铝基材料的研究与应用
铝基复合材料介绍
铝基复合材料，泛指以铝合金为基体（连续体）的复合材料，品种众多，功能各异。从 复合材料品种来分，主要分两大类：陶瓷颗粒增强铝基复合材料；纤维以及晶须增强的铝基 复合材料，当然，两者也经常混合在一起作为增强项以提供更为优异的性能。更多的时候， 是从材料功能及应用领域来分类的。下面介绍法迪公司目前提供的品种：
Alvaco 采用内部真空的薄壁球状陶瓷颗粒替代传统实心颗粒，并添加短碳纤维、短陶 瓷纤维增韧，浸渗铝合金液体后成形。材料典型特点：
1. 密度小：材料密度 1.4-1.6，典型 1.5（视其中加入的其它增强相而定），约为 铝合金的一半；
2. 机械加工性能得到大幅提升：可攻丝、可铣曲面，加工性能类似 7 系铝合金， 这是传统陶瓷颗粒增强材料无法做到的；
极限抗拉强度 曲服强 断裂伸长率
（MPa）
度(MPa)
(%)
弹性模量 (GPa)
洛氏硬 度(HRB)
10#陶瓷增强铝合金
338
303
1.2
86.2
73
20#陶瓷增强铝合金
359
338
0.4
98.6
77
注：基体合金为 ZL102，金属模铸造，T6 热处理。挤压铸造指标略高。
典型应用：
1. 用于制造刹车盘、刹车鼓、制动卡钳、缸套、悬架臂、车架、曲轴箱等结构件， 替代钢材可减重一半以上。
左图为 Alvaco 的晶相 图，球形的是氧化铝陶瓷中 空微珠，内真空。白色为铝 合金。
材料指标典型值：
抗弯强度：95MPa；
弹性模量：85GPa；
剪切模量：34GPa；
热导率：90W/mK；
热膨胀系数：8.5ppm；
电阻率：30µOhm-cm；
颗粒增强铝基复合材料的研究与进展
颗粒 利用 率低
ｌ １
轧 制件
工 艺复 杂 润 湿 性 好 燃 气涡轮 机 ；热 交换机 ；耐 热
增 强体 分布 均匀 元 件；切 削工具
即得 到所需 的复合材料 。用该方法制备 的颗粒与铝基体之 于形状和尺寸都不相同的各种颗粒 ， 对 于颗粒增强铝基 复合材 料的 浇注 ， 间的润湿性好 ， 粒 子分布均匀 ， 且制备设备 简单 ， 成本低 廉 ， 能够大 可设计性有 了很大的提高。 同时 ， 粉末冶金法存在不少独特 的优点 ， 规模生产 。 现在 ， 成熟 的半 固态搅拌铸造法 主要应用于微米级颗粒 ， 制备 的复合材料颗粒分布均匀 、 组织细密 ， 不易出现偏析和偏聚 ； 烧 对 于亚微米级和纳米级颗粒 ， 搅拌铸造法还 比较难控制其在铝液 中 结 温度 比金属 的熔点 低 ， 减 轻了界面之 间的反 应 ， 减少 了化合物 的 此方法金属液处于半 固态 ， 粘度 比较大 ， 易形 生成 ， 提高了产 品的精度 。 在航天领域 ， 英 国航天金属基复合材料公 的均匀分布㈣。同时 ， 成 团聚现象 ， 导致复合材料的相关性能降低 。齐海波等采用半 固态 司（ Ａ ＭＣ ） 采用高能球磨 粉末冶金法成功研 制出碳化硅 颗粒增强 铝 搅拌挤压铸造方法制备出 Ｓ ｉ Ｃ复合材料制动盘 ， 与传统 Ｈ Ｔ ２ ５ ０铸铁 基（ ２ ０ ０ ９ ／ Ｓ ｉ Ｃ ／ １ ５ ｐ ） 复合材 料 ， 用此材料 制造 的直 升机旋翼 系统连 接 该新 型制动盘热膨胀系数更小 、 导热性能更好 、 质量也 用模锻件 已成功应用于欧直公司生产 的新 型直升机旋翼上 。 该材料 制 动盘相 比， 不仅延长 了制动盘 的使用周期 ， 也节约了成本㈣。 与铝合金相 比， 弹性模量提高约 ４ ０ ％， 构建刚度提高约 ３ ０ ％， 寿命提 更轻 ，
石墨烯增强铝基复合材料的研究进展
石墨烯增强铝基复合材料的研究进展石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化的二维晶格构成的新型材料，具有优异的导热、导电、机械强度和化学稳定性等特性，因此在材料科学领域备受关注。
