有關(guān)MMC的大部分工業(yè)化工作都集中在作為基體金屬的鋁,。由于重量輕,、環(huán)境的適應(yīng)性和良好力學(xué)性能的結(jié)合使鋁合金非常普遍，這些性能還使鋁能很好地作為基體金屬使用,。鋁有足夠高的熔點(diǎn)以滿足許多使用要求,，然而又有足夠低的熔點(diǎn)使復(fù)合材料的制造具有合理的便利性。鋁還能適應(yīng)各種不同的增強(qiáng)劑,。雖然很多早期有關(guān)鋁MMC的工作都致力于連續(xù)纖維的類(lèi)型,，但是現(xiàn)在的許多工作則都集中在斷續(xù)增強(qiáng)（微粒或須狀）的鋁MMC,，這是由于它們較為容易制造,、較低的生產(chǎn)成本以及相對(duì)的各向同性性能。

      由于鋁MMC的生產(chǎn)遠(yuǎn)多于所有其他基體合金所組合的MMC,，鋁業(yè)協(xié)會(huì)（Aluminum Association或AA）為MMC制訂了一套標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)體系,， 現(xiàn)已為美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)所采用。ANSI 35. 5—1992規(guī)定了鋁MMC識(shí)別如下：

　　例如,，2124/SiC/25w表示在AA登記的體積25%的須狀碳化硅增強(qiáng)的合金2124,，7075/ Al₂O₃/10p表示在AA登記的體積10%的微粒狀氧化鋁增強(qiáng)的合金7075，6061/SiC/47f表示在AA登記的體積47%的連續(xù)碳化硅纖維增強(qiáng)的合金6061以及A356/C/05C是一種在AA 登記的體積5%的切斷石墨纖維增強(qiáng)的鑄造合金,。

     在斷續(xù)增強(qiáng)鋁復(fù)合材料中,，最常用的增強(qiáng)劑材料是SiC和Al₂O₃ ，盡管在一些專(zhuān)門(mén)的用途里也使用氮化硅（Si₃N₄）,、TiB₂和石墨,。例如，鋁-石墨合金由于其優(yōu)異的減摩,、抗磨和抗咬死的特征,，而被開(kāi)發(fā)用于摩擦學(xué)的用途。

      斷續(xù)鋁MMC的工藝方法包括不同的鑄造工藝：液態(tài)金屬的浸滲,、噴涂沉積和粉末冶金,。    

      增強(qiáng)劑對(duì)性能的影響。MMC的力學(xué)性能除了基體材料的力學(xué)性能之外,，還取決于分散相（增強(qiáng)劑）的數(shù)量,、大小、形狀和分布,，以及界面的性質(zhì),。按照定義一種復(fù)合材料一般要求一定大小（>1μm）的分散相數(shù)量（體積分?jǐn)?shù)> 1%）,，不像在分散強(qiáng)化材料里,，只是起控制位錯(cuò)移動(dòng)的作用而是要用以承受載荷。分散相的形狀對(duì)于決定其承載能力是如此的重要，以致復(fù)合材料要據(jù)此進(jìn)行分類(lèi)：①有連續(xù)和斷續(xù)纖維的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料,；②微粒狀或須狀增強(qiáng)的復(fù)合材料,，其形狀是用長(zhǎng)寬比表征的。在連續(xù)纖維復(fù)合材料中載荷直接作用于基體和纖維上,，在斷續(xù)纖維復(fù)合材料或微粒增強(qiáng)復(fù)合材料中,，載荷是通過(guò)基體傳遞到分散體上。

　　利用數(shù)學(xué)模型可以預(yù)測(cè)MMC的性能,，這需要輸入有關(guān)其組分性能和幾何的參數(shù),。然而一般來(lái)說(shuō)，硬微粒增強(qiáng)劑（如SiC）對(duì)斷續(xù)鋁MMC有關(guān)力學(xué)和物理性能的影響歸納如下：

• 抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度均隨增強(qiáng)劑含量比例的增加而提高（應(yīng)當(dāng)指出的是這些性能隨軟顆粒如石墨的增加而降低）,。

• 斷裂韌度和塑性（伸長(zhǎng)率和至失效時(shí)的應(yīng)變）隨增強(qiáng)劑體積比例的增加而降低。

• 彈性模量隨增強(qiáng)劑體積比例的增加而提高,。

• 熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率及熱膨脹系數(shù)都隨增強(qiáng)劑體積比例的增加而降低,。

