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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公司制造并测试了以铝基复合材料作垫圈的铝缸体，其“prelude”发动机的16个阀门、2升缸体就是Al-Si过共晶合金制造，并在其中加入了碳和氧化铝纤维坯件，测试结果显示，发动机的效能得到了显著提高[7]。
再如美国Duralcan公司将自主研制出的SiC颗粒增强铝基复合材料[8]用来制备汽车的制动盘，和原先的材料相比，制动盘的质量减轻了将近一半，而且降低了制动盘的噪音提高了制动盘的使用寿命，且SiC颗粒增强铝基复合材料运用到汽车的活塞和齿轮箱这些零件时，获得了很好的摩擦磨损新能，零件的耐高温性能以及抗咬合性能、热膨胀系数、导热性等都得到了提高。表1列出了铝基复合材料在汽车行业中常见的应用。
表1 铝基复合材料在汽车行业中常见的应用
1.3 在电子和光学仪器中的应用
微电子器件要求有较为稳定的环境，且电子器材等需要材料具备较小的热膨胀系数、密度以及较好的导热性能。工业上采用高镍钢（Kocar）合金[9]制作用来支撑微电子器件的基座，其具备较小的热膨胀系数，但是不足的是其密度高导电性能也有缺陷。而SiC颗粒增强铝基复合材料不仅具备较低的热膨胀系数，而且其导电导热性能也非常好。SiC颗粒增强铝基复合材料已被运用到了通讯卫星DSCS-Ⅲ上，代替了原来的高镍钢合金，质量减轻了13Kg。除此之外，铝基复合薄膜还被运用到精密仪器和光学仪器的研究方面，如铝基复合材料用于制造望远镜的支架和副镜等部件。铝基复合材料还可以制造惯性导航系统的精密零件、旋转扫描镜、紅外观测镜、激光镜、激光陀螺仪、光学仪器托架等许多精密仪器和光学仪器[10]。
2 铝基复合材料研究展望
我国在对铝基复合材料的研究上，研究水平已接近国外，但是我国还需要在以下几个方面进一步的加强[11]。（1）进一步完善非连续增强铝基复合薄膜的复合理论，完善界面理论，涵盖界面晶体学理论、界面反应动力学理论、界面结果和性能的测试等方面的研究有待进一步加深。（2）重视对金属基复合材料的后续加工方面的研究，由于金属基复合材料中的增强体与基体材料之间的热膨胀系数差异会导致位错密度提高。（3）实现金属基复合材料的废料再生循环利用，实现资源的可持续利用。（4）加强金属基复合材料的数据库的建立，为构造金属基复合材料制造模型、仿真，通过计算机辅助设计来促进金属基复合材料的进一步发展。
3 结束语
在国外，铝基复合材料的工程应用特别是航空航天应用取得了一系列重大进展，同时，由于复合材料技术的发展，大量纳米颗粒和纤维的引入，多尺度强化方法给复合材料的研究带来了新的研究课题和突破方向，而工程应用中低成本的需求也对铝基复合材料的研究提出了更高的要求，需要我国研究者的共同努力，提高铝基复合材料的研究水平。
参考文献
[1a] Hu J，Chen CL，Zhou X X，etal.Removal of chromiumfrom aqueous solution by using oxidized multiwalledcarbonnanotubes[J].J Hazard Mater，2009，1 62（2-3）15 42
[1]王文明，潘复生等，碳化硅颗粒增强铝基复合材料开发与应用的研究现状[J]， 兵器材料科学与工程，2004，27（3），61 [2]崔岩，碳化硅颗粒增强铝基复合材料的航空航天应用[J]，材料工程，2002，6，3
[3]BartschK， Arnold B， Kaltofen R， etal. Effects of catalystpre-treatment on the growth of single-walled carbon nano-tubes by microwave CVD[J]. C arbon， 2007，45（3） ： 543
[4] Sun L F，Xie S S，LiuW，et al. Materials creating the narro-west carbon nano tubes[J]. Nature， 2000， 403（6768）： 38426 Wang N， Tang Z K， Li G D， et al， Materials science ： Sin-gle-walled 4 carbon nanotube arrays[J] . Nature， 2000， 408（6808） ： 50
[5]23 BartschK， Arnold B， Kaltofen R， et al. Effects of catalystpre-treatment on the grow thof single-walled carbon nano-tubes by microwave CVD[J]. Carbon， 2007， 45（3） ： 543
[6]Hunt W H. Aluminum metal matrix composites today[J]. Mater SciForum ，2000，33 1-3 37：71
[7]吕一中，铝基复合材料在交通运输工具中的应用[J].北京工业职业技术学院学报，2006，5（1）：4-6.
[8]SurajRawal.Metal-matrix composite s for space applications[J].JM etals，2001，53（4）：14
[9]ZwebenC.Advance in Composite Materials for ThermalManagement in Electronic Packaging[J].JOM Journal of theMinerals，Metals and Materials Society，1998，50（6）：47-51.
[10]李明伟，颗粒增强铝基复合材料的研究与应用[J]，热加工工艺，2009，38（8）：69-72.
