5.2.3　金属基晶须增强复合材料的应用

1）航空航天领域

金属基复合材料在航空航天、地面运输、热管理以及工业部门等多种行业中的应用正在增加。其中，航空航天和地面运输领域对轻质高强多功能替代材料日益增长的需求，是金属基复合材料市场扩大的主要驱动力之一。以铝基复合材料为例，晶须和纤维增强铝基复合材料具有质量轻、比强度高等良好的综合性能，但成本高、制备工艺复杂，发展和应用有限。在早期的金属基复合材料研究发展中，航空、航天、武器等军事技术的需求对晶须增强的金属基复合材料起到了巨大的推动作用，用来制作直升机部件、飞机架构、飞机起落架、支架、壳体、挡板、推杆加强筋，还可制造轻质装甲、导弹飞翼、旋翼、机翼、尾翼、空间壳体等，在火箭、导弹、喷气发动机等方面有广泛的应用，特别是用作导电复合材料和电磁波屏蔽材料。目前，用于军用飞机的Al合金及一般钢材被先进的Ti合金及高分子基复合材料所取代，进一步还需要发展碳纤维增强复合材料或Al基复合材料，硼纤维增强铝支杆应用于太空轨道舱。

2）民用领域

以晶须增强的金属基复合材料，以Fe基、Al基、Ti基以及Mg基合金作为力学材料的主体，构成了系列结构材料，其主要功能是承担负载（如火车、汽车、飞机），用于汽车中的发动机汽缸活塞、喷油嘴部件、制动装置、推杆、框架、弹簧和活塞杆、活塞环等；在体育器械方面用作网球拍滑雪板、滑雪台架、钓竿、高尔夫球杆、自行车和摩托车车架等；在纺织业中可用来制造梭子，用于切割工具、模具、铸件、发动机阀、飞机燃料泵、电路开关接触垫片材料等；在建筑、桥梁等领域也有较多的应用。

3）电子电气领域(https://www.daowen.com)

金属基复合材料的最重要应用是在电子封装方面的应用。例如，由碳化硅增强的铝，在电子工业常称为Al/SiC，目前正在应用于生产汽车和电动车的电源零件、微处理器盖等大容量产品部件；应用于封装的金属基复合材料是碳纤维增强的铝和铜、氧化铍粒子增强铍和硅/铝，优点是高硬度、高热导率和低密度与热膨胀系数；连续纤维增强很多的金属基复合材料的最大优点是性能超过聚合物基复合材料，输电线路用金属基复合材料。

4）晶须增强金属基复合材料的二次加工和应用

晶须增强金属基复合材料二次加工，一般采用热挤压、热轧制和热旋压等手段。对晶须增强金属基复合材料的二次加工研究和应用，在美国和日本开展较早，发展较成熟，已可将它和金属材料一样进行各种成型加工，并在很多方面得到应用。如Al2O3陶瓷/金属复合材料，可分为以下几种：①高强网络Al2O3陶瓷/金属复合材料，网络Al2O3陶瓷/金属材料主要应用在三维方面，Al2O3陶瓷与金属基体形成网格交互，连锁反应有效地克服了材料内部的轴向、横向缺陷，能够有效地提高高温耐性、冲击耐性等；②耐磨Al2O3陶瓷/金属复合材料，Al2O3陶瓷颗粒引入合金体系中，能过有效地提高材料的耐磨性能，镁铝合金材料由于熔点较低，不能有效地与Al2O3陶瓷颗粒实现共熔，所以经常用于钢铁材料中，在高温作用下实现二者的共熔，提高颗粒的界面结合力；③耐蚀Al2O3/金属复合材料，Al2O3陶瓷具有极强的化学耐性和较好的热稳定性，与各类物质如碳化物和氮化物等均不发生反应，常用于金属样品的表面涂层材料，有效地实现金属样品与周围环境的隔绝，极度提高金属样品的耐受性能；④涂层Al2O3/金属复合材料，常见的Al2O3陶瓷表面涂层使用方法有电沉积、激光膜覆、融渗法等。

从应用领域来看，地面运输终端在价值和数量方面占据了最大的市场份额；从材料方面来看，铝基复合材料由于更好的性能和相对较低的生产成本应用领域最广，市场份额最大；从地区分布来看，北美预计将是金属基复合材料市场规模最大、增长最快的区域。