铝基复合材料的应用

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铝基复合材料的应用

作者：陆蓉蓉廉政李少斌马庆

来源：《科学与财富》2015年第13期

摘要：综述了近年来铝基复合材料在各领域所获得的一系列成功应用，并较为详尽地介

绍了它们的具体应用情况以及对相关产品与装备所产生的积极作用，分析和展望了该种复合材料的研究。

铝基复合材料的研究始于上个世纪的50年代，铝基复合材料所展现的优异的比强度、比刚度以及优良的高温力学性能、低的热膨胀系数、优良的耐磨性得到了人们的关注，成为了金属基复合材料研究开发的重点方向。

早期铝基复合材料多使用与航天航空以及军事领域等先进技术领域，在民用领域应用较少，自上世纪80年代起，随着技术的突破，出现了短纤维以及颗粒增强铝基复合材料等廉价的增强材料，铝基复合材料逐渐的并被广泛的运用到了工业领域以及民用领域。

1 铝基复合材料的应用

1.1 航空、航天以及军事工业上的应用

铝基复合材料由于自身一些性能的优点，在航空、航天以及军事工业领域得到了较为广泛的运用。早在上世纪80年代，碳化硅增强铝基薄膜便被成功的应用到飞机上[1]，铝基复合薄膜在航空航天、军事领域应用较多。如在美国国防部的支持下，DWA复合材料公司与洛克希德马丁公司及空军合作，通过粉末冶金的方法制备了6092/SiC/17.5p复合材料[2-4]，代替原有的2214铝合金蒙皮，使得F-16战斗机的寿命提高了数百小时；同样，DWA公司的

6061/SiC/25p复合材料仪表支架已应用于承载 Lockheed飞机上的电子设备[5]。采用碳化硅颗粒增强铝基复合材料（2009/SiC/15p）代替铝青铜制备的液压制动器缸体，目前已投入到军用V-22型鱼鹰直升机、F-18“大黄蜂”战斗机上，不仅减轻了质量、降低了热膨胀系数，而且还提高疲劳极限[6]；再如AMC公司采用高能球磨粉末冶金法制备出高刚度、耐疲劳的碳化硅颗粒增强铝基（2009/SiC/15p）复合材料已经成功运用到了美国Eurocopter公司所生产制造的两种型号的新型直升机，这种材料不仅提高了直升机旋翼连接件的刚度（和铝合金相比，刚度提高了30%），和原有的钛合金相比重量下降了25%，零件的使用寿命也提高了5倍。

1.2交通运输方面的应用

交通运输工具是铝基复合材料最为重要的民用领域之一，被广泛用于制造轻质的连杆活塞等。铝基复合材料最早成功运用到交通运输工具上在日本，日本丰田汽车在1983年将柴油机的活塞由镍铸铁内衬套换成了5%氧化铝短纤维增强铝基复合材料，取得了很好的减重效果，而且活塞的导热率也提高了三倍，热疲劳寿命明显延长被广泛运用在汽车领域上。Honda公司