[11]吳人洁.复合材料的未来发展[J].机械工程材料，1994，18（1）：16
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公司制造并测试了以铝基复合材料作垫圈的铝缸体，其“prelude”发动机的16个阀门、2升缸体就是Al-Si过共晶合金制造，并在其中加入了碳和氧化铝纤维坯件，测试结果显示，发动机的效能得到了显著提高[7]。
再如美国Duralcan公司将自主研制出的SiC颗粒增强铝基复合材料[8]用来制备汽车的制动盘，和原先的材料相比，制动盘的质量减轻了将近一半，而且降低了制动盘的噪音提高了制动盘的使用寿命，且SiC颗粒增强铝基复合材料运用到汽车的活塞和齿轮箱这些零件时，获得了很好的摩擦磨损新能，零件的耐高温性能以及抗咬合性能、热膨胀系数、导热性等都得到了提高。表1列出了铝基复合材料在汽车行业中常见的应用。
表1 铝基复合材料在汽车行业中常见的应用
1.3 在电子和光学仪器中的应用
微电子器件要求有较为稳定的环境，且电子器材等需要材料具备较小的热膨胀系数、密度以及较好的导热性能。工业上采用高镍钢（Kocar）合金[9]制作用来支撑微电子器件的基座，其具备较小的热膨胀系数，但是不足的是其密度高导电性能也有缺陷。而SiC颗粒增强铝基复合材料不仅具备较低的热膨胀系数，而且其导电导热性能也非常好。SiC颗粒增强铝基复合材料已被运用到了通讯卫星DSCS-Ⅲ上，代替了原来的高镍钢合金，质量减轻了13Kg。除此之外，铝基复合薄膜还被运用到精密仪器和光学仪器的研究方面，如铝基复合材料用于制造望远镜的支架和副镜等部件。铝基复合材料还可以制造惯性导航系统的精密零件、旋转扫描镜、紅外观测镜、激光镜、激光陀螺仪、光学仪器托架等许多精密仪器和光学仪器[10]。
2 铝基复合材料研究展望
我国在对铝基复合材料的研究上，研究水平已接近国外，但是我国还需要在以下几个方面进一步的加强[11]。（1）进一步完善非连续增强铝基复合薄膜的复合理论，完善界面理论，涵盖界面晶体学理论、界面反应动力学理论、界面结果和性能的测试等方面的研究有待进一步加深。（2）重视对金属基复合材料的后续加工方面的研究，由于金属基复合材料中的增强体与基体材料之间的热膨胀系数差异会导致位错密度提高。（3）实现金属基复合材料的废料再生循环利用，实现资源的可持续利用。（4）加强金属基复合材料的数据库的建立，为构造金属基复合材料制造模型、仿真，通过计算机辅助设计来促进金属基复合材料的进一步发展。
3 结束语
在国外，铝基复合材料的工程应用特别是航空航天应用取得了一系列重大进展，同时，由于复合材料技术的发展，大量纳米颗粒和纤维的引入，多尺度强化方法给复合材料的研究带来了新的研究课题和突破方向，而工程应用中低成本的需求也对铝基复合材料的研究提出了更高的要求，需要我国研究者的共同努力，提高铝基复合材料的研究水平。
参考文献
[1a] Hu J，Chen CL，Zhou X X，etal.Removal of chromiumfrom aqueous solution by using oxidized multiwalledcarbonnanotubes[J].J Hazard Mater，2009，1 62（2-3）15 42
[1]王文明，潘复生等，碳化硅颗粒增强铝基复合材料开发与应用的研究现状[J]， 兵器材料科学与工程，2004，27（3），61 [2]崔岩，碳化硅颗粒增强铝基复合材料的航空航天应用[J]，材料工程，2002，6，3
[3]BartschK， Arnold B， Kaltofen R， etal. Effects of catalystpre-treatment on the growth of single-walled carbon nano-tubes by microwave CVD[J]. C arbon， 2007，45（3） ： 543
[4] Sun L F，Xie S S，LiuW，et al. Materials creating the narro-west carbon nano tubes[J]. Nature， 2000， 403（6768）： 38426 Wang N， Tang Z K， Li G D， et al， Materials science ： Sin-gle-walled 4 carbon nanotube arrays[J] . Nature， 2000， 408（6808） ： 50
[5]23 BartschK， Arnold B， Kaltofen R， et al. Effects of catalystpre-treatment on the grow thof single-walled carbon nano-tubes by microwave CVD[J]. Carbon， 2007， 45（3） ： 543
[6]Hunt W H. Aluminum metal matrix composites today[J]. Mater SciForum ，2000，33 1-3 37：71
[7]吕一中，铝基复合材料在交通运输工具中的应用[J].北京工业职业技术学院学报，2006，5（1）：4-6.
[8]SurajRawal.Metal-matrix composite s for space applications[J].JM etals，2001，53（4）：14
[9]ZwebenC.Advance in Composite Materials for ThermalManagement in Electronic Packaging[J].JOM Journal of theMinerals，Metals and Materials Society，1998，50（6）：47-51.
[10]李明伟，颗粒增强铝基复合材料的研究与应用[J]，热加工工艺，2009，38（8）：69-72.
[11]吳人洁.复合材料的未来发展[J].机械工程材料，1994，18（1）：16