金屬基納米復合材料的研究現(xiàn)狀與發(fā)展前景資料

1、金屬基納米復合材料的研究現(xiàn)狀與發(fā)展前景摘 要：本文綜述了金屬基納米復合材料的制備方法和金屬基納米復合材料的特性，分析了金屬基納米復合材料的微觀結(jié)構(gòu)，介紹了國內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀及應用的最新進展。文中指出了金屬基納米復合材料現(xiàn)階段研究中存在的幾個重要問題，展望了金屬基納米復合材料的未來發(fā)展趨勢。關(guān)鍵詞：納米材料；金屬基納米復合材料；機械合金化；微觀結(jié)構(gòu)；塑性流動；斷裂行為；碳納米管1. 發(fā)展歷史 1.1概述 納米材料是由納米量級（1-100nm）的納米粒子組成的固體材料。納米微粒有4個基本效應：小尺寸效應、表面與界面效應、量子尺寸效應和宏觀量子隧道效應。因此，納米材料表現(xiàn)出一些特殊性能，如高熱膨脹系

2、數(shù)、高比熱容、低熔點、奇特的磁性、極強的吸波性能等。納米微粒尺寸很小，納米粒子的表面原子數(shù)與其總原子數(shù)之比隨粒徑尺寸的減小而急劇增大，所以納米材料有高密度缺陷、高的過剩能、大的比表面積和界面過剩體積。納米材料也因此具有許多特殊的性能，如高的彈性模量、較強的韌性、高強度、超強的耐磨性、自潤滑性和超塑性等。由于納米材料的特異性能，納米材料有著廣泛的應用。 金屬基納米復合材料用顆粒、晶須、纖維增強金屬基體，具有原組分不具有的特殊性能或功能，為設(shè)計和制備高性能的功能材料提供了新的機遇。所以，金屬基納米復合材料已成為納米材料工程的重要分支，世界上各發(fā)達國家已經(jīng)把納米復合材料的研究放在重要地位。 1.2分

3、類 納米復合材料按基體材料類型可以分為金屬基納米復合材料、陶瓷基納米復合材料、聚合物基納米復合材料。金屬基復合材料兼具金屬與非金屬的綜合性能，在韌性、耐磨性、熱膨脹、導電性等多種機械物理性能方面比同性材料優(yōu)異得多。金屬基納米復合材料是由納米級的金屬或非金屬粒子均勻地彌散在金屬及合金基體中而成，較之傳統(tǒng)的金屬基復合材料，其比強度、比模量、耐磨性、導電、導熱性能等均有大幅度的提高。因此，金屬基納米復合材料在航空航天、汽車，電子等高科技領(lǐng)域有極大的應用前景。如碳化硅纖維與顆粒增強鈦合金用于大推力飛機壓氣機部件，顆粒增強鋁基復合材料廣泛用于航空、航天及汽車、電子領(lǐng)域。2. 制備工藝2.1機械合金化法

4、制備金屬基納米材料的MA法：將按合金粉末金屬元素配比配制的試料放入立滾、行星或轉(zhuǎn)子高能球磨機中進行高能球磨，制得納米晶的預合金混合粉末，為防止粉末氧化，球磨過程中采用惰性氣體保護；球磨制得的納米晶混合粉經(jīng)燒結(jié)致密化形成金屬基納米復合材料。在球磨過程中，大量的碰撞現(xiàn)象發(fā)生在球粉末與磨球之間，被捕獲的粉末在碰撞作用下發(fā)生嚴重的塑性變形，使粉末反復的焊合和斷裂。經(jīng)過“微型鍛造”作用，元素粉末混合均勻，晶粒尺度達到納米級，層狀結(jié)構(gòu)達到 以下，比表面積大大增加。由于增加了反應的接觸面積，縮短了擴散距離，元素粉末間能充分進行擴散，擴散速率對反應動力的限制減小，而且晶粒產(chǎn)生高密度缺陷，儲備了大量的畸變能，使

