现代科学技术的迅速发展，特别是航空、宇航技术的发展，对材料性能提出了日益增高的要求，它要求材料具有各种特殊性能或优良的综合性能。单一的金属、陶瓷材料已难于满足这些性能要求，为了克服了单一材料性能上的局限性，获得各种特殊性能或优良的综合性能，人们发展了复合材料。纤维增强铝基复合材料，由于具有高温性能好，比强度、比模量高，导电、导热性好，不吸湿，不老化等优点，而成为复合材料中主要的类型。

　　在此类材料中纤维是承载体，基体起固结纤维和传递载荷的作用。

　　1增强剂纤维作为增强剂的纤维，目前应用较多的有硼纤维、氧化铝纤维、碳化硅纤维、碳纤维等。表1是各种纤维的性能参数指标。

　　2纤维增强铝基复合材料的性能纤维增强铝基复合材料在材料性能上艮多优点。

　　2.1碳化硅纤维增强铝基复合材料SiC纤维增强铝基复合材料具有高比强度、高比刚度、优良的抗疲劳性及质量轻等特点。表2是SiC/Al基复合材料与钢材料的性能比较。从表2可以看出这种轻质新材料强度、模量等性能不低于钢材，但其密度却只有钢材的1/3多，这对发动机零件十分有利，可以显著提高发动机的加速性能、功率及减轻动力装置质量，提高整车的机动性能。

　　表1各种常用纤维的性能纤维种类直径密度抗拉强度弹性模量钨丝复硼硼纤维碳丝复硼钨丝复碳化四硼碳化桂纤维钨丝复碳化硅碳丝复碳化硅沥青烧结法PAN系高强度型碳纤维PAN系高模量型沥青系P55氧化铝纤维FP刚玉表2SiQ/Al与钢性能比较纤维增强铝基复合材料及其应用2.2碳纤维增强铝基复合材料碳纤维增强铝基复合材料是金属基复合材料中研究较多、应用较广的一种复合材料。由于它具有密度小，比强度、比刚度高，导电、导热性好，高温强度及高温下尺寸稳定性好等特点，在许多领域特别是航天航空领域得到广泛应用。

　　表3为碳纤维增强铝基复合材料的力学性能，该复合材料具有高强度和高模量，其密度小于铝合金，模量却比铝合金高2~4倍，因此用复合材料制成的构件具有质量轻、刚性好、可用*小的壁厚做成结构稳定的构件，提高设备容量和装载能力，可用于航天飞机、人造卫星、高性能飞机等方面。

　　表3碳纤维增强铝基复合材料的力学性能纤维基体纤维含*%密度抗拉强度MPa弹性模量碳纤维T50 201铝合金碳纤维T300 201铝合金沥青碳纤维6061铝合金碳纤维HT 5056铝合金碳纤维HM 5056铝合金是碳纤维增强铝基复合材料与铝合金的高温性能。在复合材料中纤维是主要载体，纤维在高温下仍保持很高的强度和模量，因此纤维增强铝基复合材料的强度和模量能保持到较高温度，这对航天航空构件、发动机零件等十分有利。

　　3纤维增强铝基复合材料的应用3.1在宇航中的应用宇航是应用铝基复合材料*早的一个领域。美国的NASA（国家航空和宇宙航行局）在1981年已将硼纤维增强铝合金复合材料用于制造航天飞机中部20m长的货舱桁架。这种桁架主要由直径为50.8 8m的B/AI复合材料管材组成，具有刚性高、质量小的特点。在后来的宇航飞机中，轨道飞机器一号系统的飞船、发动机机舱以及支承桁架也使用了B/A1复合材料，并显著减轻了结构的质量碳（石墨）纤维增强铝基复合材料正因为具有以上叙述的多种优越性能，现已成为制造卫星、航天飞机等构件的理想材料，用C/A1复合材料制成的导航系统和航天天线，可有效地提高其精度；用碳纤维增强铝基复合材料制成的卫星抛物面天线骨架，热膨胀系数低、导热性好，可在较大温度范围内保持其尺寸稳定，使卫星抛物面天线的增益效率提高4倍。DWA公司用石墨纤维增强铝基复合材料为NASA和Lockheed公司制造卫星上的波导管。复合材料波导管不但轴向刚度高、膨胀系数低、导电性能好，而且比原用石墨/环氧-铝层复合制成的波导管还轻30%. 3.2在航空中的应用铝基复合材料的篼的比强度、比模量、良好的疲劳性能以及低的密度等优异性能，一直是航空材料研究人员和飞机制造商所追求的目标。美国NASA的Lewis研究中心用B/A1复合材料制造的发动机风扇叶片与钛合金的叶片相比，质量轻，刚性高，工作时的离心力小，叶尖速度高。改善了发动机的气动效率，在F-100发动机（用于F-15和F-16战斗机）上通过了试验。

