复合材料是一种多相材料,可由金属材料、无机非金属材料和高分子材料复合而成。它是采用物理或化学的方法,使两种或两种以上材料在相态与性能相互独立的形态下共存于一体中,从而提高材料综合性能或得到新性能。随着高新技术产业快速发展,对复合材料结构轻量化及更高性能的需求不断增加。以金属基复合材料(MMC)、聚合物基复合材料(PMC)、陶瓷基复合材料(CMCs)为代表的轻质复合材料应用前景十分广阔。
金属制造产业作为支柱产业,其高端设备、基础构件的高性能需求带动了金属基复合材料的快速发展。今天为大家简要介绍金属基复合材料有哪些常用的增强方式。
金属基复合材料(MMC)
金属基复合材料是以金属为基体,以颗粒、晶须、纤维为增强相,通过不同的制备方法制备而出的新材料。
颗粒增强金属基复合材料是通过在金属基体中添加微小颗粒来获得增强效果的。这些颗粒通常是高硬度的陶瓷成分,如碳化硅或氧化铝。它们的作用是提高材料的强度和耐磨性,赋予金属基体坚韧特性。颗粒的分布和尺寸可以根据需求进行调整,以确保材料在不同条件下具有适当的性能。这种复合材料具有更高的抗疲劳能力和耐高温性能。
短纤维/长纤维增强金属基复合材料是一种通过嵌入纤维来增强金属基体强度的复合材料。这些纤维通常包括碳纤维、玻璃纤维等,能够提高材料的刚度和耐冲击性。纤维的长度和方向会影响材料的性能,可以根据需要选择最佳组合。短纤维增强金属基复合材料更加灵活,适用于制造形状复杂的产品,而长纤维增强金属基复合材料则具有更高的结构强度。这类复合材料在制造航空、航天和汽车部件上表现出色。
层状金属基复合材料将不同金属和材料组合在一起,形成多层结构。这种结构允许材料在各个层次上展现不同的性能,如材料外层具有高耐热性,而内层则具有高强度。这种特点使它具有很高的灵活性,能够根据具体需求进行定制,非常适用于机械制造。通过调整各层的厚度和材料组合,层状金属基复合材料可以用于制造需要具备多种特性的部件,如散热器、冷却系统和高温机械的零部件。
纤维编织增强金属基复合材料是将连续的纤维编织成复杂结构,然后嵌入金属基体。这种方式为材料提供了更高的结构强度和柔韧性。这类复合材料适用于制造需要具备较高抗冲击性和耐磨性的部件,因为编织结构可以分散应力,防止材料破裂。修改纤维编织方式能够灵活调整材料特性,以适应各种需求。这类复合材料广泛应用于汽车、航空航天设备和高性能机械的零部件制造。