喜歡吃巧克力的朋友，一定都忘不了好評如潮的費列羅巧克力吧。脆脆的外衣加上里面柔軟濃滑的巧克力心，帶來甜而不膩、入口即化的多重口感享受。當然，作為半資深吃貨的小編跟大家說這個并不是為了吊饞蟲拉仇恨，而是想說為什么這好好吃呢？其實，這離不開費列羅采用的多層用料“復合”方式，在外層牛奶巧克力和內層軟巧克力的基礎上，混合了碎榛子和威化來“增強”其口感和營養價值，這和今天小編想講的金屬基復合材料異曲同工哇。那么各位資深吃貨以及在路上的朋友，今天就跟小編一起來了解一下新型復合材料中的“費列羅”——金屬基復合材料。

    1.什么是金屬基復合材料

    金屬基復合材料（Metal Matrix Composite，以下簡稱MMC）是以金屬或合金為基體，以金屬或非金屬線、絲、纖維、晶須或顆粒為增強相的非均質混合物，其共同點是具有連續的金屬基體。

    MMC的本質在于把基體優越的塑性與成形性和強話題的承載能力與剛性相結合，把基體良好的熱傳導性和強化體的低熱膨脹系數結合起來，好比是孩子繼承了父母雙方基因的長處，因此不可謂不優秀。

    2.MMC的發展史

    MMC的最早可追溯到古文明時期。在土耳其發現的公元前7000年的銅錐子，它經過反復拓平與捶打而制成。無心插柳柳成蔭，在這個過程中，其中的非金屬夾雜物被拉長，從而產生類似纖維增強的效果，成為MMC的雛形。

    公元前7000年的土耳其銅錐子

    MMC真正的起步時在20世紀50年代末，當時美國航空宇航局（NASA）成功制備出鎢絲增強的銅基復合材料，這也成為MMC研究和開發的標志性起點。

    20世紀80年代，MMC進入迅速發展階段，人們開始注重顆粒、晶須和短纖維增強MMC的研究，同時在汽車、體育用品等領域MMC得到了廣泛應用，例如日本豐田公司首次將陶瓷纖維-鋁MMC應用于柴油發動機活塞。

  豐田汽車發動機

    90年代初期，盡管MMC的制造成本高昂，但在航空航天領域，推進系統中的應用仍舊十分廣泛；同時研制工作溫度更高、比剛度和比強度更大的MMC成為熱點之一。90年代后期，由于電子產品的迅速發展，MMC在各電子產品上也得到了廣泛的應用，之后功能和納米MMC也開始發展起來。

    納米MMC

    3.MMC的特點與分類

    MMC相對于傳統的金屬材料來說，具有較高的比強度和比剛度；與樹脂基復合材料相比，它又具有優良的導電性與耐熱性；與陶瓷基材料相比，它又有高韌性和高沖擊性能。

    但MMC也有它的缺點，例如生產工藝復雜，生產要求較高，生產成本相對高昂，因此近年來低成本和簡單制造工藝也成為MMC的熱點方向之一。

    對于MMC的分類，可以根據金屬基體分類，例如鋁基復合材料、鎂基復合材料、鈦基復合材料等；

    也可以根據增強體分類，一共分成顆粒增強MMC、短纖維/晶須增強MMC、長纖維增強MMC和層狀MMC等；

    當然，也有人習慣按用途分類，可以分為結構復合材料（強調高比強度和高比模量等）、功能復合材料（強調高導熱導電性、低膨脹耐磨性等）和智能復合材料（強調自監測、自修復等）。

    4.MMC的生產工藝

    MMC的制備方法，按照大類可以分為固態制造工藝、液態制造工藝和其他制造工藝。

    固態法是在制造MMC的過程中始終保持基體基本上處于固態。由于固態法的制造溫度相對于其他兩類制備方法較低，所以金屬基體與增強體之間的界面反應不嚴重。固態法包括：粉末冶金法、固態熱壓法、熱等靜壓法、軋制法、熱擠壓法、熱拉拔法和爆炸焊接法等。

  粉末冶金法

     熱等靜壓法

   爆炸焊接法

    液態法是一種金屬基體處于熔融狀態下與固態的增強體復合的制造方法。可以采用加壓浸滲、增強體表面（涂覆）處理、基體中添加適當合金元素等輔助措施。液態法的制造溫度較高，在制造過程中，需嚴格控制浸漬溫度、液態基體與固態增強體的接觸時間等工藝參數。液態法包括：真空壓力浸漬法、擠壓鑄造法、攪拌鑄造法、液態金屬浸漬法、共噴沉積法、熱噴涂法等。

   擠壓鑄造法

    共噴沉積法

    熱噴涂法

    其他制造工藝包括：原位自生成、物理氣相沉積、化學鍍、電鍍、復合鍍、自蔓延等。

    
    5.MMC與航空制造

    鋁基MMC

    首先要提的是鋁基MMC，它是在MMC中應用最廣泛的一種。由于鋁合金基體為面心立方結構，因此具有良好的塑性和韌性，再加之它所具有的易加工性、工程可靠性及價格低廉等優點，為其在工程上應用創造了有利條件。在制造鋁基MMC時通常并不是使用純鋁而是鋁合金，這是因為鋁合金具有更好的綜合性能。

    空客A-380玻璃纖維增強鋁基MMC壁板

    荷蘭發明家羅布伊克發明了一種新型材料——增強型鋁基MMC，用于制造飛機機翼，將安全和輕巧完美統一，能夠有效降低飛機的自重，減少飛機耗油量和二氧化碳排放量；加之其低成本特性，增強型鋁基MMC成為生產“綠色飛機”的不二材料。

     F16戰斗機機翼應用鋁基MMC

    鈦基MMC

    鈦比任何其他的結構材料都具有更高的比強度。此外，鈦在中溫時比鋁合金能更好地保持其強度。鈦基MMC中常用的增強體是硼纖維，因為鈦與硼的熱膨脹系數比較接近使得它們可以良好熔合，且硼纖維增強鈦MMC表現出更好的剛度性能。

    對飛機結構來說，硼纖維增強鈦MMC比鋁基MMC顯示出了更大的優越性。一般鈦基MMC用于高負荷支承用途，例如飛機相應的支撐結構和高壓縮柴油機部件等。

 鈦基MMC高壓縮柴油機

    鎂基MMC

    鎂基MMC通常以陶瓷顆粒、纖維或晶須作為增強體，這樣的復合材料能夠集超輕、高比剛度、高比強度于一體，比起鋁基MMC來說更將輕量化，也成為航空制造領域的優選材料。

    SiC增強鎂基MMC螺旋槳

    美國紐約大學理工學院和深泉技術公司組成的研究團隊開發出一種碳化硅空心粒子增強的鎂基MMC，是首個輕量級的MMC泡沫材料。該種材料密度僅有0.92g/cm3，其密度不僅低于水，而且耐腐蝕。利用這種材料生產飛機，未來飛機再也不會沉海。

     鎂基MMC泡沫輕質材料

    鎳基MMC

    鎳基MMC以鎳及鎳合金為基體進行制造。由于鎳的高溫性能優良，因此這種復合材料主要是用于制作高溫工作下的零部件。

    鎳基MMC廣泛應用于航空噴氣發動機和各種燃氣輪機的熱端部件，例如工作葉片、導向葉片、渦輪盤和燃燒室等。

  燃汽輪機葉片