顆粒增強鋁基複合材料

顆粒增強鋁基複合材料是金屬基複合材料中最成熟的一個品種。國外(如美國、加拿大)已有小批量生產。該種複合材料所用的增強體主要為碳化矽和氧化鋁，亦有少量氧化鈦和硼化鈦等顆粒(粒徑一般為10微米左右)。基體可以是純鋁，但大多數為各種鋁合金(包括高性能的鋁鋰合金)。

顆粒增強鋁基複合材料的成型方法有兩種。一是粉末冶金法，即將顆粒與鋁合金粉混合，按常規粉末冶金法加工，特點是工藝和製品質量易控制和複合材料中顆粒的體積含量高，但是成本較高，影響了發展。其次是各種液相複合法，該方法(特別是攪拌法)可以規模生產，成本相對較低，但顆粒體積分數一般不超過25%，工藝過程控制較難，且製品質量穩定性也較粉末冶金法差。此種複合材料的性能比原基體合金有明顯提高，例如，以20%的碳化矽顆粒增強6061鋁合金，其強度從原合金的310MPa提高到496MPa,模量則從68GPa增至103GPa,但斷裂伸長率卻從原來的12%降至5.5%; 此外，耐磨性、尺寸穩定性、耐熱性也比原合金有很大改善。該種複合材料已經在超大規模積體電路基板、各種結構型材和耐磨部件(如車輛的剎車環)方面獲得滿意的使用效果。