金屬基復(fù)合材料的應(yīng)用與發(fā)展

金屬基復(fù)合材料的應(yīng)用與發(fā)展

1非連續(xù)增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的發(fā)展過去的20年里，金屬基材料逐漸從軍事和國(guó)防領(lǐng)域滲透。目前，該公司已在許多領(lǐng)域開展了營(yíng)銷應(yīng)用，如陸路運(yùn)輸（車輛和火車）、熱管理、民用、工業(yè)、體育休閑行業(yè)，年銷售額為5000噸，年產(chǎn)量為20億元。這一擴(kuò)張是由于多年來一直沒有同時(shí)增加金屬材料的開發(fā)。相比于長(zhǎng)纖維連續(xù)增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料,顆粒、晶須等非連續(xù)增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料雖然在性能方面自嘆弗如,但是卻提供了更好的性價(jià)比和可加工性能,而這恰恰是實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的前提條件。受商業(yè)利益驅(qū)動(dòng),許多企業(yè)參與到非連續(xù)增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的研發(fā)進(jìn)程中,攻克了一系列具有挑戰(zhàn)性的技術(shù)難題,其中包括基體與增強(qiáng)體之間的相容性問題、界面表征與控制問題、可調(diào)控增強(qiáng)體空間分布的復(fù)合技術(shù)與二次加工技術(shù)等。這一切幫助確立了金屬基復(fù)合材料作為新材料和新技術(shù)的地位。但是,金屬基復(fù)合材料的未來發(fā)展仍然面臨很大的不確定性,既有可能持續(xù)擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域和市場(chǎng)規(guī)模,也有可能在其它材料和技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)下停滯甚至萎縮。本文將在綜述金屬基復(fù)合材料研究與應(yīng)用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,對(duì)其可預(yù)期的增長(zhǎng)點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行展望。2金屬基材料的應(yīng)用2.1非晶基復(fù)合材料這是一個(gè)長(zhǎng)期以來存在爭(zhēng)議的話題。從復(fù)合材料的定義出發(fā),凡是包含金屬相在內(nèi)的雙相和多相材料都可歸于金屬基復(fù)合材料,通常包括定向凝固共晶層片或纖維組織(如Al3Ni-Al,Al-CuAl,Ni-TaC,Ni-W)、雙相金屬間化合物層片組織(如γ-TiAl)、珠光體鋼、高硅鋁合金(Al-Si)等。以上材料習(xí)慣上被看作是金屬合金,而不是金屬基復(fù)合材料。然而最近出現(xiàn)并頗受關(guān)注的非晶/初晶復(fù)合組織(如Zr基非晶合金),有望幫助人們沖破傳統(tǒng)觀念的束縛——通過控制凝固和固態(tài)相變?cè)诜蔷Щw中原位(in-situ)形成的晶相可以發(fā)揮增韌/增塑的作用,從而為本征脆性的非晶合金開辟了實(shí)用化途徑。總之,采用復(fù)合的思想發(fā)展金屬材料具有巨大潛力,值得我們給以足夠的重視,而合金與復(fù)合材料的爭(zhēng)議本身卻無關(guān)緊要。本文涉及的仍然是比較狹義的金屬基復(fù)合材料,其增強(qiáng)體要么是從外部引入到金屬基體當(dāng)中(Ex-situ),要么是在金屬基體內(nèi)部由一至多種始終獨(dú)立存在的反應(yīng)物原位生成(In-situ)。通常,金屬基復(fù)合材料都是以包括顆粒、晶須、纖維等形態(tài)的陶瓷相作為增強(qiáng)體,但是作為特例,也有一些金屬基復(fù)合材料是以金屬相作為增強(qiáng)體,例如Cu–Mo和Cu–W材料。