      在攪拌澆鑄（或混合/ 渦旋）過(guò)程中，將經(jīng)預(yù)處理和預(yù)制的增強(qiáng)劑填充相倒入連續(xù)攪拌的熔化基體里,，然后澆鑄進(jìn)入砂型,、金屬型或壓力模鑄型。在惰性氣體并混有Ar-SF₆混合氣體的遮蔽下熔化,，并以此進(jìn)行助熔和脫氣,，這些對(duì)于防止氣體的吸入是必不可少的。還可以利用超聲波作用或者借助于往返攪棒,、離心或失重工藝促其混合,。

　  增強(qiáng)劑包括10～20μm大小的SiC或Al₂O₃微粒，其體積含量從10%～30%,。鑄鋁MMC的發(fā)展促進(jìn)了汽車(chē)工業(yè),，其目前和潛在的應(yīng)用包括制動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)和制動(dòng)鼓、制動(dòng)鉗,、剎車(chē)片鋼背以及缸套,。

      擠壓鑄造是一種熔化金屬在作用于密閉的模具的壓力下固化的鑄造工藝，其模具置于液壓機(jī)的平板之間,。熔化金屬的作用壓力及其與模具表面的瞬間接觸會(huì)產(chǎn)生一種熱量快速傳遞的條件,，以此產(chǎn)生無(wú)疏松、細(xì)晶粒的鑄件,，而且其力學(xué)性能接近鍛壓產(chǎn)品的性能,。　 

     鋁MMC的擠壓鑄造就是先將一個(gè)疏松陶瓷預(yù)成形件置于經(jīng)預(yù)熱的模具之內(nèi),，隨后讓液態(tài)金屬注入,，并施以壓力。這時(shí)液態(tài)金屬借助壓力浸滲入疏松的陶瓷預(yù)制件內(nèi)，以此形成一種致密的金屬陶瓷復(fù)合材料,?！　?/p>

      擠壓鑄造之所以特別受人重視是因?yàn)檫@種工藝將所用的材料和能量降低到最低限度，生產(chǎn)出凈形狀的零件,，而且具有一種可供選擇增強(qiáng)劑的能力?，F(xiàn)已生產(chǎn)斷續(xù)和連續(xù)的兩種增強(qiáng)劑，含量高達(dá)（體積分?jǐn)?shù)）45%的鋁-銅,、鋁-硅和鋁-錳增強(qiáng)合金,。

     流變鑄造也稱之為復(fù)合鑄造，它類(lèi)似于金屬攪拌方法,，但與將微粒攪拌入完全的液態(tài)金屬不一樣,，它是在半固體的（觸變性的）狀態(tài)下進(jìn)行攪拌的，隨后在壓力下進(jìn)行澆鑄,。SiC,、Al₂O₃、TiC,、Si₃N₄,、石墨、云母,、玻璃,、礦渣、氧化鎂和碳化硼的微粒和斷續(xù)纖維都能借助這種技術(shù)被加入到強(qiáng)烈攪拌并部分固化的鋁合金熔漿中,。

      鋁MMC的粉末冶金工藝分為微粒狀和須狀的SiC,，盡管Al₂O₃的顆粒與Si₃N₄的晶須也能使用。其工藝過(guò)程包括：    

     ①將氣體-霧化基體合金與粉末狀的增強(qiáng)劑相混合,；    

     ②將均質(zhì)混合物壓制成大約80%密度的坯塊（冷壓）,；    

     ③使預(yù)成形件（具有相互連通孔隙的組織）脫氣，排除揮發(fā)性的雜質(zhì)（潤(rùn)滑劑,、混合劑及混合添加劑）,、水蒸氣和氣體；    

     ④利用真空熱壓或熱等靜壓方法進(jìn)行壓結(jié),。然后該熱壓的柱形坯料可以進(jìn)行擠壓,、軋制或鍛造。晶須增強(qiáng)的鋁MMC可以在擠壓或軋制的過(guò)程中使晶須在一定程度上排序,?？刂凭ы毜呐判蚰苁股a(chǎn)的鋁MMC產(chǎn)品性能具有方向性，這對(duì)于一些高性能的用途是很需要的,。薄板的橫向軋制能產(chǎn)生一種較為平面化的晶須排序,，從而形成二維上的各向同性,。