5、反應驅(qū)動力大大增加。實驗研究表明，在球磨階段元素粉末晶粒度達到20-50nm 左右，甚至幾個納米，球磨溫升在30-40K 左右 可使互不相溶的W，Cu等合金元素、或溶解度較低的合金粉末如W，Ni，F(xiàn)e 等發(fā)生互擴散，形成具有一定溶解度或較大溶解度的 W-Cu，E-Ni-Fe 超飽和固溶體和Ni非晶相。 最近，黃等用行星式高能球磨機制備了三元非晶納米合金粉末，發(fā)現(xiàn)成分為的粉末球磨時逐步非晶化，球磨33h后，非晶化程度最大，最小顆粒尺寸達到5.6進一步球磨，非晶晶化，顆粒尺寸增大。席等通過對Al-Ti 系和Al-TiO2 系進行高能球磨和壓制燒結(jié)制備了固態(tài)原位反應生成的納米晶塊體Al3Ti/Al復

6、合材料，發(fā)現(xiàn)：Al-Ti合金系高能球磨后，各組元晶粒得到細化，并且Ti在 Al中發(fā)生了強制超飽和固溶，燒結(jié)時原位反應形成納米晶Al3Ti/Al: 復合材料；而 Al-TiO2反應體系高能球磨僅發(fā)生組分晶粒細化，燒結(jié)時Al-TiO2部分還原并和Al原位反應生成納米晶(Ti2O3+Al3Ti)/Al 復合材料。EI-Eskandaray用高能球磨法成功地合成了有納米晶特性的SiC顆粒增強的Al基納米復合材料。通過機械碾磨 Mg，Ti和C 粉末合成了Mg-Ti-C納米復合材料，磨制過程中Mg-Ti-C混合物的XRD圖譜表明：隨磨制時間的增加有TiC晶粒生成，TEM圖像顯示納米晶Mg晶粒尺寸在25-6

7、0nm之間，TiC 納米微粒尺寸在3-7nm 之間。經(jīng)熱處理后 Mg晶粒輕微增大到28-90nm之間,，TiC 微粒約為8nm。從圖( 可以看到 TiC 納米微粒隨機地分布在基體中，一些在Mg 晶粒內(nèi)，一些在晶粒的邊界，這些在晶粒邊界的納米微粒阻礙了晶粒邊界滑移，從而增加了流動應力。而且這些納米微粒隨晶界的滑移而移動，不會在基體中產(chǎn)生斷裂。因此，Mg-Ti-C 納米復合材料具有比Mg-TiC 納米復合材料更高的屈服強度和與納米晶Mg-Ti 合金相似的高的延展性。 2.2 熔融紡絲法MS法是先在氬氣氛圍中熔融合金元素,熔融 體在40m/s的線速度旋轉(zhuǎn)的銅輪上熔融紡絲而快速固化,在預熱的管式爐中一

8、密封的排空低到6.666×10-3Pa的石英管中對帶狀樣品進行退火處理。用MS法制備了一種包含高飽和2Fe,Fe3B軟化相和Nd2Fe14B硬磁相的三相納米復合材料,材料具有相鄰晶粒間交互連接的微結(jié)構(gòu),用適宜的相比例可制備高剩磁三相納米復合材料。用MS和球磨(Ball2milling,BM)2種非均衡過程合成Al1-xPbx(x=0.05,0.10,0.20,0.30)納米復合材料,在旋轉(zhuǎn)熔化Al2Pb合金的過程中,納米級Pb顆粒均勻定向分布在微米顆粒的Al基體上,而在球磨過程,通過延長研磨時間來精制Pb和Al組分,形成Pb顆粒均勻擴散入Al基體的復合材料,樣品中最小的Pb微粒隨Pb

