鋁在制作復(fù)合材料上有許多特點(diǎn)，如質(zhì)量輕、密度小、可塑性好，鋁基復(fù)合技術(shù)容易掌握，易于加工等。此外，鋁基復(fù)合材料比強(qiáng)度和比剛度高，高溫性能好，更耐疲勞和更耐磨，阻尼性能好， 熱膨脹系數(shù)低。同其他復(fù)合材料一樣，它能組合特定的力學(xué)和物理性能，以滿足產(chǎn)品的需要。因此，鋁基復(fù)合材料已成為金屬基復(fù)合材料中最常用的、最重要的材料之一。

    按照不同的增強(qiáng)體， 鋁基復(fù)合材料分為顆粒（直徑在0.5～100μm之間的等軸晶粒）增強(qiáng)和纖維（包括短晶須）增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。

    1. 顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料

    采用顆粒增強(qiáng)制備鋁基復(fù)合材料成本相對(duì)較低，原材料資源豐富，制備工藝簡(jiǎn)單。選擇適當(dāng)?shù)脑鰪?qiáng)顆粒與基體組合可制備出性能優(yōu)異的復(fù)合材料， 具有很大的發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用前景。顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的增強(qiáng)體主要有SiC、TiB2、和B4C。

    1.1 鋁基SiC復(fù)合材料

    圖1 （a） 67.5 vol.%SiCp/Al 復(fù)合材料。 （b） 68.0 vol.%SiCp/Al 復(fù)合材料。

    作者制備了60.5–68.0 vol.%SiCp/Al 高含量陶瓷顆粒復(fù)合材料，圖1（a）與圖1（b）為該復(fù)合材料在光學(xué)顯微鏡下拍到的金相圖片。從圖中可以看出雖然SiC顆粒粒徑大小不一，但是其在基體中的分布還是較為均勻的。由于陶瓷顆粒含量很高，在復(fù)合材料內(nèi)部微小孔洞也就不可避免了。陶瓷顆粒的含量越高，那么其微小空洞的數(shù)量也就越多。

    圖2復(fù)合材料一組和二組陶瓷顆粒含量

    圖3 復(fù)合材料一組與二組的拉伸強(qiáng)度（a）和彈性模量（b）

    作者通過(guò)對(duì)1組與2組的拉伸試驗(yàn)的對(duì)比得出同含量下，粒徑小的陶瓷顆粒對(duì)機(jī)體的增強(qiáng)效果較為顯著。

    1.2 鋁基TiB2復(fù)合材料

    圖4 納米顆粒增強(qiáng)與微米顆粒增強(qiáng)的應(yīng)力應(yīng)變曲線

    作者采用攪拌鑄造法分別制備了相同體積分?jǐn)?shù)但是TiB2顆粒粒徑不同的鋁基TiB2復(fù)合材料。從圖4兩者的力學(xué)性能比較可以看出，納米級(jí)TiB2陶瓷顆粒對(duì)基體的強(qiáng)化效果較為顯著，塑形也有很大的提高（TiB2陶瓷顆粒體積分?jǐn)?shù)在1.5%時(shí)，達(dá)到最大值）在這一現(xiàn)象的背后的理論支撐來(lái)自于：晶粒細(xì)化、位錯(cuò)強(qiáng)化等理論。

    1.3 鋁基B4C復(fù)合材料

    圖5 界面處掃描電子顯微鏡圖片（a）界面示意圖（b）界面處能譜線掃描（c）

    作者采用放電等離子燒結(jié)方法制備了鋁基B4C復(fù)合材料，同時(shí)又因?yàn)锽4C具有中子吸收性能，所以該復(fù)合材料作為功能性復(fù)合材料常用作核電站乏燃料池中的中子吸收板。作者采用能譜中的線掃描（EDS）以及電子掃描顯微鏡（SEM）對(duì)復(fù)合材料中金屬和陶瓷顆粒的界面進(jìn)行了研究，探討了界面處的各產(chǎn)物。

    2. 纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料

    連續(xù)纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料性能優(yōu)異，已在航天航空、軍事領(lǐng)域等作為高強(qiáng)度耐高溫材料顯示出巨大的應(yīng)用潛力。晶須增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料具有高的比強(qiáng)度、比模量、 良好的熱穩(wěn)定性以及抗疲勞、耐磨損等優(yōu)良性能，已得到迅速發(fā)展，成為鋁基復(fù)合材料的一個(gè)重要分支。

    2.1 碳纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料

    圖6 碳纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料斷口圖片

    作者采用了高壓壓鑄的方法制備了碳纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。圖6（a）與（b）由于加入的碳纖維含量較低，因此在斷口處并沒(méi)有看到碳纖維拉出與基體分離現(xiàn)象。圖6（c）與（d）碳纖維的含量較高，在拉伸斷口處可以看到碳纖維與基體的分離現(xiàn)象。分離現(xiàn)象主要發(fā)生在增強(qiáng)區(qū)與非增強(qiáng)區(qū)的界面處。

    2.2 鋁基SiCw復(fù)合材料

    圖7 AA7039+20% SiCw透射圖

    作者對(duì)AA7039+20%SiCw的熱擠壓加工進(jìn)行了研究。通過(guò)透射電鏡，作者發(fā)現(xiàn)SiC晶須會(huì)沿著擠壓方向有著明顯的分布（擠壓比0.33），并且大量的SiC晶須在擠壓過(guò)程中發(fā)生了斷裂。盡管SiC晶須斷裂，但是其依然與基體有著很好的結(jié)合。