金屬基復合材料

1、MMC的發(fā)展和應用的發(fā)展和應用目錄目錄MMC概述MMC的性能特點MMC的發(fā)展MMC的應用1、概述概述1、金屬基復合材料 金屬基復合材料（Metal Matrix Composite，簡稱MMC）是以金屬及其合金為基體，與一種或幾種金屬或非金屬增強相人工結合而成的復合材料。其增強體大多為無機非金屬，如陶瓷、炭、石墨及硼，也可以用金屬絲。1、概述2、背景 金屬基復合材料與聚合物復合材料、陶瓷基復合材料 以及碳/碳復合材料一起構成了現(xiàn)代復合材料體系。 金屬基復合材料作為一種新型工程材料，具有比基體 金屬或合金更高的比強度、比模量、高溫性能等性能。作 為結構材料或特殊性能要求的材料，在航空、航天、軍事

2、 工業(yè)和民用工業(yè)中的具有無可替代的作為，并得到了廣泛 的應用。1、概述3、分類 基體基體增強體增強體2、性能特點較高的比強度與比鋼度，耐磨損優(yōu)良的導電、導熱性，高溫性能好高韌性和高沖擊性能，線膨脹系數(shù)小3、發(fā)展 金屬基復合材料真正的起步是在20世紀50年代末或60年代初。 美國國家航空和宇航局(NASA)成功地制備出W絲增強的Cu基復合材料，成為金屬基復合材料研究和開發(fā)的標志性起點。 隨后，對纖維金屬基復合材料的研究在20世紀60年代迅速發(fā)展起來。那時，主要的力量集中在以鎢和硼纖維增強的鋁和銅為基的系統(tǒng)。 3、發(fā)展 1978年B/Al復合材料在哥倫比亞航天飛機上應用； 3、發(fā)展 20世紀80年

3、代，金屬基復合材料迅速發(fā)展，開始注重顆粒、 晶須和短纖維增強金屬基復合材料，在汽車、體育用品等領域得到應用； 90年代后期，電子產(chǎn)品和技術迅速發(fā)展，低膨脹、高強度和高導熱性的金屬基復合材料在電子產(chǎn)品得到應用； 渦輪發(fā)動機的各個部件對于高溫高效性材料的不斷需求，觸發(fā)了對金屬基復合材科特別是鈦基材料的廣泛興趣的復蘇。 近年，功能和納米金屬基復合材料成為研究熱點。 4、應用 據(jù)預測, 2013年以前全球MMCs市場將保持5.9%的年增長率。根據(jù)應用領域不同, MMCs市場可細分為陸上運輸、電子/熱控、航空航天、工業(yè)、消費產(chǎn)品等5個部分。其中, 陸上運輸(包括汽車和軌道車輛)和高附加值散熱組件仍然是M

4、MCs的主市場, 用量占比分別超過60%和30%。 金屬基復合材料全球市場及展望(20042013年)4、應用MMCs在陸上運輸領域的應用 MMCs進入汽車行業(yè)的動力是它耐磨性和耐熱性高、重量輕的優(yōu)點，因此MMCs主要用于需要減輕重量的剎車系統(tǒng)和發(fā)動機系統(tǒng)。 汽車剎車鼓和剎車碟(a), 火車轉向架及剎車盤(b)碳化硅和氧化鋁加強MMCs制造的剎車轉子重量僅為一般材料的33 %60 %，同時，這種剎車轉子具有卓越的耐磨性，其使用期限甚至可以與車本身的壽命一樣長。4、應用MMCs在電子/熱控領域的應用 以鋁碳化硅(AlSiC)MMCs為代表的第二代熱管理材料，密度僅為Cu-W和Cu-Mo的1 /5

5、，可提供高熱導率及可調的低熱膨脹系數(shù)(CTE)，為電子封裝提供了高度可靠且成本經(jīng)濟的熱管理解決方案。 如果以產(chǎn)值排序，高產(chǎn)品附加值的電子/熱控領域是第一大MMCs市場，產(chǎn)值比例超過60%。AlSiC微處理器蓋板(a), AlSiC光電封裝基座(b)4、應用MMCs在航空航天領域的應用 MMCs最初發(fā)展的原動力來自于航空工業(yè)領域。 目前已用于軍機和民機的MMCs主要是鋁基和鈦基復合材料。NASA和DOD均在投資開發(fā)鈦基復合材料(TMC)噴氣渦輪發(fā)動機。 MMCs 也用在航天飛機和火箭上。NASA采用硼連續(xù)纖維增強的MMCs制成管材, 用作航天飛機的結構桁條, 性能十分優(yōu)越。 4、應用 MMCs在

6、其它領域的應用 MMCs的其它應用涵蓋制造業(yè)、體育休閑及基礎建設領域，既包括硬質合金、電鍍及燒結金剛石工具、Cu基及Ag基電觸頭材料等成熟市場，也包括TiC增強鐵基耐磨材料、Saffil纖維增強鋁基輸電線纜、B4C增強鋁基中子吸收材料等新興市場。 4、應用 低密度、高剛度和高強度的增強體顆粒加入到鋼鐵基體中，在降低材料密度的同時，提高了它的彈性模量、硬度、耐磨性和高溫性能。目前應用最多的是TiC顆粒增強鐵基復合材料，用作抗磨材料和高溫結構材料，性能明顯優(yōu)于現(xiàn)有的工具鋼。 超硬耐磨的TiC增強鐵基復合材料 MMCs雖然并不是一種具有劃時代意義的新材料，但它是一種能根據(jù)具體需要設計組分、性能的人工復合材料，一般MMCs均以輕合金為基體，因此具有重量輕、比彈性模量和比強度高的優(yōu)點，同時還具有高的疲勞抗力、耐磨抗力、優(yōu)良的熱穩(wěn)定性和傳熱能力，在交通運輸機械、高速機械以及電子、體育器材等領域均有較大的應用