9、含量的增加而線性增加。由于有符合正Hall2Petch關(guān)系1的納米尺寸Al顆粒的增強作用,BM的Al2Pb樣品的顯微硬度比MS的樣品大很多。BM和MS的樣品的顯微硬度都隨Pb含量的變化而變化,Pb的含量大約為5%時有最大硬度,少量Pb納米 顆粒的形成可以強化Al基復合材料。2.3 機械誘發(fā)自蔓延高溫合成(SHS)反應法 SHS法有“擴展”反應法和“整體”反應法:擴展反應法是通過局部引燃粉末反應物讓燃燒波在壓坯 中傳播;整體反應法是將粉末壓坯在爐中同時快速加熱,使合成反應在整個坯體中同時發(fā)生。對機械合金化的粉末進行燃燒合成制備了Ti2Al和Ti2Al2TiB2合金,并對比熱處理溫度和時間對相應的

10、燒結(jié)過程和晶粒生長行為進行研究。在球磨2880ks條件下,混合好的Al和Ti粉末轉(zhuǎn)變?yōu)闊o定形相Al2Ti合金,TiB2很好地彌散入無定形合金形成Al2Ti2TiB2粉末;對MA粉末樣品進行熱處理,當退火時間超過1.804ks,長時間機械合金化的Al2Ti2TiB2粉末的晶粒長大顯著降低,這歸因于均勻彌散TiB2顆粒相的存在。2.5 粉末冶金(PM)法 肖等用PM法制備了納米SiC顆粒增強鋁基復合材料,材料的組織均勻而細小,材料的布氏硬度(40.6±0.5)較純鋁制品提高20%,電阻率較純鋁制品提高456.0%。 2.6 真空蒸發(fā)2惰性氣體凝聚及真空原位加壓 (ICVCSC)法ICVC

11、SC是在高真空反應室中惰性氣體保護下 使金屬受熱升華并在液氮冷卻鏡壁上聚集、凝結(jié)為納米尺寸的超微粒子,刮板將收集器上的納米微粒刮落進入漏斗并導入模具,在真空下原位加壓使納米粉燒結(jié)成塊。用真空蒸發(fā)惰性氣體凝聚及真空原位加壓方法制備出粒度均勻,平均尺寸在10nm以下的納米NiAl合金固體。納米NiAl合金具有較大的晶格畸變(1.2%),退火實驗顯示當退火溫度低于800K時,晶格畸變沒有明顯下降且晶粒度沒有明顯長大。當用多晶NiAl合金制成納米結(jié)構(gòu)后(晶粒尺寸小于10nm)磁特性由弱磁性向強磁性轉(zhuǎn)變。最近，用共蒸發(fā)和惰性氣體凝聚、原位氧化、原位壓實技術(shù)合成了由鐵氧體和銀組成的磁性納米復合材料。2.7

12、 非晶合金晶化法 非晶合金晶化法是將原料用急冷技術(shù)制成非晶薄帶或薄膜,然后控制退火條件,在合金中生成納米級晶粒。用銅模急冷法制得直徑達8mm的棒狀稀土NdFeAl樣品,測得起始晶化溫度Tx和熔點Tm分別為743K和823K,Tm=Tm-Tx=80K,Trx=Tx/Tm=0.90。發(fā)現(xiàn)極小的Tm和高的Trx是具有良好非晶形成能力的主要原因。通過控制大塊狀非晶樣品的熱處理工藝可以得到不同納米晶比例的非晶/納米晶雙相材料。2.8其他合成方法 制備金屬基納米復合材料的方法還有噴射與噴涂共沉積法、原位反應復合法、加鹽反應法、反應 噴霧沉積法、反應低壓等離子噴射沉積法等。最近,通過控制反應物B2O3和石墨

13、的含量制備了原位生長納米增強Cu基復合材料。研究表明:銅基體中彌散分布著50nm的TiB2顆粒,對Cu基體有良好的增強作用。Lee等用偏鎢酸銨和硝酸銅為原料,制備混合溶液,然后將混合溶液采用噴霧干燥,通過旋轉(zhuǎn)霧化和干燥工藝得到金屬鹽混合粉末的前驅(qū)體。將前驅(qū)體煅燒,形成W2Cu氧化物復合粉末,再將氧化物粉末球磨和采用二步氫氣還原,從而制備出納米復合粉末。此粉末具有很好的燒結(jié)活性,在10501200燒結(jié)后具有晶粒度為1m左右的細晶顯微組織。 3. 性能及應用 金屬基納米復合材料的力學性能主要具有如下的特點:高強度和高韌性,高比強度和高比模量,抗蠕變和抗疲勞性好,高溫性能好,斷裂安全性高等。3.1