铝基复合材料因其轻质、高强度和耐腐蚀等优点，被广泛应用于航空航天、汽车制造、电子器件等领域。
将石墨烯与铝基复合材料结合起来，可以在保持其优良性能的基础上进一步提高其性能，因此石墨烯增强铝基复合材料的研究备受关注。
本文将从石墨烯增强铝基复合材料的制备方法、性能表征以及应用领域等方面进行综述，以期为相关领域的研究提供参考。
制备石墨烯增强铝基复合材料主要有机械合金化、电化学沉积、湿法共沉淀和热压等多种方法。
机械合金化是将石墨烯和铝粉通过球磨混合，然后进行热压成型得到复合材料。
这种方法简单易行，但由于石墨烯具有高度的层间结合力，很难与金属基体充分接触，从而影响复合材料的性能。
电化学沉积法是将金属离子在石墨烯表面还原沉积得到铝基复合材料，这种方法可以获得较好的界面结合性能，但沉积过程较为复杂，且需要特定的实验条件。
湿法共沉淀是将石墨烯和铝盐共沉淀得到复合材料，虽然可以实现大面积的石墨烯分散，但其界面结合能力有待提高。
热压法是将铝粉与石墨烯加热压制成型，这是一种简单易行的方法，能够在保持石墨烯的完整性的同时实现石墨烯与铝基体的良好结合。
石墨烯增强铝基复合材料的制备方法各有优缺点，需要根据具体需要选择合适的方法。
二、石墨烯增强铝基复合材料的性能表征石墨烯增强铝基复合材料的性能主要包括力学性能、导热性能和导电性能等方面。
力学性能是衡量复合材料可靠性的重要指标，石墨烯作为增强相可以有效提高复合材料的力学性能。
研究表明，适量添加石墨烯可以显著提高复合材料的硬度、强度和韧性等性能指标。
导热性能是石墨烯的一大特点，将石墨烯引入铝基复合材料中可以显著提高其导热性能，从而提高材料的热稳定性和散热性能。
导电性能是石墨烯的另一大特点，石墨烯具有优异的电导率，将其引入铝基复合材料中可以显著提高材料的导电性能，有利于提高材料在电子器件领域的应用性能。
铝基轴瓦材料的特性与应用_陈鹏
机械2009年增刊 总第36卷 ・121・————————————————收稿日期：2009－03－26铝基轴瓦材料的特性与应用陈鹏，姚文林（四川职业技术学院，四川 成都 610000）摘要：轴瓦材料要求其具有良好的抗疲劳、抗咬合、抗磨损、耐腐蚀等性能，而铝基轴瓦材料成份中因有铜、锡，能在铝基体上形成网状结构。
实践证明，铝基轴瓦材料比镀层合金更容易控制加工精度，提高耐磨性，更好地满足轴瓦材料的使用性能。
关键词：铝基；轴瓦材料；性能The characteristics and application of the aluminium base bearing materialsCHEN Peng ，YAO Wen-lin(Sichuan Vocational And Technical College ，Chengdu 610000，China)Abstract ：The prerequisite performance of bearing materials include anti-fatigue, anti-occlusion, anti-abrasion, corrosion resistance and so on. Because of containing copper and tin, the aluminium base bearing materials can form reticulate structure. Practice proves that aluminum base bearing materials is easier to control working accuracy, and better to satisfy service character of bearing materials than the alloy possessing cladding. Key words ：aluminum base ；bearing materials ；performance轴瓦材料表面的轴承合金应有以下综合特性：抗疲劳、抗咬合、抗磨损、抗穴蚀及时耐腐蚀等性能，同时材料要有良好的加工工艺性。