　　除美国以外，其他工业强国也相继进行了有关方面的工作。西德的DFVLR（航空航天研究试验院）在20世纪70年代就对B/A1叶片进行了研究，拟用于高性能喷气发动机中。全苏航空材料研究所已对铝基复合材料进行f多年研究，并把硼纤维增强铝基复合材料用于安-28、安-72型飞机机体结构上，在提高可靠性的同时，零件质量可减轻25% ~40%.日本也打算在小型民用飞机中先使用长纤维增强铝基复合材料。

　　3.3在兵器中的应用纤维增强铝基复合材料因其良好的综合性能，在兵器中的应用已越来越广，现在已成为装甲车、坦克发动机活塞的理想材料。美国陆军早在20世纪70年代末期就对Al203f/A206复合材料制造履带板进行了研究，通过采用复合材料制造履带板可使其质量从铸钢的544 ~362kg，减轻近50%.美国海军地面武器中心把SiCf/Al复合材料用于船舶结构体和舱板，还打算将这种材料用于多种水下工程以及鱼雷、水雷的外壳。用碳化硅纤维增强铝合金复合材料制成的跨度为30m的舟桥，质量只有5t，刚度比铝合金的3.4在民用汽车上的应用纤维增强铝基复合材料在汽车上的应用是从短纤维增强材料的成功应用开始的。1983年，日本丰田汽车公司研制了氧化铝短纤维局部增强铝活塞，用以代替传统的普通铝活塞。目前的Art金属公司采用他们的常规挤压铸造生产法，每月生产10万件增强活塞装配在丰田轿车柴油发动机上。由于代替了更昂贵的高镍铸件镶圈，在这一用途中并没有增加成本。

　　连杆是汽车发动机中继活塞之后第二个成功地应用纤维增强铝基复合材料的例子。1984年，Folgar等人用氧化铝长纤维增强铝合金制造了**根连杆。后来，日本Mazda公司亦研制出了这种复合材料的连杆。

　　这种连杆质量轻、抗拉强度和疲劳强度高，而且线膨胀系数小，可满足连杆工作时性能的要求。据称，本田公司在轿车上已使用了5万根这样的连杆。美国杜邦公司和本田公司合作制造了多种氧化铝纤维及碳化硅纤维增强的铝基复合材料连杆，其质量比钢质连杆减轻35%~50%，并已成功地应用在本田公司的试验车FX-1上及意大利Fiat生产的高级赛车上。

　　其他在汽车发动机零部件中应用的有：FP氧化铝纤维增强铝合金的活塞-连杆、A1203*Si（V纤维增强铝基复合材料气门和集流腔等。

　　4展望经过近三十年的努力和探索，纤维增强铝基复合材料在基础理论、制备工艺、性能水平等方面都有了很大的进步，并且率先在宇航、航空和兵器中得到应用，在民用工业中的应用也日渐增多。但是它的应用广度和深度还不及人们所希望的那样，在短时间内还不可能完全代替传统的金属材料，还有许多问题尚待解决，如这种材料的制备工艺较复杂、纤维价格高、材料的性能水平尚欠稳定等问题制约着它的应用和发展。但是我们相信随着科学技术的发展，纤维增强铝基复合材料也将日臻完善和成熟，必将为人类文明的进步做出应有贡献。