14、微觀結(jié)構(gòu) 用超聲波氣態(tài)原子化法(USGA)和熱擠壓鍛造制備了Al88Ni9Ce2Fe1納米復合材料,研究其微觀結(jié)構(gòu)演化、熱穩(wěn)定性和2(Al)納米相生長動力學,發(fā)現(xiàn):原子化粉末的微觀結(jié)構(gòu)受基體中溶質(zhì)過飽和度、隱含微應力、溶質(zhì)大小、分布狀態(tài)和沉積納米相的體積分數(shù)等因素影響;在熱的結(jié)晶過程中,2(Al)相的沉積和Al3(Ni,Fe)納米相的生長優(yōu)于Al11Ce3納米相的生長;在250300時,2(Al)的晶粒生長需具有1.3eV的活化能;材料金屬絲強度高達1.6GPa。研究了TiB2/Al3Ti/Al復合材料的成核機制。發(fā)現(xiàn):在鑄造鋁合金的過程中初生Al晶粒必須小于100m以確保其各向同性;TiB2

15、和Al3Ti的加入,可使基體合金的晶粒細化;納米尺寸的鋁化物(Al3Ti)第二相的形成受鋁合金中10-6級雜質(zhì)的影響;納米級鋁化物可改善材料的表面修飾、浸蝕和強度等特性。用摩檫攪動焊接技術(shù)(Frictionstirwelding,FSW)改善了材料的非均相微觀結(jié)構(gòu),制備了有極高強度的易延展的納米相鋁合金(如Al2Ti2Cu和Al2Ti2Ni合金)。在熱等壓條件下復合材料的微結(jié)構(gòu)中,細的金屬間化合物(Al3Ti)分散在鋁基體中。Al2Ti2Cu合金的擠壓過程有與熱等壓過程相同的微結(jié)構(gòu)特征,但在富鋁區(qū)域出現(xiàn)了延長的暗線。而經(jīng)摩擦攪動過程(Frictionstirprocessing,FSP)的復合

16、材料的均一性則大大增加,這種鋁合金在650MPa下延展性提高10%。3.2強度、塑性和斷裂韌性。 郭等用TiO2顆粒與鋁合金液原位反應制備了Al3Ti/LY12復合材料,發(fā)現(xiàn):TiO2與LY12鋁合金液反應后生成約40nm的Al3Ti顆粒,彌散分布在LY12基體合金中,Al3Ti/LY12界面良好結(jié)合,使復合材料的強度、塑性、沖擊韌度均比LY12鋁合金有顯著地提高。 用氣液原位反應合成法制備了AlN/Al27Si納米復合材料,其增強相AlN顆粒尺寸約80nm呈顆粒均勻分布于2(Al)基體晶粒內(nèi),Al27Si 中的共晶硅主要以棒狀形態(tài)分布于2(Al)基體的晶界上。由于面內(nèi)生長所形成的細小增強體能

17、阻礙位錯滑移,使材料的強度提高,伸長率降低。AlN的異質(zhì)晶核作用細化了Al27Si的初生2(Al)和共晶硅,使材料在斷裂前可承受較大的變形。 用機械合金化方法獲得NiAl(Co)納米晶粉末,經(jīng)過熱壓,制備出NiAl(Co)塊體納米晶材料,其晶粒尺寸約在300480nm,致密度可達到91%以上,室溫壓縮屈服強度達到12501400MPa,是鑄態(tài)NiAl合金的3.13.5倍,室溫塑性 良好,有大約13%的壓縮塑性,其中Ni50Al40Co10納米晶塊體材料壓縮率可達30%而無裂紋產(chǎn)生;Ni50Al40Co10在980高溫壓縮至19.5%無裂紋產(chǎn) 生,變形均勻,還發(fā)現(xiàn)含相的NiAl(Co)的雙相納米