粉末冶金法制备铝基复合材料的研究
粉末冶金法制备铝基复合材料的研究粉末冶金法是一种制备金属基复合材料的有效方法，具有制备的复合材料成分均匀、性能优异、成本低廉等优点。
铝基复合材料作为一种高性能的金属基复合材料，在航空、汽车、机械等领域得到了广泛应用。
本文将围绕粉末冶金法制备铝基复合材料展开，探讨其制备工艺、性能评价、应用领域及未来发展趋势。
粉末冶金法制备铝基复合材料的工艺流程主要包括以下几个步骤：原材料准备：选用纯度较高的铝粉、增强相（如SiC、Al2O3等）及适量的粘结剂。
混合与压制：将原材料按照一定的比例混合，加入适量的润滑剂，然后压制成型。
烧结：将压制成型后的生坯在高温下进行烧结，使得铝粉与增强相充分融合。
热处理：对烧结后的材料进行热处理，以进一步优化材料的性能。
通过以上步骤，制备出具有特定形状和性能的铝基复合材料。
与传统的铸造方法相比，粉末冶金法具有更高的成分均匀性、更细的晶粒结构和更好的力学性能。
铝基复合材料因其具有优异的力学性能、耐腐蚀性和抗高温性能，在航空、汽车、机械等领域得到了广泛应用。
在航空领域，铝基复合材料主要用于制造飞机发动机零部件、机身结构件等。
其轻质高强的特点使得飞机能够减轻重量，提高飞行效率。
在汽车领域，铝基复合材料主要用于制造汽车零部件，如发动机缸体、活塞、齿轮等。
其高强度和抗疲劳性能能够提高汽车的安全性和使用寿命。
在机械领域，铝基复合材料可用于制造各种高强度、轻质的机械零件，如传动轴、支架、齿轮等。
其优良的耐腐蚀性和高温稳定性使得铝基复合材料成为理想的机械零件材料。
铝基复合材料的性能取决于其组成和制备工艺。
在力学方面，粉末冶金法制备的铝基复合材料具有高强度、高硬度、低塑性等特点，其力学性能优于传统铸造铝材。
耐腐蚀性方面，由于增强相的加入，铝基复合材料的耐腐蚀性能得到显著提高。
抗高温性能方面，通过选用合适的增强相和热处理工艺，可以使得铝基复合材料在高温下保持优良的性能。
随着科技的不断发展，粉末冶金法制备铝基复合材料在未来将面临新的挑战和机遇。
铝基金属相变材料储热研究进展
大的灵活性，扩展了相变材料的应用场景。
铝在高温下对铁基等多种材料的腐蚀性是铝作为高温
相变储热材料在工业应用中最不能忽视的一个问题。系统升
至高温时，铝基金属发生相变变成液态铝，会迅速与铁基材
料以及大部分金属发生反应，不仅会腐蚀铁基容器，还会对 液态铝造成污染 [6]。为了解决这一问题，制备出性能能够满
1 引言 2022 年，中国工程院在创新与新兴产业发展国际会议
上，发布了《我国碳达峰碳中和战略及路径》[1]。其中，能源 一直是“双碳”目标实现的重要一环，面对有限的不可再生 能源消耗，除了加紧对可再生能源的开发，对能源的储存也 至关重要。储能技术可以提高能源的利用效率，从空间和时 间上对能源更好的分配利用，从而降低生产成本以及节约能 源。热能作为能源利用中最基本、最主要的形式，在工业中 占据重要地位。因此，储热技术已经成为当下热点。
4 世界有色金属 2024年 2月下
M 冶金冶炼 etallurgical smelting
的研究有着积极意义。
2 材料性能
铝的熔点为 660.2℃，相变焓为 395.4J/g，明显高于目
