铝基复合材料的基本原理

铝基复合材料通过将增强相颗粒、纤维或晶须均匀分布在铝合金基体中，形成具有优异综合性能的材料。常见的增强材料包括碳化硅颗粒、氧化铝纤维和硼化钛晶须，这些添加物能显著提高材料的强度、硬度和耐磨性。工业生产中，粉末冶金法和铸造法是制备铝基复合材料的主要工艺，前者能精确控制成分分布，后者适合大规模生产。汽车发动机活塞和刹车盘就是典型应用，这些部件需要轻量化和高温稳定性。

铝基复合材料的界面结构对性能起决定性作用。增强相与基体之间形成的界面层能有效传递应力，防止裂纹扩展。界面反应控制是关键工艺参数，过高温度会导致脆性化合物生成，降低材料韧性。现代制造技术如热等静压和搅拌铸造能优化界面结合质量。航空航天领域的卫星支架和雷达反射面利用了铝基复合材料的低热膨胀系数特性，确保精密仪器在温度变化下保持尺寸稳定。