【技术干货】一文简要了解金属基复合材料的常见种类、典型特性及应用

金属基复合材料（Metal Matrix Composite，MMC）是由金属基体与陶瓷（氧化物，碳化物）、金属（铅，钨，钼）或纤维（陶瓷纤维、碳纤维）等分散相结合而成的材料。

按照增加金属基体的种类，金属基复合材料可以分为铝基复合材料、镁基复合材料、钛基复合材料、铜基复合材料等。

铝基复合材料

铝基复合材料（Aluminum Matrix Composites，AMC ）是金属基复合材料的最大种类。AMC基体通常是基于铝硅（Al-Si）合金以及2xxx和6xxx系列的合金。

AMC主要制造方法包括粉末冶金、搅拌铸造和渗透等，而通常使用的增强体包括：

  • 颗粒：氧化铝或碳化硅颗粒，含量为15-70％（体积）；

  • 连续纤维：氧化铝、碳化硅、石墨纤维（即：高强高模碳纤维）等连续纤维；

  • 短切纤维：氧化铝的不连续纤维（短纤维增强复合材料）。

AMC复合材料的典型特性：

  • 高温下也具有高强度；

  • 高刚度（弹性模量）；

  • 低密度;

  • 高导热系数 ;

  • 优异的耐磨性。

铝基复合材料（AMC）可用于制造汽车零件（活塞、推杆、制动部件）、高速火车的制动转子、自行车、高尔夫球杆、电子基板、高压电缆的芯材等领域。

镁基复合材料

镁基复合材料主要由碳化硅（SiC）颗粒增强，其典型特性包括：

  • 低密度;

  • 高刚度；

  • 高耐磨性

  • 高温下也具有良好的强度；

  • 良好的抗蠕变性。

镁基复合材料用于制造赛车部件、轻型汽车制动系统、飞机零件，以及用于变速箱、变速器、压缩机和发动机。

钛基复合材料

钛基复合材料主要制造工艺为粉末冶金，其常用增强体包括：

  • 连续碳化硅纤维（长纤维增强复合材料）；

  • 硼化钛（TiB2）和碳化钛（TiC）颗粒（颗粒复合材料）。

Ti-SiC金属基复合材料

钛基复合材料的典型特性如下所示：

  • 高强度;

  • 高刚度；

  • 高抗蠕变性；

  • 高热稳定性；

  • 高耐磨性。

钛基复合材料可用于制造F-16飞机起落架的结构部件、涡轮发动机部件（风扇叶片、执行器活塞、同步环、连接连杆、轴、盘）、汽车发动机部件、传动系统部件、通用机械部件等。

铜基复合材料

粉末冶金（烧结）和渗透技术是铜基复合材料最常见的制造工艺，其主要增强体包括：

  • 连续纤维：碳纤维、碳化硅纤维、连续纤维状的金属钨（W）以及不锈钢304；

  • 碳化硅颗粒。

铜基复合材料的典型特性如下所示：

  • 热膨胀系数低;

  • 高刚度；

  • 良好的电导率 ;

  • 导热系数高；

  • 良好的耐磨性。

铜基复合材料常用于制造混合动力模块、电子继电器、导电弹簧以及其他电气和电子组件。

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