     20世紀(jì)60年代一開(kāi)始，促使其開(kāi)發(fā)只是由于碳纖維有堅(jiān)硬的商業(yè)表象,。碳纖維具有的各種性能包括高達(dá)966GPa（140psi×10⁶）的彈性模量和低至-1.62×10^-6/ ℃ （- 0.9×10^-6/℉）的負(fù)CTE 值（熱膨脹系數(shù)）,。然而，碳和鋁的混合很難加工結(jié)合成為一種復(fù)合材料,。碳和鋁之間的難以發(fā)生反應(yīng),、碳的難以為液態(tài)鋁所濕潤(rùn)以及碳的易氧化性，都成為生產(chǎn)這類(lèi)復(fù)合材料的主要技術(shù)障礙,。目前生產(chǎn)工業(yè)用鋁MMC有兩種工藝：作為基體的液態(tài)金屬在纖維絮分布中的浸滲和將纖維絮夾布在鋁箔之間進(jìn)行熱壓粘結(jié),。借助先驅(qū)絲和金屬涂層的纖維兩種材料，需要采用如擴(kuò)散粘結(jié)或拉擠的二次工藝制造其結(jié)構(gòu)元件,。為制造這種復(fù)合材料還可以采用擠壓鑄造,。　　

      鑒于尺寸穩(wěn)定性而要求高精度的精密航天結(jié)構(gòu)件需要用剛性高,、重量輕以及低熱變形的材料,。鋁/石墨MMC具有滿足上述要求的潛在能力。單一方向的P100Gr/6061鋁拉擠管在沿纖維的方向上展現(xiàn)比鋼更好的彈性模量,， 而它的密度只約有鋼的1/3,。

      這種材料可以用多種方法制造,，但是一般都采用液態(tài)或半固態(tài)的工藝技術(shù),。包括纖維FP（99.5%Al₂O₃）和Saffil（96Al₂O3-4SiO₂）的氧化鋁纖維都是價(jià)格低廉，并且其性能與未經(jīng)增強(qiáng)的鋁合金比較均得以改進(jìn)的復(fù)合材料,。例如耐磨性和耐熱疲勞變形性提高而熱膨脹系數(shù)降低的復(fù)合材料,。連續(xù)纖維Al/Al₂O₃MMC就是將Al₂O₃帶狀纖維按所要求的方向制成預(yù)成形件，再將其插入模型,，在里面借助真空用熔化鋁進(jìn)行浸滲,，通過(guò)在液態(tài)金屬中加入少量的鋰而實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)劑在基體上的粘結(jié)。

      鈦之所以被選用于基體材料,，是因?yàn)槠湓谑覝睾瓦m度的高溫中具有良好的特定強(qiáng)度及其優(yōu)異的耐腐蝕性,。由于鈦比鋁更能在較高的溫度中保持其強(qiáng)度，所以它已越來(lái)越多地代替鋁被應(yīng)用于當(dāng)飛行速度從亞音速增至超音速時(shí)的一些飛機(jī)和導(dǎo)彈結(jié)構(gòu)件,。

     選擇碳化硅纖維作為鈦MMC的增強(qiáng)劑,。SCS-6纖維是一種直徑為142μm的碳芯單絲。還開(kāi)發(fā)了一種有碳涂層的,、直徑為127μm的鎢芯單纖維,。直徑為102μm的并有碳和二硼化鈦涂層的鎢芯單絲也有應(yīng)用。體積分?jǐn)?shù)30%～40%的纖維含量是很普通的,。傳統(tǒng)的基體合金包括用于低溫用途的Ti-6Al-4V和當(dāng)要求有較高的抗蠕變性及溫度高于Ti-6Al-4V所用的最高溫度時(shí),，就應(yīng)使用Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo（Ti-6242）,。