2.2mmcs的市場(chǎng)根據(jù)美國(guó)商業(yè)資訊公司(BCC)最新的商業(yè)調(diào)查結(jié)果,2008年全世界的MMCs(金屬基復(fù)合材料)市場(chǎng)總量達(dá)到4400t。這樣的市場(chǎng)蛋糕雖然還小,卻是由上百家各具特色的MMCs公司分享的,它們或者擁有獨(dú)家技術(shù)(如DWA公司的粉末冶金),或者以某種材料(如Alcan公司的鋁基MMCs)見長(zhǎng),或者專注于特定產(chǎn)品類型(如CPS公司的熱封裝基板)。據(jù)預(yù)測(cè),2013年以前全球MMCs市場(chǎng)將保持5.9%的年增長(zhǎng)率。根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域不同,MMCs市場(chǎng)可細(xì)分為陸上運(yùn)輸、電子/熱控、航空航天、工業(yè)、消費(fèi)產(chǎn)品等5個(gè)部分,如圖1所示。其中,陸上運(yùn)輸(包括汽車和軌道車輛)和高附加值散熱組件仍然是MMCs的主導(dǎo)市場(chǎng),用量占比分別超過60%和30%。2.2.1強(qiáng)高模量運(yùn)動(dòng)部件隨著能源和環(huán)境問題日益嚴(yán)峻,世界各國(guó)實(shí)行越來越嚴(yán)格的燃油效率標(biāo)準(zhǔn)和尾氣排放標(biāo)準(zhǔn),這迫使各汽車生產(chǎn)商采用輕質(zhì)的MMCs取代目前的鑄鐵和鋼,實(shí)現(xiàn)汽車輕量化的目的。一般認(rèn)為,汽車質(zhì)量每降低10%,燃油經(jīng)濟(jì)性就提高5%。而對(duì)于成本極端計(jì)較的汽車市場(chǎng),唯一能接受的只有鋁基MMCs。無論傳統(tǒng)的燃油汽車,還是混合動(dòng)力車,MMCs主要被用于那些需要耐熱耐磨的發(fā)動(dòng)機(jī)和剎車部件(如圖2所示的剎車件),如活塞、缸套、剎車盤和剎車鼓等;或者被用于那些需要高強(qiáng)高模量運(yùn)動(dòng)部件,如驅(qū)動(dòng)軸、連桿等。目前,在陸上運(yùn)輸領(lǐng)域消耗的MMCs中,驅(qū)動(dòng)軸的用量超過50%,汽車和列車剎車件的用量超過30%。MMCs驅(qū)動(dòng)軸在大型客車和卡車上盡顯優(yōu)勢(shì)。與傳統(tǒng)的鋼或鋁合金驅(qū)動(dòng)軸相比,MMCs驅(qū)動(dòng)軸可承受更高的轉(zhuǎn)速,同時(shí)產(chǎn)生較小的振動(dòng)噪聲。典型的6061/Al2O3/20p的比模量明顯高于鋼或鋁,因此大型客車和卡車可采用較長(zhǎng)的單根MMCs驅(qū)動(dòng)軸而無需增大軸徑和重量。事實(shí)上,用單根MMCs驅(qū)動(dòng)軸取代傳統(tǒng)的二件式鋼軸總成及所必需的支撐附件,減重效益高達(dá)9kg。剎車件是MMCs用量增長(zhǎng)最快的部分,年增長(zhǎng)率超過10%。相對(duì)于鑄鐵和鋼,Al2O3或SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料用作剎車材料的優(yōu)勢(shì)在于高達(dá)50%～60%的減重效益及高耐磨、高導(dǎo)熱等性能特點(diǎn),可使慣性力、油耗和噪音都得到下降。目前,美國(guó)汽車三巨頭克萊斯勒、福特、通用均在新車型中采用鋁基MMCs剎車盤和剎車鼓,例如通用在2000年發(fā)布的混合動(dòng)力車Precept,前后輪均裝配采用Alcan公司鋁基MMCs制造的通風(fēng)式剎車盤,該剎車盤質(zhì)量不到原來鑄鐵剎車盤的一半,而熱傳導(dǎo)率卻達(dá)3倍多,并消除了剎車盤和剎車鼓之間的腐蝕問題。世界范圍內(nèi),建設(shè)了許多高速鐵路和列車。其中德國(guó)ICE(InterCityExpress)列車尤其以第一次應(yīng)用MMCs剎車盤而著稱。ICE列車的剎車系統(tǒng)原來采用的是4個(gè)鑄鐵剎車盤,每個(gè)質(zhì)量達(dá)126kg。