前 熔 盐 罐 常 用 的 无 机 盐（Na2SO4-SiO2，相 变 焓 80J/g）， 也相较于其他金属（镁，相变焓为 376.8J/g、锌，相变焓为
此外，AlN 等陶瓷也能作为铝基金属微胶囊的外壳。微 胶囊的外壳能够在高温工作条件以及多次热循环下不与相 变材料发生反应，也能保证相变材料不发生泄露。
足应用需求的高温相变储热的铝基金属相变材料的研究在
近年来备受关注。
3 制备方法 为了解决高温下铝对铁基高腐蚀性、以及液态铝流动性
等影响，目前采用的解决方法均为对作为相变材料的铝基金 属进行封装，常用的方法有微胶囊法、混合烧结法以及宏观 封装法。 3.1 微胶囊法
石墨烯增强铝基复合材料的研究进展
石墨烯增强铝基复合材料的研究进展1. 引言1.1 石墨烯增强铝基复合材料的研究进展本文将就石墨烯在铝基复合材料中的应用、石墨烯增强铝基复合材料的制备方法、石墨烯增强铝基复合材料的性能研究、石墨烯增强铝基复合材料在航空航天领域的应用以及石墨烯增强铝基复合材料的未来发展方向进行探讨。
通过对这些方面的研究和分析，可以更全面地了解石墨烯增强铝基复合材料的研究进展，为未来该领域的研究提供重要参考。
2. 正文2.1 石墨烯在铝基复合材料中的应用石墨烯在铝基复合材料中的应用可以增强材料的力学性能。
石墨烯具有极高的强度和刚度，能够显著提高铝基复合材料的抗拉强度和硬度，使其在高强度要求的领域有更广泛的应用。
石墨烯还能有效提高铝基复合材料的耐磨性和耐腐蚀性能，延长材料的使用寿命。
石墨烯在铝基复合材料中的应用还可以提高材料的热导率。
石墨烯具有极好的热导性，能够有效提高铝基复合材料的导热性能，使其在高温应用环境中表现更优异。
石墨烯在铝基复合材料中的应用对材料的力学性能和热导率都有显著的提升作用，为铝基复合材料的性能优化和应用拓展提供了新的思路和方法。
2.2 石墨烯增强铝基复合材料的制备方法石墨烯增强铝基复合材料的制备方法是研究该材料的关键步骤之一。
目前常见的制备方法包括机械合金化、化学气相沉积、热压和挤压等技术。
机械合金化是较为简单的一种方法，通过球磨或搅拌等机械方法将石墨烯加入到铝粉中，并随后进行热压或挤压，使其形成均匀的复合材料。
化学气相沉积是将石墨烯在气相中沉积到铝基物质表面，通过化学反应形成复合结构。
这种方法可以控制石墨烯的厚度和分布，从而调控复合材料的性能。
热压和挤压技术是将经过预处理的石墨烯和铝粉放入模具中，经过高温高压条件下进行压制，使其形成致密均匀的复合材料。
这种方法可大规模生产高质量的复合材料。
不同的制备方法对于石墨烯增强铝基复合材料的性能会产生不同的影响，因此在选择制备方法时需要根据具体要求和应用场景进行合理选择，并不断优化和改进制备工艺，以提高复合材料的性能和应用性。
碳纳米管增强铝基纳米复合材料制备及性能研究
碳纳米管增强铝基纳米复合材料制备及性能研究碳纳米管增强铝基纳米复合材料是一种新型的高性能材料，具有独特的优势。
随着科技的不断进步，越来越多的研究人员开始关注这一领域。
本文将探讨碳纳米管增强铝基纳米复合材料制备及其性能研究。
一、碳纳米管碳纳米管是由碳原子排列成的管状结构，直径在几纳米到几十纳米之间，长度可以从纳米到厘米级别。
它具有高强度、高导电性和高导热性等特点，被认为是一种理想的纳米材料。
二、铝基纳米复合材料铝基纳米复合材料是由铝基合金和纳米材料混合制成的复合材料，具有高强度、高硬度、高韧性、高耐腐蚀性和高温稳定性等特点。
与传统的铝合金相比，铝基纳米复合材料的机械性能更加优越。
三、碳纳米管增强铝基纳米复合材料将碳纳米管添加到铝基纳米复合材料中可以改善其力学性能、导电性能和导热性能等。
碳纳米管与铝基复合材料的结合可以增加其界面强度和弹性模量，同时也可以增加其准晶程度和基体强度。
