金屬基復(fù)合材料特性

其特點在力學(xué)方面為橫向及剪切強度較高，韌性及疲勞等綜合力學(xué)性能較好，同時還具有導(dǎo)熱、導(dǎo)電、耐磨、熱膨脹系數(shù)小、阻尼性好、不吸濕、不老化和無污染等優(yōu)點。例如碳纖維增強鋁復(fù)合材料其比強度3~4×107mm，比模量為6~8×109mm，又如石墨纖維增強鎂不僅比模量可達1.5×1010mm，而且其熱膨脹系數(shù)幾乎接近零。

金屬基復(fù)合材料按增強體的類別來分類，如纖維增強(包括連續(xù)和短切)、晶須增強和顆粒增強等，按金屬或合金基體的不同，金屬基復(fù)合材料可分為鋁基、鎂基、銅基、鈦基、高溫合金基、金屬間化合物基以及難熔金屬基復(fù)合材料等。由于這類復(fù)合材料加工溫度高、工藝復(fù)雜、界面反應(yīng)控制困難、成本相對高，應(yīng)用的成熟程度遠不如樹脂基復(fù)合材料，應(yīng)用范圍較小。

樹脂基復(fù)合材料通常只能在350℃以下的不同溫度范圍內(nèi)使用。近些年來正在迅速開發(fā)研究適用于350℃~1200℃使用的各種金屬基復(fù)合材料。金屬基復(fù)合材料 是以金屬或合金為基體與各種增強材料復(fù)合而制得的復(fù)合材料。增強材料可為纖維狀、顆粒狀和晶須狀的碳化硅、硼、氧化鋁及碳纖維。金屬基體除金屬鋁、鎂外，還發(fā)展有色金屬鈦、銅、鋅、鉛、鈹超合金和金屬間化合物，及黑色金屬作為金屬基體。金屬基復(fù)合材料除了和樹脂基復(fù)合材料同樣具有高強度、高模量外，它能耐高溫，同時不燃、不吸潮、導(dǎo)熱導(dǎo)電性好、抗輻射。是令人注目的航空航天用高溫材料，可用作飛機渦輪發(fā)動機和火箭發(fā)動機熱區(qū)和超音速飛機的表面材料。目前不斷發(fā)展和完善的金屬基復(fù)合材料以碳化硅顆粒鋁合金發(fā)展最快。這種金屬基復(fù)合材料的比重只有鋼的1/3，為鈦合金的2/3，與鋁合金相近。它的強度比中碳鋼好，與鈦合金相近而又比鋁合金略高。其耐磨性也比鈦合金、鋁合金好。目前已小批量應(yīng)用于汽車工業(yè)和機械工業(yè)。在5~15年內(nèi)有商業(yè)應(yīng)用前景的是汽車活塞、制動機部件、連桿、機器人部件、計算機部件、運動器材等。

金屬基復(fù)合材料存在的主要問題是金屬復(fù)合材料制造工藝復(fù)雜、造價昂貴，尚未能在工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)中應(yīng)用。