替換為AlSi7Mg/SiCp顆粒增強(qiáng)鋁基MMCs剎車盤后,每個(gè)質(zhì)量?jī)H為76kg,帶來重大的減重效益。2.2.2熱沉材料alsic如果以產(chǎn)值排序,高產(chǎn)品附加值的電子/熱控領(lǐng)域是第一大MMCs市場(chǎng),產(chǎn)值比例超過60%。目前,Cu-W和Cu-Mo等第一代熱管理材料仍然占據(jù)著市場(chǎng)主導(dǎo)地位。但是,微波電子、微電子、光電子和功率半導(dǎo)體器件的微型化及多功能化對(duì)熱管理特性提出了更高要求,需要低密度、高導(dǎo)熱、與半導(dǎo)體及芯片材料膨脹匹配,能夠達(dá)到最優(yōu)功率密度的新型基板和熱沉材料。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,可提供高熱導(dǎo)率(180～200W/mK)及可調(diào)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(jì)的熱管理解決方案。因此,AlSiC雖然進(jìn)入市場(chǎng)不久,但用量比例已經(jīng)突破10%,并仍將保持超過10%的年增長(zhǎng)率。AlSiC主要用作微處理器蓋板/熱沉、倒裝焊蓋板、微波及光電器件外殼/基座、高功率襯底、IGBT基板、柱狀散熱鰭片等。其中,無線通訊與雷達(dá)系統(tǒng)中的射頻與微波器件封裝構(gòu)成AlSiC目前最大的應(yīng)用領(lǐng)域,其第二大應(yīng)用領(lǐng)域則是高端微處理器的各種熱管理組件,包括功率放大器熱沉、集成電路熱沉、印刷電路板芯板和冷卻板、芯片載體、散熱器、整流器封裝等(如圖3所示)。AlSiC采用溶滲工藝制造,因?yàn)樘蓟桀w粒預(yù)制塊和溶滲鑄模都可針對(duì)最終產(chǎn)品形狀而設(shè)計(jì),因此可以實(shí)現(xiàn)低成本的凈成形(net-shape)或近凈成形制造,所得產(chǎn)品不需要進(jìn)一步加工,或只需要很少的加工。并且近凈成形工藝可方便地增加功能選項(xiàng),從而滿足定制設(shè)計(jì)要求,例如微波封裝組件可將好的氣密性和熱管理特性集于一身。2.2.3鋁基mmcs的應(yīng)用MMCs最初發(fā)展的原動(dòng)力來自于航空工業(yè)領(lǐng)域。目前已用于軍機(jī)和民機(jī)的MMCs主要是鋁基和鈦基復(fù)合材料。DWA公司最早發(fā)展了粉末冶金制備MMCs的技術(shù)路線并保持領(lǐng)先地位至今。DWA量產(chǎn)的第一個(gè)產(chǎn)品是洛克希德公司的機(jī)載電氣設(shè)備支架,該擠壓態(tài)復(fù)合材料由6061/SiC/25p,替代原有的7075T6態(tài)鋁合金擠壓件,減重達(dá)17%?？傆?jì)有超過3000m的該種復(fù)合材料型材在各種洛克希德飛機(jī)上服役。DWA公司鋁基MMCs的后續(xù)應(yīng)用案例包括F-16戰(zhàn)隼輕型戰(zhàn)斗機(jī)的腹鰭和加油口蓋板,Boeing777客機(jī)Pratt&Whitney4084、4090和4098發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇導(dǎo)向葉片,AC-130武裝直升機(jī)的武器掛架,V-22魚鷹式傾斜旋翼直升機(jī)和F/A-18E/F超級(jí)大黃蜂戰(zhàn)斗機(jī)的液壓系統(tǒng)分路閥箱。此外,SiC鋁基MMCs在航天領(lǐng)域也已經(jīng)過實(shí)用驗(yàn)證,例如波導(dǎo)天線、支撐框架及配件、熱沉等。以上應(yīng)用不但克服了原有材料的重大缺陷,同時(shí)也帶來明顯的減重效益。1998年,鈦基復(fù)合材料進(jìn)入航空市場(chǎng),當(dāng)時(shí)大西洋研究公司(AtlanticResearchCorporation)的鈦基MMCs接力器活塞出現(xiàn)在Pratt&WhitneyF119燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的材料采購(gòu)單上。