因此，碳纳米管增强铝基纳米复合材料具有非常好的综合性能。
四、碳纳米管增强铝基纳米复合材料的制备碳纳米管增强铝基纳米复合材料的制备方法主要包括机械合金化、熔体渗透、电化学合成和等离子喷涂等方法。
其中，机械合金化方法是一种广泛应用的方法，它可以实现大规模的制备。
五、碳纳米管增强铝基纳米复合材料的性能研究碳纳米管增强铝基纳米复合材料的性能研究主要包括力学性能、导电性能和导热性能等方面。
研究表明，添加适量的碳纳米管可以显著提高铝基纳米复合材料的力学性能，增加导电性能和导热性能。
同时，不同制备方法和制备参数也会对其性能产生影响。
六、未来发展碳纳米管增强铝基纳米复合材料的应用前景十分广泛。
它可以被广泛应用于航空航天、汽车制造、电子电器、医疗器械和建筑材料等领域。
未来，我们需要进一步加强对这种新型材料的研究，探索更加高效的制备方法和更加理想的应用场景。
七、结论碳纳米管增强铝基纳米复合材料是一种非常有前途的新型高性能材料。
研究表明，它具有非常好的力学性能、导电性能和导热性能等优势，可以被广泛应用于多个领域。
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铝基材料的研究与应用
铝合金是一种常见的轻金属材料，因其良好的强度、耐热性以及优良的抗腐蚀
性而受到广泛的应用。
近年来，随着技术的不断发展，铝基材料的应用领域越来越广泛。
本文将从铝基材料的研究与应用两个方面探讨其发展趋势。
一、铝基材料的研究
（一）现状分析
目前，铝基材料的应用领域较为广泛，如航空航天、汽车制造、建筑等。
其中，由于航空航天行业对材料强度、韧性要求较高，因此航空航天领域对铝基材料评价标准更加严格。
对比国外市场，我国在铝基材料的研究方面还有很大的提升空间。
在研发中，需要注重注重材料的自主知识产权和技术革新。
（二）未来趋势
1.高强铝合金
高强铝合金主要应用于高速列车、航天器、航空航天器等领域，这些领域对材
料的强度和塑性的要求非常高。
未来，高强铝合金的重点研究方向主要是实现更高的强度和更好的热处理稳定性。
2.铝合金复合材料
铝合金复合材料是一种新型的复合材料，由于其高强度、低密度、耐腐蚀等优点，其应用前景广阔。
未来，铝合金复合材料的研究重点是实现材料的高性能和低成本。
3.高温铝合金
高温铝合金主要应用于航空航天、火箭发射、航空引擎等领域，这些领域对材
料的能够承受高温环境的能力很强。
未来，高温铝合金的重点研究方向主要是提高其高温性能和高温下的稳定性。
二、铝基材料的应用
（一）现状分析
目前，铝基材料的应用范围越来越广，主要应用于汽车、飞机、建筑等领域。
随着人们对轻量化需求的不断增加，铝基材料的应用前景非常广阔。
在建筑领域，铝合金的应用主要集中在门窗、隔断和幕墙等领域。
在汽车制造领域，铝合金广泛运用于车门、车顶、车身等部位。
（二）未来趋势
1.运用更广
随着轻量化产业的快速发展，铝基材料作为重要的轻量化材料之一，其应用领
域将越来越广泛。
未来，铝基材料的应用将不仅限于传统领域，还将应用于新领域。
2.涉及更多行业
未来，铝基材料不仅将会被应用于传统的航空航天、船舶、汽车等行业，更多
新领域也会将铝基材料作为材料首选。
随着中央空调、光伏、电力设备等领域的不断发展，铝基材料的应用也会随之增加。
3.应用形态更多元化
未来，铝基材料的应用形态将会越来越多元化。
例如在建筑领域，铝合金的应
用不仅局限于门窗、隔断和幕墙等领域，还会扩展到钢结构建筑、电装饰等领域。
综上所述，铝基材料是当前应用广泛的轻金属材料，其研究和应用前景都非常
广阔。
未来，铝基材料将继续发挥其优势，加大在新领域的研究和应用。