浅谈金属基复合材料在航空航天领域的应用与发展

浅谈金属基复合材料在航空航天领域的应用与发展的一席之地；作为先进复合材料代表的金属基复合材料，成为世界发达金属增强相而人工合成获得的复合型材料；金属基复合材料，与当前的聚合物基复合材料、陶瓷基复合材料及碳-碳复合材料一同构成了现代复用于电子工业、汽车工业及航空航天领域。已有研究表明，金属基复合材料在航空航天领域的探索应用，能有效提高航空航天产品的质量水平和技术可靠性，从而极大促进了世界范围内航空航天事业的健康发展。该文欲在概述金属基复合材料及其分类基础上，阐释分析了金属基复合材料在航空航天及相关领域的探索应用，并就金属基复合材料在该领域的未来研究改进与应用发展趋势进行了预测性分析；以期对更好促进金就金属基复合材料的范畴，目前还是一个较有争议的话题；单从复合材料定义角度讲，只要是包含金属相在内的两相、多相材料都可以称之为金属基复合材料；其通常包括定向凝固共晶层片或者纤维组织、双相金属间化合物层片组织、珠光体钢、高硅铝合金等。虽然就上述材料而言，有的学者将其称之为金属合金，而不是金属基复合材料；但是这己不重要，重要的是其所蕴含的复合”思想己经成为金属材料性能提升和制造水平提高的巨大动力与有效方式，也极大促进了这一新型合金就金属基复合材料分类而言，可以采用的分类依据较多。依据可观组合型金属基复合材料主要指可以用肉眼来识别材料组分及同时具备两组分性能的材料，如：双金属、包履板等；微观强化型金属基复合材料是指其内部组分需要使用显微镜等观察设备才能分辨，而多种材料复合依据增强相形态的不同，可以将金属基复合材料分为颗粒增强金属复合材料等；所谓颗粒增强金属基复合材料，是指借助于某种颗粒自身的强上。上述分类中获得认可较多的是以■基体”为分类依据和以增强相2金属基复合材料在航空航天及相关领域的应用航空航天领域向来对产品的安全系数、使用寿命要求较高，这也使得航空航天领域成为金属基复合材料应用最具挑战性的领域，特别是在国内要较早一些，应用也更多一些，为金属基复合材料在国内相关领域器制造公司洛克希德马丁公司就开始探索将DWA复合材料公司生产被认为是最早的金属基复合材料应用案例。由于传统的铝合金材料在飞机扭转、旋转引发的力载荷作用下会发生严重变形，进而影响到飞机机体结构的安全；这也使得最近几年，以颗粒增强铝为代表的金属基复合希德马丁公司及空军军方合作，应用粉末冶金法成功制备了碳化硅颗铝基复合材料腹鳍可以大幅减少设备的检修次数，全寿命周期内可以节缸体的热膨胀系数，最重要的是使缸体的疲劳极限成功提高了一倍。金金属基复合材料公司生产制造的碳化硅颗粒增强铝基复合材料，被用作上个世纪九十年代末，碳化硅颗粒增强铝基复合材料开始尝试在大型客挤压态碳化硅颗粒增强变形铝合金基复合材料用作生产风扇出口导流叶近十年来，美国、加拿大等国家开始秘密研制了不少的金属基复合材料，以轻金属基复合装甲材料研究为重点，成功研制与应用了铝基、属基复合材料。另外，美国还成功的将金属基复合材料与陶瓷材料进行了很好结合，将金属良好的韧性、延展性、容易成形和强度高的优点与陶瓷的高硬度、耐烧蚀和重量轻等优点结合起来，形成了一种崭新的金属-陶瓷基复合材料；二者的结合既克服了传统陶瓷的脆性和不能抗弹丸多次打击的弱点，也成功弥补了金属硬度不够和较重的缺点；陶瓷作3金属基复合材料在航空航天领域的研究与应用趋势当前，金属基复合材料作为一种新型材料，虽然在性能和应用水平因此，必须进一步改进金属基复合材料的结构，进而优化与改进金属基复合材料的各项功能和性能。下而笔者就金属基复合材料未来研究与改进的重点，提岀几点建议，旨在促进金属基复合材料应用在航空航天领考虑从以下几个方而来优化金属基复合材料的结构，从而促进金属基复合材料性能的改进。第一，采用多元复合强化法优化金属基复合材料的结构；即通过引入不同种类、形态、尺度的增强相，借助于增强体木身配比范围内，以便获得最佳使用要求的强度、韧性和塑性。第三，强化层状金属基复合材料研究；金属基复合材料层状结构的改进，是指从微米尺度上，通过增强微叠层来补偿单层材料某些性能上的不足，以此达多孔金属泡沫，其是最近几年发展成熟起来的一种结构功能材料，具有轻质、高比强度、减振、吸音、阻尼、散热、吸收冲击能、电磁屏蔽等多种物理性能与优点，是交通、建筑及航空航天等领域未来研究与应用的在金属基体中引入均匀弥散的纳米级增强体粒子，所得的复合材料温及抗氧化性能。未来可以考虑将金属基纳米复合材料研究的重点放在有优良的力学、电学和热学性能，是制备金属基复合材料较为理想的增强体，随着碳纳米管制备水平提高及其成本价格走低，碳纳米管增强金属基复合材料定是未来研究的热点，也是世界各国复合材料研究领域竞相争夺的技术制高点。因此，有必要通过加强碳纳米管增强金属基复合材料的研究，来缩短我国与世界发达国家在金属基复合材料研究方而的伴随现代科学技术的发展，金属基复合材料的应用需求越来越广,对金属基复合材料也不再仅仅局限于其某些优良的机械性能，对其在多场合服役条件下具有的结构、功能一体化和多功能响应特性等要求越来越高。为了强化金属基复合材料的这种结构功能一体化和多功能响应特一方面可以作为增强体提高金属材料的机械性能，另一方面也可以赋予金属材料本身所