MMCs問(wèn)世至今已有40余年，由于具有高的比強(qiáng)度、比模量、耐高溫、耐磨損以及熱膨脹系數(shù)小、尺寸穩(wěn)定性好等優(yōu)異的物理性能和力學(xué)性能，克服了樹(shù)脂基復(fù)合材料在宇航領(lǐng)域中使用時(shí)存在的缺點(diǎn)，得到了令人矚目的發(fā)展，成為各國(guó)高新技術(shù)研究開(kāi)發(fā)的重要領(lǐng)域。由于金屬基復(fù)合材料加工工藝不夠完善、成本較高，還沒(méi)有形成大規(guī)模批量生產(chǎn)，因此仍是當(dāng)前研究和開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。

金屬基復(fù)合材料除力學(xué)性能優(yōu)異外，還具有某些特殊性能和良好的綜合性能，應(yīng)用范圍廣。此外，金屬基復(fù)合材料品種繁多，有各種分類方式，以下從基體、增強(qiáng)體以及用途三方面進(jìn)行分類。

有鋁基、鎂基、鋅基、銅基、鉛基、鎳基、耐熱金屬基、金屬間化合物基等復(fù)合材料。鋁、鎂、鈦、銅合金及金屬間化合物合金是目前應(yīng)用廣泛、發(fā)展迅速的輕金屬合金。用其制成的各種高比強(qiáng)度、高比模量的輕型結(jié)構(gòu)件廣泛地應(yīng)用于航天、航空和汽車(chē)工業(yè)等領(lǐng)域。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的金屬基復(fù)合材料基體主要集中在鋁和鎂兩個(gè)合金系上。下面將對(duì)上述的鋁基、鎳基、鈦基復(fù)合材料首先作介紹。

①鋁基復(fù)合材料

這是在金屬基復(fù)合材料中應(yīng)用最廣的一種。由于鋁合金基體為面心立方結(jié)構(gòu)，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(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，為其在工程上應(yīng)用創(chuàng)造了有利的條件。在制造鋁基復(fù)合材料時(shí)通常并不是使用純鋁而是用各種鋁合金。這主要是由于與純鋁相比鋁合金具有更好的綜合性能，至于選擇何種鋁合金作為基體。則往往根據(jù)對(duì)復(fù)合材料的性能需要來(lái)決定。

②鎳基復(fù)合材料

這種復(fù)合材料是以鎳及鎳合金為基體制造的。由于鎳的高溫性能優(yōu)良，因此這種復(fù)合材料主要用于制造高溫下工作的零部件。人們研制鎳基復(fù)合材料的一個(gè)重要目的，即是希望用它來(lái)制造燃汽輪機(jī)的葉片，從而進(jìn)一步提高燃汽輪機(jī)的工作溫度。但目前由于制造工藝及可靠性等問(wèn)題尚未解決，因而還未能取得滿意的結(jié)果。

③鈦基復(fù)合材料

鈦比任何其他的結(jié)構(gòu)材料具有更高的比強(qiáng)度。此外，鈦合金在中溫時(shí)比鋁合金能更好地保持其強(qiáng)度。因此，對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，當(dāng)速度從亞音速提高到超音速時(shí)，鈦合金比鋁合金顯示出了更大的優(yōu)越性。隨著飛行速度的進(jìn)一步加快，還需要改變飛機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用更細(xì)長(zhǎng)的機(jī)翼和其他翼型，為此需要高剛度的材料，而纖維增強(qiáng)鈦合金可滿足這種對(duì)材料剛度的要求。

增強(qiáng)體的選擇，要求與復(fù)合材料基體結(jié)合時(shí)的潤(rùn)濕性較好，并且增強(qiáng)體的物理、化學(xué)相容性好，載荷承受能力強(qiáng)，盡量避免增強(qiáng)體與基體合金之間產(chǎn)生界面反應(yīng)等。增強(qiáng)相的選擇并不是隨意的，選擇一個(gè)合適的增強(qiáng)體需要從復(fù)合材料應(yīng)用情況、制備方法以及增強(qiáng)體的成本等諸多方面綜合考慮。金屬基復(fù)合材料按照增強(qiáng)體可分為連續(xù)纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料、非連續(xù)增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料、層狀復(fù)合材料和自生增強(qiáng)復(fù)合材料等。