F119發(fā)動(dòng)機(jī)為洛克希德/波音聯(lián)合研制的F-22猛禽戰(zhàn)斗機(jī)提供動(dòng)力。2.2.4b4cp/al復(fù)合材料在鋁合金管道MMCs的其它應(yīng)用涵蓋制造業(yè)、體育休閑及基礎(chǔ)建設(shè)領(lǐng)域,既包括硬質(zhì)合金、電鍍及燒結(jié)金剛石工具、Cu基及Ag基電觸頭材料等成熟市場(chǎng),也包括TiC增強(qiáng)鐵基耐磨材料、Saffil纖維增強(qiáng)鋁基輸電線纜、B4C增強(qiáng)鋁基中子吸收材料等新興市場(chǎng)。這些新興市場(chǎng)的表現(xiàn)在很大程度上決定著MMCs的未來增長(zhǎng)點(diǎn)。鐵基復(fù)合材料的制備和應(yīng)用是提高鋼鐵材料性能的重要研究方向。低密度、高剛度和高強(qiáng)度的增強(qiáng)體顆粒加入到鋼鐵基體中,在降低材料密度的同時(shí),提高了它的彈性模量、硬度、耐磨性和高溫性能,可應(yīng)用于切削、軋制、噴丸、沖壓、穿孔、拉拔、模壓成型等工業(yè)領(lǐng)域。目前應(yīng)用最多的是TiC顆粒增強(qiáng)鐵基復(fù)合材料,例如注冊(cè)商標(biāo)為Ferro-TiC?,Alloy-TiC?和Ferro-Titanit?的鋼基硬質(zhì)合金,用作抗磨材料和高溫結(jié)構(gòu)材料,性能明顯優(yōu)于現(xiàn)有的工具鋼(如圖4所示的材料)。為支撐傳統(tǒng)的高架輸電用鋼芯鋁絞線的質(zhì)量,需要造昂貴的輸電塔,這促使人們開發(fā)高強(qiáng)、低密度導(dǎo)線。據(jù)報(bào)道,3M公司開發(fā)的氧化鋁纖維增強(qiáng)鋁基MMCs(Al/Saffil)導(dǎo)線,用于取代現(xiàn)有鋁絞線的鋼芯,經(jīng)測(cè)試比強(qiáng)度提高2～3倍,電導(dǎo)提高4倍,熱膨脹降低一半,腐蝕性也降低。雖然新型MMCs導(dǎo)線的價(jià)格較貴,但是可以降低建造支撐塔成本的15%～20%,并且可以提高輸電能力并降低電耗(如圖5)。核能是世界各國(guó)應(yīng)對(duì)能源和環(huán)境壓力的必然選擇。為確保安全,貯存及運(yùn)輸高放射性廢核燃料的容器在核防護(hù)的同時(shí)還必須具有耐久可靠的機(jī)械性能。B4Cp/Al是一種新型MMCs,具有優(yōu)異的中子吸收性能,是唯一可用于廢核燃料貯存和運(yùn)輸?shù)慕饘倩鶑?fù)合材料(如圖6)。目前,已有BorTecTM,METAMICTM和Talbor?等多種B4Cp/Al材料獲得美國(guó)核能管理委員會(huì)(NRC)核準(zhǔn),可以用于制造核廢料貯存桶的中子吸收內(nèi)膽、廢燃料棒貯存水池的隔板等。2.3多功能金屬基復(fù)合材料在國(guó)防與軍民領(lǐng)域的應(yīng)用前景展望實(shí)際上,MMCs應(yīng)用廣度、生產(chǎn)發(fā)展的速度和規(guī)模,已成為衡量一個(gè)國(guó)家材料科技水平的重要標(biāo)志之一。以用量計(jì)算,美國(guó)、歐洲、日本是位列前三的MMCs消費(fèi)大國(guó),超過總質(zhì)量2/3的MMCs為其所用,這與它們作為發(fā)達(dá)國(guó)家的地位相符。我國(guó)尚未形成金屬基復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與軍用標(biāo)準(zhǔn)。目前僅少數(shù)研制單位具有小批量的配套能力,雖然品種、規(guī)格單一,但仍然為國(guó)防和軍工建設(shè)提供有力的支撐。輕質(zhì)高強(qiáng)多功能金屬基復(fù)合材料在航天、航空、國(guó)防先進(jìn)武器等軍事領(lǐng)域的應(yīng)用具有不可替代性,是典型的軍民兩用新材料。也正是由于金屬基復(fù)合材料特殊的國(guó)防應(yīng)用背景,國(guó)外對(duì)核心技術(shù)和產(chǎn)品嚴(yán)格保密。