18、晶塊體材料壓縮性能優(yōu)于單相NiAl(Co)納米晶塊體材料。研究了用熱壓法制作的Y2TZP/Mo納米復合材料的靜力和動力斷裂韌性,材料的 斷裂韌性不受加載速度的影響。復合材料含體積分數(shù)70%的Mo,微結(jié)構(gòu)顯示了一個連續(xù)的鉬相,表明有高的斷裂韌性。XRD分析斷裂面發(fā)現(xiàn)在斷裂過程中ZrO2沒有從四方晶相向單斜晶相的轉(zhuǎn)變,說明材料的斷裂韌性的改善是由于第二相的摻入和微觀結(jié)構(gòu)形態(tài)的變化。研究了Al2Ti2Cu納米復合材料 的塑性流動和斷裂行為,納米微粒在液氮保護下球磨制備,材料的形變由位錯增加和動力恢復來控制,納米相Al2Ti2Cu合金展示了從脆性到延展性的轉(zhuǎn)變行為。制備的納米相粉末經(jīng)擠壓強化產(chǎn)生了一種

19、包含兩相(富鋁相和Al3Ti微粒相)區(qū)域和少量單相鋁固溶體的復合結(jié)構(gòu)。脆性行為通過初始化微粒基體界面,然后在名義上的兩相區(qū)域和單相微結(jié)構(gòu)之間傳播。3.3耐磨性 提出添加TiC硬質(zhì)顆粒增強相可大 大增加TiNi合金的耐磨性,這種高的耐磨性可能主要受益于合金的擬塑性,而添加納米TiN粉末去增強TiC/TiNi基體,發(fā)現(xiàn)納米TiN/TiC/TiNi復合材料的耐磨損性優(yōu)于TiC/TiNi復合材料和硬質(zhì)顆粒覆蓋表面的WC/NiCrBSi材料的。 用碳納米管作為增強相制備了鎳基復合鍍層,碳納米管均勻地嵌鑲于基體中,且端頭露出,覆蓋于基體表面,鎳基復合鍍層具有優(yōu)良的耐磨性和自潤滑性,可以顯著改善金屬表面的耐

20、磨和減摩性能。 用真空熔燒方法在45號鋼表面制備納米金剛石粉和鎳基自熔合金組成的復合涂層,用掃描電鏡和SRV磨損試驗機分析涂層,發(fā)現(xiàn):涂層主要由Ni固溶體和分布于其間的碳化物、合金滲碳體、合金碳化物和硼化物組成;復合涂層的硬度和耐磨性隨著納米金剛石粉加入量的增多而提高,當復合涂層中添加的納米金剛石粉的質(zhì)量分數(shù)在0.8%10%時,其耐磨性能最好,摩擦因數(shù)可減小60%。3.4巨磁電阻效應 20世紀90年代,人們在Fe/Cu,Fe/Ag,Fe/Al,Fe/Au,Co/Cu,Co/Ag等納米結(jié)構(gòu)的多層膜中 觀察到了顯著的巨磁阻效應。1992年美國率先報道了Co2Ag,Co2Cu顆粒膜中存在巨磁電阻效應

21、,其效應在液氮溫度下可達55%,室溫可達20%,但顆粒膜的飽和磁場較高,而隧道結(jié)的飽 和場遠低于多層膜、顆粒膜以及鈣鈦礦化合物。在通常由鐵磁薄膜、非磁性絕緣膜所構(gòu)成的三明治結(jié)構(gòu),如Fe/Al2O3/Fe中,Al2O3絕緣層厚度小于10nm。3.5新的分析手段應用于研究金屬基納米復合材料 用三維聚焦等離子束(3Dfocusedionbeam,3DFIB)X光照相分析法觀測到擠壓FeAl 納米復合材料中單個晶粒的三維形態(tài),每個2DFIB交叉部分的微結(jié)構(gòu)通過在幾個角度成像去定位 晶粒的邊界,利用穿過晶粒的許多平行的2D切片成像和計算機重建可確定亞微米級單個晶粒的3D形態(tài)。 用三維原子探針(32Dat