以下簡(jiǎn)要討論按增強(qiáng)體分類的各種類型復(fù)合材料的特點(diǎn)。

①連續(xù)纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料

連續(xù)纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料是利用高強(qiáng)度、高模量、低密度的碳（石墨）纖維、硼纖維、碳化硅纖維、氧化鋁纖維等增強(qiáng)體與金屬基體組成高性能復(fù)合材料。通過(guò)基體、纖維類型、纖維排布方向、含量、方式的優(yōu)化設(shè)計(jì)組合，可獲得各種高性能。在纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料中纖維具有很高的強(qiáng)度、模量，是復(fù)合材料的主要承載體，增強(qiáng)基體金屬的效果明顯?；w金屬主要起固定纖維、傳遞載荷、部分承載的作用。連續(xù)纖維增強(qiáng)金屬因纖維排布有方向性，其性能有明顯的各向異性，可通過(guò)在不同方向上纖維的排布來(lái)控制復(fù)合材料構(gòu)件的性能。在沿纖維軸向上具有高強(qiáng)度、高模量等性能，而橫向性能較差，在設(shè)計(jì)使用時(shí)應(yīng)充分考慮。由于原材料連續(xù)纖維價(jià)格昂貴，制造工藝復(fù)雜、成本很高，阻礙了它們的實(shí)際應(yīng)用。

②非連續(xù)增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料

非連續(xù)增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料，是由短纖維、晶須、顆粒為增強(qiáng)體與金屬基體組成的復(fù)合材料。在此類復(fù)合材料中金屬基體仍起著主導(dǎo)作用，增強(qiáng)體在基體中隨機(jī)分布，其性能呈各向同性。非連續(xù)增強(qiáng)體的加入，明顯提高了金屬的耐磨、耐熱件，提高了高溫力學(xué)性能、彈性模量，降低了熱膨脹系數(shù)等。根據(jù)非連續(xù)增強(qiáng)體的來(lái)源可分為外加(ex-situ)和內(nèi)生(insitu)兩種。外加增強(qiáng)的金屬基復(fù)合材料是指其增強(qiáng)體是從外部加入，并使其均勻分布于金屬基體中。內(nèi)生增強(qiáng)的金屬基復(fù)合材料的基本原理，是在一定條件下通過(guò)元素之間或元素與化合物之間的化學(xué)反應(yīng)，在金屬基體內(nèi)原位自生成一種或幾種高硬度、高彈性模量的陶瓷增強(qiáng)相，從而達(dá)到強(qiáng)化金屬基體的目的。與外加增強(qiáng)的金屬基復(fù)合材料相比，內(nèi)生增強(qiáng)的金屬基復(fù)合材料具有如下特點(diǎn)。

綜上所述，非連續(xù)增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料最大的特點(diǎn)是，可以用常規(guī)的粉末冶金、液態(tài)金屬攪拌、液態(tài)金屬擠壓鑄造、真空壓力浸漬、原位反應(yīng)合成等方法制造，并可用鑄造、擠壓、鍛造、軋制、旋壓等加工方法進(jìn)行加工成形，制造方法簡(jiǎn)便，制造成本低，適合于大批量生產(chǎn)，在汽車(chē)、電子、航空、儀表等工業(yè)中有廣闊的應(yīng)用前景。

③層狀（層板）復(fù)合材料

層狀（層板）復(fù)合材料是以韌性和成形性較好的金屬作為基體材料，并含有重復(fù)排列的高強(qiáng)度高模量片層狀增強(qiáng)體的復(fù)合材料。由于層狀（層板）復(fù)合材料是將兩種或兩種以上優(yōu)化設(shè)計(jì)和選擇的層板相互完全黏結(jié)在一起組成，所以它具有單一板材所難以達(dá)到的綜合性能，如抗腐蝕、耐磨、抗沖擊、高導(dǎo)熱、導(dǎo)電性、高阻尼等性能特點(diǎn)。層板復(fù)合材料可由金屬與金屬板、金屬與非金屬板組合而成，種類繁多，可滿足各種需求。其中，金屬層板復(fù)合材料、金屬一聚合物層板復(fù)合材料發(fā)展迅速，已有批量生產(chǎn)，逐漸發(fā)展成一類工程材料，在汽車(chē)、船舶、化工、儀表等工業(yè)中廣泛應(yīng)用。

④自生增強(qiáng)復(fù)合材料

在金屬基體內(nèi)通過(guò)反應(yīng)、定向凝固等途徑生長(zhǎng)出顆粒、晶須、纖維狀增強(qiáng)物，組成自生金屬基復(fù)合材料。包括反應(yīng)自生和定向自生、大變形。

①結(jié)構(gòu)復(fù)合材料

以高比強(qiáng)度、高比模量、尺寸穩(wěn)定性、耐熱性等為主要性能特點(diǎn)，用于制造各種航天、航空、汽車(chē)、先進(jìn)武器系統(tǒng)等高性能構(gòu)件。

②功能復(fù)合材料

以高導(dǎo)熱、導(dǎo)電性、低膨脹、高阻尼、高耐磨性等物理性能的優(yōu)化組合為其主要特性，用于電子、儀器、汽車(chē)等工業(yè)。

③智能復(fù)合材料

智能復(fù)合材料是一類基于仿生學(xué)概念發(fā)展起來(lái)的高新技術(shù)材料，它實(shí)際上是集成了傳感器、信息處理器和功能驅(qū)動(dòng)器的新型復(fù)合材料。