金屬基復(fù)合材料問(wèn)題

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

樹(shù)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(lái)正在迅速開(kāi)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(qiáng)材料復(fù)合而制得的復(fù)合材料。增強(qiáng)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(shù)脂基復(fù)合材料同樣具有高強(qiáng)度、高模量外，它能耐高溫，同時(shí)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(jī)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)和火箭發(fā)動(dòng)機(jī)熱區(qū)和超音速飛機(jī)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(qiáng)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(chē)工業(yè)和機(jī)械工業(yè)。在5~15年內(nèi)有商業(yè)應(yīng)用前景的是汽車(chē)活塞、制動(dòng)機(jī)部件、連桿、機(jī)器人部件、計(jì)算機(jī)部件、運(yùn)動(dòng)器材等。

金屬基復(fù)合材料按增強(qiáng)體的類(lèi)別來(lái)分類(lèi)，如纖維增強(qiáng)(包括連續(xù)和短切)、晶須增強(qiáng)和顆粒增強(qiáng)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(lèi)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(duì)高，應(yīng)用的成熟程度遠(yuǎn)不如樹(shù)脂基復(fù)合材料，應(yīng)用范圍較小。

其特點(diǎn)在力學(xué)方面為橫向及剪切強(qiáng)度較高，韌性及疲勞等綜合力學(xué)性能較好，同時(shí)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(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。例如碳纖維增強(qiáng)鋁復(fù)合材料其比強(qiáng)度3~4×107mm，比模量為6~8×109mm，又如石墨纖維增強(qiáng)鎂不僅比模量可達(dá)1.5×1010mm，而且其熱膨脹系數(shù)幾乎接近零。