金属基复合材料

1、MMC的发展和应用的发展和应用目录目录MMC概述MMC的性能特点MMC的发展MMC的应用1、概述概述1、金属基复合材料 金属基复合材料（Metal Matrix Composite，简称MMC）是以金属及其合金为基体，与一种或几种金属或非金属增强相人工结合而成的复合材料。其增强体大多为无机非金属，如陶瓷、炭、石墨及硼，也可以用金属丝。1、概述2、背景 金属基复合材料与聚合物复合材料、陶瓷基复合材料 以及碳/碳复合材料一起构成了现代复合材料体系。 金属基复合材料作为一种新型工程材料，具有比基体 金属或合金更高的比强度、比模量、高温性能等性能。作 为结构材料或特殊性能要求的材料，在航空、航天、军事

2、 工业和民用工业中的具有无可替代的作为，并得到了广泛 的应用。1、概述3、分类 基体基体增强体增强体2、性能特点较高的比强度与比钢度，耐磨损优良的导电、导热性，高温性能好高韧性和高冲击性能，线膨胀系数小3、发展 金属基复合材料真正的起步是在20世纪50年代末或60年代初。 美国国家航空和宇航局(NASA)成功地制备出W丝增强的Cu基复合材料，成为金属基复合材料研究和开发的标志性起点。 随后，对纤维金属基复合材料的研究在20世纪60年代迅速发展起来。那时，主要的力量集中在以钨和硼纤维增强的铝和铜为基的系统。 3、发展 1978年B/Al复合材料在哥伦比亚航天飞机上应用； 3、发展 20世纪80年

3、代，金属基复合材料迅速发展，开始注重颗粒、 晶须和短纤维增强金属基复合材料，在汽车、体育用品等领域得到应用； 90年代后期，电子产品和技术迅速发展，低膨胀、高强度和高导热性的金属基复合材料在电子产品得到应用； 涡轮发动机的各个部件对于高温高效性材料的不断需求，触发了对金属基复合材科特别是钛基材料的广泛兴趣的复苏。 近年，功能和纳米金属基复合材料成为研究热点。 4、应用 据预测, 2013年以前全球MMCs市场将保持5.9%的年增长率。根据应用领域不同, MMCs市场可细分为陆上运输、电子/热控、航空航天、工业、消费产品等5个部分。其中, 陆上运输(包括汽车和轨道车辆)和高附加值散热组件仍然是M

4、MCs的主市场, 用量占比分别超过60%和30%。 金属基复合材料全球市场及展望(20042013年)4、应用MMCs在陆上运输领域的应用 MMCs进入汽车行业的动力是它耐磨性和耐热性高、重量轻的优点，因此MMCs主要用于需要减轻重量的刹车系统和发动机系统。 汽车刹车鼓和刹车碟(a), 火车转向架及刹车盘(b)碳化硅和氧化铝加强MMCs制造的刹车转子重量仅为一般材料的33 %60 %，同时，这种刹车转子具有卓越的耐磨性，其使用期限甚至可以与车本身的寿命一样长。4、应用MMCs在电子/热控领域的应用 以铝碳化硅(AlSiC)MMCs为代表的第二代热管理材料，密度仅为Cu-W和Cu-Mo的1 /5

5、，可提供高热导率及可调的低热膨胀系数(CTE)，为电子封装提供了高度可靠且成本经济的热管理解决方案。 如果以产值排序，高产品附加值的电子/热控领域是第一大MMCs市场，产值比例超过60%。AlSiC微处理器盖板(a), AlSiC光电封装基座(b)4、应用MMCs在航空航天领域的应用 MMCs最初发展的原动力来自于航空工业领域。 目前已用于军机和民机的MMCs主要是铝基和钛基复合材料。NASA和DOD均在投资开发钛基复合材料(TMC)喷气涡轮发动机。 MMCs 也用在航天飞机和火箭上。NASA采用硼连续纤维增强的MMCs制成管材, 用作航天飞机的结构桁条, 性能十分优越。 4、应用 MMCs在

6、其它领域的应用 MMCs的其它应用涵盖制造业、体育休闲及基础建设领域，既包括硬质合金、电镀及烧结金刚石工具、Cu基及Ag基电触头材料等成熟市场，也包括TiC增强铁基耐磨材料、Saffil纤维增强铝基输电线缆、B4C增强铝基中子吸收材料等新兴市场。 4、应用 低密度、高刚度和高强度的增强体颗粒加入到钢铁基体中，在降低材料密度的同时，提高了它的弹性模量、硬度、耐磨性和高温性能。目前应用最多的是TiC颗粒增强铁基复合材料，用作抗磨材料和高温结构材料，性能明显优于现有的工具钢。 超硬耐磨的TiC增强铁基复合材料 MMCs虽然并不是一种具有划时代意义的新材料，但它是一种能根据具体需要设计组分、性能的人工复合材料，一般MMCs均以轻合金为基体，因此具有重量轻、比弹性模量和比强度高的优点，同时还具有高的疲劳抗力、耐磨抗力、优良的热稳定性和传热能力，在交通运输机械、高速机械以及电子、体育器材等领域均有较大的应用