     Ti-6242合金用于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)置式排氣旁通閥活塞和加強(qiáng)型風(fēng)扇框架。最近,，氧化鋁的有序金屬間化合物,，如Ti-22Al-23Nb和Ti-22Al-26Nb已經(jīng)作為基體材料使用。這些材料正在開(kāi)發(fā)用于旋轉(zhuǎn)葉片和螺旋槳,。航天上使用的鈦MMC所采用的工藝技術(shù)包括纖維-箔-纖維工藝以及結(jié)合熱等靜壓所用的鑄造帶材或卷繞線材,。鈦基體也可使用等離子噴涂技術(shù)沉積在纖維上。類(lèi)似地,，利用電子束的物理氣相沉積技術(shù)將金屬鍍?cè)诶w維上也已證明是可行的,。

     它是用P/M制成的，研究過(guò)不同的材料,，最為普通的結(jié)合還是用（體積分?jǐn)?shù)）10%~20%TiC 增強(qiáng)的Ti-6Al-4V,。這些復(fù)合材料具有不斷提高的硬度和超過(guò)傳統(tǒng)鈦合金的耐磨性。

      這種復(fù)合材料具有基本上與鋁MMC 相同的性能：高剛性,、輕重量和低熱膨脹系數(shù),。

      事實(shí)上，作為基體通常是依據(jù)其重量與耐腐蝕性在鋁和鎂之間進(jìn)行選擇,。鎂的密度大約為鋁的2/3,，但是它在腐蝕性環(huán)境中更為活潑。鎂還有較低的熱導(dǎo)率,，有時(shí)這也是它的一個(gè)選擇的因素,。鎂MMC包括用于航天結(jié)構(gòu)件的連續(xù)纖維Gr/Mg、用于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)零件的短U形纖維Al₂O₃/Mg,， 以及用于發(fā)動(dòng)機(jī)零件和低膨脹電子包裝材料的斷續(xù)SiC或B₄C/Mg,。基體合金包括AZ31,、AZ91,、ZE41、QE22和EZ33,。所用工藝方法類(lèi)似于與之相應(yīng)的鋁MMC,。

     這種材料是用連續(xù)的鎢、碳化硅和石墨的纖維增強(qiáng)劑而生產(chǎn)的,。其中連續(xù)石墨/銅MMC被研究得最多,。　　

     先進(jìn)石墨纖維的開(kāi)發(fā)成功引起對(duì)連續(xù)石墨/銅MMC的興趣,。銅具有良好的導(dǎo)熱性,，但它比較重，且其高溫力學(xué)性能也較差,。在室溫下的軸向熱導(dǎo)率性能較銅好的瀝青基石墨纖維現(xiàn)已得到開(kāi)發(fā),。這種纖維除了相對(duì)于銅能減小密度,、增加剛度、提高使用溫度以外,，還具有量身定制熱膨脹系數(shù)的機(jī)制,。制造石墨/銅MMC的一種方法就是利用電鍍工藝即用純銅鍍層包敷每一根石墨纖維，并使MMC纖維有足夠的柔性用以編成織物,。

      將耐熔金屬（鎢,、鉬和鈮）線材作為纖維增強(qiáng)劑用于高溫超合金MMC還是受到很大的重視，盡管其耐氧化性差和密度高,。雖然耐熔合金的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的理論比強(qiáng)度潛力小于陶瓷纖維增強(qiáng)復(fù)合材料,，但是塑性較大的金屬纖維系統(tǒng)允許有較大的纖維-基體反應(yīng)和熱膨脹失調(diào)性。若將耐熔金屬纖維用于給一種塑性和耐氧化的基體增強(qiáng),，它們就能受到不被氧化的保護(hù),，而且在高溫下其復(fù)合材料的比強(qiáng)度也大大高于超合金?！?nbsp;

     超合金MMC的制造是通過(guò)固相,、液相或沉積的工藝而完成的。其方法包括熔模鑄造,、使用很薄的薄板形式的基體金屬,、使用由粉末和有機(jī)粘合劑軋制成粉末薄板形式的基體金屬、粉末冶金技術(shù),、金屬合金粉末的粉漿澆鑄,， 以及電弧噴涂。

     超合金MMC的一個(gè)缺點(diǎn)就是其高密度 ,，因此限制了用這種材料所制造的零件的潛在最小重量,。金屬間化合物基體復(fù)合材料（IMC）的高熔點(diǎn)和相對(duì)較低的密度,，使其成為較輕的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)材料的重要選材,。鎳、鈦和鐵的鋁化物作為IMC的基體材料而受到關(guān)注,。