1.界面结构和性质

纤维增强金属基复合材料的性能在很大程度上取决于复合材料的界面结构和性质，而复合材料的界面结构和性质除与所选择的增强纤维和基体金属性质有关外，复合材料的制造过程和工艺参数对界面结构有决定性的影响。因为纤维增强金属基复合材料的制备在高温下进行，在制备过程中纤维与基体金属将会发生不同程度的界面反应。严重的界面反应会导致纤维的损伤、形成界面反应脆性物和强界面结合，导致复合材料性能大幅度下降。此外，很多纤维与液态金属的浸润性差，难以复合在一起。因此要制备出主性能纤维增强金属基复合材料首先必须解决防止纤维与金属界面反应和改善纤维与金属的浸润性。解决这两个技术关键的主要途径有：

（1）纤维表面涂层处理　用化学气相沉积（CVD），化学镀、离子镀、电镀、有机金属溶液法等表面涂层处理方法在每根纤维表面涂覆上一层薄而均匀的陶瓷（TiC、SiC、B4C、BN、SiO2等）或金属（Ni、Cu、Cr、Ta、Mo等）涂层，改善纤维与液态金属的浸润性和构成界面反应阻挡层，阻止纤维与金属在高温下相互作用。例如，用化学气相沉积法在碳纤维表面沉积厚度约为10nm的Ti/B涂层，有效地改善了碳纤维与液态铝的浸润性和阻止纤维与金属的界面反应，制备出高性能的碳/铝复合材料。

（2）采用特殊的制备装置和合适的工艺参数　利用高压将液态金属强行压入纤维之间形成复合材料是解决纤维与金属浸润性差的又一有效方法。同时严格控制工艺参数——液态金属温度、纤维预制件预热温度、浸渍压力和冷却速度，可以防止严重的界面反应，获得高性能纤维增强金属基复合材料。例如，已采用真空压力液态金属浸渍装置及其工艺制备出高性能的金属基复合材料。

（3）添加合金元素　在基体金属中添加合适的合金元素，如在Al中加入Ti、Zr和稀土元素等改善液态金属与纤维的浸润性和阻止金属与纤维的界面反应。这种方法简单实用。

2.制备方法

（1）热压法（扩散粘结法）　将预先复合好的复合丝、复合织物或连续长纤维按设计的含量和纤维排布方向和与基体合金箔交替叠层排布，置于金属、陶瓷或石墨模具中，在惰性气氛或真空中加热加压，将金属压入纤维或预制复合丝、复合织物之间，形成金属基复合材料零件或板。热压温度一般选在基体金属的液—固两相区。在确保能完全复合的情况下热压温度尽量选择低，以避免发生严重的界面反应。热压用的复合丝或复合织物可用液态金属浸渍法或等离子喷镀法制备。此法受设备和模具的限制只能做一些形状简单、尺寸较小的复合材料零件，制造成本较高。(www.daowen.com)

（2）真空压力浸渍法　将连续长纤维或短纤维按复合材料零件所要求的纤维含量和排布方向和先做成预制件，放入精密铸造壳型或金属模具，在真空压力浸渍设备中加热，同时熔化基体金属。当预制件加热到预定的温度和基体金属熔体也达到预定的加压浸渍温度时，通过外加惰性气体将金属液体压渗入纤维预制件中。为了使金属容易浸渗入纤维之间，可通过纤维表面处理或基体金属合金化，以改善纤维与液态金属的浸润性。为了避免发生严重的界面反应，合理地选择工艺参数十分重要。此法可直接制造形状复杂的金属基复合材料零件，是一种很有前途、成本较低的制造方法。

（3）挤压铸造法　挤压铸造法被认为是金属基复合材料最有效的制造方法之一。也是目前能高效率、批量生产纤增强金属基复合材料零件的主要制造方法。该方法工艺过程是先将长纤维或短纤维加入合适的粘结剂制成预制件，放入并固定在压机上预热到一定温度的模子中，浇入液态金属，随即用压机压头加压（约150～300MPa），将液态金属强行压渗入纤维，制成金属基复合材料零件。全过程在几分钟内完成。液压金属在高压下凝固，组织致密，无气孔，制成的零件性能良好，还可将纤维局部排布，制成部分纤维增强金属复合零件。由此法生产效率高、成本较低，可形成自动生产线，进行批量生产。此法大批量生产氧化铝短纤维增强铝基复合材料活塞，就是一个成功的实例。

（4）液态金属浸渍法　先对纤维表面进行涂层处理，然后制成预制件置于模具中，用真空吸铸、离心铸造或重力铸造等方法使液态金属渗入纤维预制中形成金属基复合材料零件。此法的关键是纤维的表面涂覆处理，改善或提高液态金属与纤维的浸润。有机金属溶液可在每根纤维表面形成薄而均匀、在空气中稳定的涂层，是一种有效的纤维表面处理方法。

对于短纤维增强金属复合材料除了可用挤压铸造法制成零件外，也可先将短纤维金属复合材料做成锭坯，然后用常规的热加工方法——锻造、挤压、轧制做成金属基复合材料管、型材和板等，也可精密模锻成零件。

金属基复合材料的制造成本一般很高，纤维增强金属基复合材料的制造方法和工艺仍是重要的研究课题，有效的制备方法和工艺将会有力地推动纤维增强金属基复合材料的发展。