金屬基複合材料[新型複合材料]

金屬基複合材料（Metal Matrix Composite，MMC）一般是以金屬或合金為連續相而顆粒，晶須或纖維形式的第二相組成的複合材料。目前其製備和加工比較困難，成本相對較高，常用在航天航空和軍事工業上。現在複合材料生產加工技術已經相對比較成熟，民用，商用領域均有使用。

基本信息

• 中文名：金屬基複合材料
• 英文名：metal matrix composite

• 力學方面特點：橫向及剪下強度較高
• 優點：阻尼性好、不吸濕、不老化
• 使用溫度範圍：350～1200℃

特性

金屬基複合材料

其特點在力學方面為橫向及剪下強度較高，韌性及疲勞等綜合力學性能較好，同時還具有導熱、導電、耐磨、熱膨脹係數小、阻尼性好、不吸濕、不老化和無污染等優點。例如碳纖維增強鋁複合材料其比強度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，而且其熱膨脹係數幾乎接近零。

分類

金屬基複合材料按增強體的類別來分類，如纖維增強(包括連續和短切)、晶須增強和顆粒增強等，按金屬或合金基體的不同，金屬基複合材料可分為鋁基、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複合材料等。由於這類複合材料加工溫度高、工藝複雜、界面反應控制困難、成本相對高，套用的成熟程度遠不如樹脂基複合材料，套用範圍較小。

套用

樹脂基複合材料通常只能在350℃以下的不同溫度範圍內使用。近些年來正在迅速開發研究適用於350℃～1200℃使用的各種金屬基複合材料。金屬基複合材料是以金屬或合金為基體與各種增強材料複合而製得的複合材料。增強材料可為纖維狀、顆粒狀和晶須狀的碳化矽、硼、氧化鋁及碳纖維。金屬基體除金屬鋁、鎂外，還發展有色金屬鈦、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。金屬基複合材料除了和樹脂基複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、導熱導電性好、抗輻射。是令人注目的航空航天用高溫材料，可用作飛機渦輪發動機和火箭發動機熱區和超音速飛機的表面材料。目前不斷發展和完善的金屬基複合材料以碳化矽顆粒鋁合金髮展最快。這種金屬基複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。目前已小批量套用於汽車工業和機械工業。在5～15年內有商業套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。

問題

金屬基複合材料存在的主要問題是金屬複合材料製造工藝複雜、造價昂貴，尚未能在工業規模生產中套用。

研究進展

2015年，美國科學家研發了一種全新的金屬材料，能夠漂浮在水面上。這種新輕型材料被稱之為“金屬基複合材料”，由美軍和科學家共同研發，可用於製造在遭受結構損傷情況下仍不會沉沒的戰艦。