隨著我國(guó)在空間技術(shù)、航天航空、高速交通、通訊電子等領(lǐng)域的綜合實(shí)力的提升,對(duì)高性能金屬基復(fù)合材料的需求日益增加,例如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)零部件、高速列車制動(dòng)系統(tǒng)、電子封裝及核廢燃料輻射防護(hù)等。近年來,覷覦中國(guó)的MMCs巨大的市場(chǎng)空間,西方一些MMCs公司在中國(guó)建立了若干合資或獨(dú)資企業(yè),但是并沒有、也不可能轉(zhuǎn)移相關(guān)技術(shù)。為了避免受制于人,必須盡快提升我國(guó)自主的MMCs生產(chǎn)和應(yīng)用水平。3新一代mmcs的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化當(dāng)代MMCs的結(jié)構(gòu)和功能都相對(duì)簡(jiǎn)單,而高科技發(fā)展日益要求MMCs能夠滿足高性能化和多功能化的挑戰(zhàn),因此新一代MMCs必然朝著“結(jié)構(gòu)復(fù)雜化”的方向發(fā)展。下面對(duì)已經(jīng)初露端倪的一些研究前沿和趨勢(shì)進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹,希望能夠?qū)?guó)內(nèi)從事MMCs研究和開發(fā)的同行們有所啟發(fā)。3.1形狀、尺寸、連接形式和對(duì)稱金屬基復(fù)合材料的性能不僅取決于基體和增強(qiáng)體的種類和配比,更取決于增強(qiáng)體在基體中的空間配置模式(形狀、尺寸、連接形式和對(duì)稱性)。傳統(tǒng)上增強(qiáng)體均勻分布的復(fù)合結(jié)構(gòu)只是最簡(jiǎn)單的空間配置模式,而近年來理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果都表明,在中間或介觀尺度上人為調(diào)控的有序非均勻分布更有利于發(fā)揮設(shè)計(jì)自由度,從而進(jìn)一步發(fā)掘MMCs的性能潛力、實(shí)現(xiàn)性能指標(biāo)的最優(yōu)化配置,是MMCs研究發(fā)展的重要方向。3.1.1多元增強(qiáng)體的耦合作用多元復(fù)合強(qiáng)化(混雜增強(qiáng))的研究理念逐漸引起研究者的更大興趣。通過引入不同種類(例如TiB和TiC混雜增強(qiáng)鈦基MMCs)、不同形態(tài)(例如晶須和顆粒混雜增強(qiáng)鎂基基MMCs)、不同尺度(雙峰SiC顆粒增強(qiáng)鋁基MMCs)的增強(qiáng)相,利用多元增強(qiáng)體本身物性參數(shù)不同,通過相與相、以及相界面與界面之間的耦合作用呈現(xiàn)出比單一增強(qiáng)相復(fù)合條件下更好的優(yōu)越性能。3.1.2增強(qiáng)體體表面增強(qiáng)機(jī)理隨增強(qiáng)體含量些微增大,MMCs的強(qiáng)度和韌性/塑性存在著相互倒置關(guān)系,即強(qiáng)度的提高伴隨韌性/塑性的降低。通過將非連續(xù)增強(qiáng)MMCs分化區(qū)隔為增強(qiáng)體顆粒富集區(qū)(脆性)和一定數(shù)量、一定尺寸、不含增強(qiáng)體基體區(qū)(韌性),這些純基體區(qū)域作為韌化相將會(huì)具有阻止裂紋擴(kuò)展、吸收能量的作用,從而使MMCs的損傷容限得到提高。與傳統(tǒng)的均勻分散的MMCs相比,這種新型的復(fù)合材料具有更好的塑性和韌性。3.1.3復(fù)合材料的用量層狀金屬基復(fù)合材料在現(xiàn)代航空工業(yè)中的應(yīng)用十分廣泛,如用作飛機(jī)蒙皮的GLARE層板是由玻纖增強(qiáng)樹脂層與鋁箔構(gòu)成的層狀鋁基復(fù)合材料,在A380上的用量達(dá)機(jī)體結(jié)構(gòu)質(zhì)量的3%以上。在微米尺度上,受自然界生物疊層結(jié)構(gòu)達(dá)到強(qiáng)、韌最佳配合的啟發(fā),韌脆交替的微疊層MMCs研究越來越引起關(guān)注,主要包括金屬/金屬、金屬/陶瓷、金屬/MMCs微疊層材料,主要目的是通過微疊層來補(bǔ)償單層材料內(nèi)在性能的不足,以滿足各種各樣的特殊應(yīng)用需求,如耐高溫材料、硬度材料、熱障涂層材料等。