)合材料的制造成本很高。連續(xù)纖維增強金屬基復(fù)合材料主要用于較少考慮成本的航天、航空等尖端技術(shù)領(lǐng)域。

2，短纖維增強金屬基復(fù)合材料

作為金屬基復(fù)合材料增強體的短纖可分為天然纖維制品和短切纖維。天然纖維主要是一些植物纖維和菌類纖維索等，長度一般為35～150 mm；短切纖維一般是由連續(xù)纖維(長纖維)切割而成，長度1～ 50 mm，用于金屬基復(fù)合材料短纖維增強體的材料主要有Saffil－Al2O3、Al2O3－SiO2、SiC 等。短纖維增強金屬基復(fù)合材料成本比連續(xù)纖維增強金屬基復(fù)合材料低得多，與基體合金相比，短纖維增強金屬基復(fù)合材料具有較高的比強度、比剛度和高耐磨性，其各向異性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于連續(xù)纖維增強復(fù)合材料。短纖維增強金屬基復(fù)合材料中增強體的體積分?jǐn)?shù)一般不超過30％。主要用于汽車行業(yè)、電力行業(yè)等。

3，晶須增強金屬基復(fù)合材料

晶須是指在特定條件下以單晶的形式生長而成的一種高純度纖維，其原子排列高度有序，幾乎不含晶界位錯等晶體結(jié)構(gòu)缺陷，有異乎尋常的力學(xué)性能。作為金屬基復(fù)合材料的增強體使用的晶須使用做多、性能較好的是 SiC、SiN4 晶須，成本最低的是Al2O·3 B2O3 晶須。與連續(xù)纖維增強金屬基復(fù)合材料相比，其各向異性極??；與短纖維增強復(fù)合材料相比，晶須增強復(fù)合材料的性能更高；而晶須在復(fù)合材料中的體積分?jǐn)?shù)一般不超過 30％，主要用于航空航天等高新技術(shù)領(lǐng)域，如飛機架構(gòu)、推桿加強筋等。

3，顆粒增強金屬基復(fù)合材料

顆粒增強金屬基復(fù)合材料是利用顆粒自身的強度，其基體起著把顆粒組合在一起的作用，顆粒平均直徑在1μm 以上，強化相的容積比可達(dá)90％。常用作金屬基復(fù)合材料增強體的顆粒主要有：SiC、Al2O3、TiC、TiB2、NiAl、Si3N4 等陶瓷顆粒，以及石墨顆粒、甚至金屬顆粒。顆粒增強金屬基復(fù)合材料是各向同性、顆粒價格最低、來源最廣、復(fù)合制備工藝多樣、最易成形和加工的復(fù)合材料。在各種金屬基 復(fù)合材料中，顆粒增強金屬基復(fù)合材料的使用范圍最廣，不僅包括航空、航天及尖端軍事領(lǐng)域，還適用于交通運輸工具、微電子、核工業(yè)等商業(yè)應(yīng)用。

4，混雜增強金屬復(fù)合材料

對上述四種單一的增強形式進行有機的組合就形成了混雜增強。增強體的混雜組合可分為三種：顆粒－短纖維(或晶須)、連續(xù)纖維－顆粒、連續(xù)纖維－連續(xù)纖維。在短纖維或晶須的預(yù)制件中，易出現(xiàn)增強 的粘結(jié)、團聚現(xiàn)象，顆粒的混入可以解決這一問題。與單一的增強金屬基復(fù)合材料相比，可以大幅度提高材料的橫向強度，改善材料的力學(xué)性能。

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