铝基复合材料介绍

复合材料是应现代科学发展需求而涌现出的具有强大生命力的材料，它由两种或两种以上性质不同的材料通过各种工艺手段复合而成。复合材料可分为三类：聚合物基复合材料（PMCs）、金属基复合材料（MMCs）、陶瓷基复合材料（CMCs）。金属基复合材料基体主要是铝、镍、镁、钛等。

铝及其合金都适于作金属基复合材料的基体，铝基复合材料的增强物可以是连续的纤维，也可以是短纤维，也可以是从球形到不规则形状的颗粒。目前铝极复合材料增强颗粒材料有SiC、AL2O3、BN等，金属间化合物如Ni-Al，Fe-Al和Ti-Al也被用工作增强颗粒。

铝在制作复合材料上有许多特点,如质量轻、密度小、可塑性好,铝基复合技术容易掌握,易于加工等。此外,铝基复合材料比强度和比刚度高,高温性能好,更耐疲劳和更耐磨,阻尼性能好,热膨胀系数低。同其他复合材料一样,它能组合特定的力学和物理性能,以满足产品的需要。因此,铝基复合材料已成为金属基复合材料中最常用的、最重要的材料之一。

铝基复合材料的性能优点

铝基复合材料的性能取决于基体合金和增强物的特性、含量、分布等。与基体合金相比,铝基复合材料具有许多优良的性能。

2.1 低密度

铝基复合材料的密度一般在左右,基本上与一般铝合金相当,比钢低,同等几何尺寸的零件,其重量仅为钢制的左右。

2.2 良好的尺寸稳定性

许多增强物都具有很小的热膨胀系数,加入相当含量的增强物可降低材料膨胀系数,从而得到热膨胀系数小、尺寸稳定性好的铝基复合材料。

2.3强度、模量与塑性

增强体的加入在提高铝基复合材料强度和模量的同时,降低了塑性。大量研究表明,增强的铝基复合材料较相应的铝-硅合金具有较高的强度,并随着体积分数的增大,其强度和模量均有较大程度的提高,而塑性却降低,且在复合材料中加入更为细小的弥散质点和可以明显提高复合材料的强度。另外增强相的加入又赋予材料一些特殊性能，这样不同金属与合金基体及不同增强体的优化组合,就使金属基复合材料具有各种特殊性能和优异的综合性能。

2.4耐磨性

高的耐磨性是铝基复合材料(、增强)的特点之一。增强颗粒体积分数大都在,通过对铝基复合材料-刹车材料摩擦副的摩擦磨损性能研究，基于这种情况,结果表明,颗粒体积分数对复合材料摩擦系数的影响显著,而颗粒尺寸对复合材料摩擦系数影响不大。

2.5疲劳与断裂韧性

铝基复合材料的疲劳强度一般比基体金属高,而断裂韧性却下降。影响铝基复合材料疲劳性能和断裂的主要因素有:增强物与基体的界面结合状态、基体与增强物本身的特性和增强物在基体中的分布等。界面结合状态良好,可以有效地传递载荷,并阻止裂纹扩展,提高材料的断裂韧性。

2.6热性能

增强体和基体之间的热膨胀失配在任何复合材料中都难以避免,为了有效降低复合材料的热膨胀系数,使其与半导体材料或陶瓷基片保持热匹配,常选用低膨胀的合金作为基体和采用不同粒径的颗粒制备高体积分数的复合材料。复合材料的导热率达到℃,高于基体的导热率(基体的导热率为·℃)。

国创（淄博）中心铝基复合材料应用在汽车领域

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风雨苍黄百年路，高歌奋进新征程。国创（淄博）中心使用铝基复合材料成本相对较低,原材料资源丰富,制备工艺简单。选择适当的增强颗粒与基体组合可制备出性能优异的复合材料,在汽车轻量化研究领域具有很大的发展潜力和应用前景。在现代工业的高速发展和技术水平的高要求下,颗粒增强铝基复合材料必将以其独特优势在工业领域占据重要位置。但同时铝基复合材料在未来的时间里要取得更进一步发展,还需要进行更多的探索和实践。因此,淄博（国创）中心进一步加强理论研究,建立完整的理论模型,不断进行实践探索,将是今后的工作重点。