1.复合材料的定义

复合材料是人们运用先进的材料制备技术将不同性质的材料组分优化组合而成的新材料。一般定义的复合材料需满足以下条件：

(1)复合材料必须是人造的,是人们根据需要设计制造的材料。

(2)复合材料必须由两种或两种以上化学、物理性质不同的材料组分,以所设计的形式、比例、分布组合而成,各组分之间有明显的界面存在。

(3)复合材料保持各组分材料性能的优点,并增加单一组成材料所不能达到的综合性能。

2.金属基复合材料的分类(www.daowen.com)

金属基复合材料是以金属及合金为基体的复合材料。有添加增强纤维、晶须、颗粒等增强的金属基复合材料;有金属基体中反应产生增强复合材料层板金属基复合材料等品种。这些金属基复合材料既保持了金属本身的特性,又具有复合材料的综合特性。通过不同基体和增强物的优化组合,可获得各种高性能的复合材料,具有各种特殊性能和优异的综合性能。不同类型的复合材料其性能特点有很大差别,下面介绍按增强物分类的各种类型复合材料的特点。

(1)连续纤维增强金属基复合材料。利用高强度、高模量、低密度的碳(石墨)纤维、硼纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维、金属合金丝等增强金属基体,通过基体、纤维类型、纤维排布方向、含量、方式等的优化设计组合,可获得各种高性能复合材料。在纤维增强金属基复合材料中纤维具有很高的强度、模量,是复合材料的主要承载体,增强基体金属的效果明显。基体金属主要起固定纤维、传递载荷、部分承载的作用。连续纤维增强金属因纤维排布有方向性,其性能有明显的各向异性,可通过不同方向上纤维的排布来控制复合材料构件的性能。在沿纤维轴向上具有高强度、高模量等性能,而横向性能较差,在设计使用时应充分考虑。连续纤维增强金属基复合材料要考虑纤维的排布、含量及均匀分布等,制造过程难度大、制造成本高。

(2)非连续增强金属基复合材料。由短纤维、晶须、颗粒为增强物与金属或合金基体组成的复合材料。增强物在基体中随机分布,其性能是各向同性的。非连续增强物的加入,明显提高了金属的耐磨、耐热性,提高了高温力学性能、弹性模量,降低了热膨胀系数等。非连续增强金属基复合材料最大的特点是可以用常规的粉末冶金、液态金属搅拌、液态金属挤压铸造、真空压力浸渍等方法制备并可用铸造、挤压、锻造、轧制、旋压等加工方法进行加工成形。制造方法简便,制造成本低,适合于大批量生产,在汽车、电子、航空、仪表等工业中有广阔的应用前景。

(3)层板复合材料。将两种或两种以上优化设计和选择的层板相互完全黏结在一起组成层板复合材料。它具有单一板材所难以达到的综合性能,如抗腐蚀、耐磨、抗冲击、高导热、导电性、高阻尼等性能特点。层板复合材料可由金属与金属板、金属与非金属板组合而成,品种繁多,可满足各种应用的需求。其中金属层板复合材料、金属-聚合物层板复合材料发展迅速,已有批量生产,逐渐发展成一类工程材料,在汽车、船舶、化工、仪表等工业中有广泛应用。

(4)自生增强金属基复合材料。在金属基体内通过反应、定向凝固等途径生长出颗粒、晶须、纤维状增强物组成自生金属基复合材料。