3.1.4多功能化建筑材料的研究多孔金屬泡沫是近幾十年發(fā)展起來的一種結(jié)構(gòu)功能材料,作為結(jié)構(gòu)材料,它具有輕質(zhì)和高比強(qiáng)度的特點(diǎn);作為功能材料,它具有多孔、減振、阻尼、吸音、散熱、吸收沖擊能、電磁屏蔽等多種物理性能,由于其滿足了結(jié)構(gòu)材料輕質(zhì)多功能化及眾多高技術(shù)的需求,已經(jīng)成為交通、建筑及航空航天等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。目前研究較多的是泡沫鋁基復(fù)合材料,大致可分為兩個(gè)范疇:一是泡沫本身是含有增強(qiáng)體的鋁基復(fù)合材料,二是泡沫雖然由純鋁基體構(gòu)成,但在其孔洞中引入粘彈性體、吸波涂料等功能組分。3.1.5金屬基復(fù)合材料為了更有效地發(fā)揮陶瓷增強(qiáng)體的高剛度、低膨脹等的特性,除了提高金屬基復(fù)合材料中的陶瓷增強(qiáng)體含量外,另一種有效的作法是使陶瓷增強(qiáng)體在基體合金中成為連續(xù)的三維骨架結(jié)構(gòu),從而以雙連續(xù)的微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來達(dá)到這一目的。3.2結(jié)構(gòu)功能一體化及多功能響應(yīng)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,對(duì)金屬材料的使用要求不再局限于機(jī)械性能,而是要求在多場(chǎng)合服役條件下具有結(jié)構(gòu)功能一體化和多功能響應(yīng)的特性。在金屬基體中引入的顆粒、晶須、纖維等異質(zhì)材料,既可以作為增強(qiáng)體提高金屬材料的機(jī)械性能,也可以作為功能體賦予金屬材料本身不具備的物理和功能特性。3.2.1新一代電子封裝材料隨著微電子技術(shù)的高速發(fā)展,微處理器及半導(dǎo)體器件的最高功率密度已經(jīng)逼近1000W/cm2,在應(yīng)用中常常因?yàn)檫^熱而無法正常工作。散熱問題已成為電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的技術(shù)瓶頸之一。新一代電子封裝材料的研發(fā)主要以高熱導(dǎo)率的碳納米管、金剛石、高定向熱解石墨作增強(qiáng)相。其中,金剛石可以人工合成且不存在各向異性,將金剛石與Cu,Al等高導(dǎo)熱金屬?gòu)?fù)合可以克服各自的不足,可望獲得高導(dǎo)熱、低膨脹、低密度的理想電子封裝材料。3.2.2金屬基復(fù)合材料低熱膨脹MMCs具有優(yōu)異的抗熱沖擊性能,在變溫場(chǎng)合使用時(shí)能夠保持尺寸穩(wěn)定性,因此在航天結(jié)構(gòu)件、測(cè)量?jī)x表、光學(xué)器件、衛(wèi)星天線等工程領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。據(jù)研究報(bào)道,在金屬基體中添加具有較低熱膨脹系數(shù)、甚至負(fù)熱膨脹系數(shù)的增強(qiáng)體作為調(diào)節(jié)MMCs熱膨脹系數(shù)的功能組元,例如β-鋰霞石(Li2O·Al2O3·2SiO2)、鎢酸鋯(ZrW2O8)、準(zhǔn)晶(Al65Cu20Cr15)等,可以有效地降低復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)。相信隨著研究的逐漸深入和完善,這種近零膨脹的金屬基復(fù)合材料很快將成功應(yīng)用于實(shí)踐。3.2.3化學(xué)改性原理在實(shí)際應(yīng)用中,不但要求高阻尼材料具有優(yōu)異的減振與降噪性能,而且要求輕質(zhì)、高強(qiáng)的結(jié)構(gòu)性能。然而,二者在金屬及其合金中通常是不兼容的。因此MMCs成為發(fā)展高阻尼材料的重要途徑,即通過引入具有