22、omprobe,3DAP)研究了合成的Fe71.5Si13.5B9Nb3Cu1Al2軟磁 納米微晶復合材料,發(fā)現(xiàn)2Fe(Si)中的Al粉減小了材料的磁各向異性,Al也被混合到Cu束中,通過形成納米尺寸的Fe(Si)粉晶核而控制其初始結(jié)晶。3DAP也顯示硬磁納米微晶Pr(FeCo)B中的分隔行為。Co的不均勻分布,使晶粒尺寸增大,而增大Pr(FeCo)B中Co與Fe的含量可以提高其居里溫度。3.6金屬基納米復合材料的燒結(jié)行為對納米W2Cu合金粉采用常規(guī)燒結(jié), 可在較低的溫度下得到近全致密(致密度為98%99%)且晶粒為1m的合金。研究了球磨驅(qū)動制備的Ag50Ni50(摩爾比)合金粉末。球磨后的粉

23、末在620熱壓后,合金相的顆粒長大至4060nm。熱壓塊體化的Ag50Ni50合金密度很高,經(jīng)600,24h退火處理后,其2Ag和2Ni相顆粒 長大至100110nm。將納米結(jié)構(gòu)WC2Co復合粉末在1400保溫30s可獲得高致密合金結(jié)構(gòu),其WC晶粒尺寸為200nm,但若將保溫時間延長1倍即保溫60s,則晶粒迅速增大到2.0m。4. 存在的問題4.1各方法存在問題 制備金屬基納米復合材料的方法有機械合金化法、熔融紡絲法、粉末冶金法、機械誘發(fā)自蔓延高溫合成反應法、真空蒸發(fā)惰性氣體凝聚及真空原位加壓法等，以下介紹幾種金屬基納米復合材料制備方法的優(yōu)缺點：1） 機械合金化法 工藝簡單、增強體分布均勻、增

24、強體體積分數(shù)范圍較大、制品質(zhì)量較好、產(chǎn)量高、能制備高熔點的金屬和合金納米材料。缺點是：在制備過程中易引入雜質(zhì)、晶粒尺寸不均勻、球磨及氧化會帶來污染。2） 熔融紡絲法 工藝簡單、設(shè)備投資少、生產(chǎn)成本較低。缺點是：體積分數(shù)有限（一般不超過20%）、有界面反應的可能性、增強體分布難達到均勻化、有氣孔，需二次加工。3） 粉末冶金法 基本上不存在界面反應，質(zhì)量穩(wěn)定，體積分數(shù)可較高，增強體分布均勻。缺點是：工藝程序多、制備周期長、成本高、降低成本的可能性小。4） 真空蒸發(fā)-惰性氣體凝聚及真空原位加壓法 適用范圍廣、增強體分布均勻、制品質(zhì)量好。缺點是：工藝設(shè)備昂貴、產(chǎn)量極低、制造大型零部件有困難，如冷卻工序

25、安排不妥善，可產(chǎn)生明顯的界面反應，制備周期較長。機械誘發(fā)自蔓延高溫合成反應法過程簡單、不需要復雜的設(shè)備、產(chǎn)品純度高、能獲得復雜的相和亞穩(wěn)定相。缺點是：不易獲得高的產(chǎn)品密度、不能嚴格控制反應過程和產(chǎn)品性能。5） 原位反應復合法 成本較低、增強體分布均勻、基本上無界面反應、可以使用傳統(tǒng)的金屬熔融鑄造設(shè)備、工藝周期較短。缺點是：工藝過程要求嚴格，較難掌握，增強相的成分和體積分數(shù)不易控制。6） 非晶合金晶化法 成本低、產(chǎn)量大、界面清潔致密、樣品中無微孔隙、晶粒度變化易控制。缺點是：只適用于非晶形成能力較強的合金系。制備金屬基納米復合材料的工藝中應用比較廣泛的一種是機械合金化法。5. 未來發(fā)展趨勢及展望

26、 5.1發(fā)展趨勢 目前,金屬基納米復合材料的制備有以下發(fā)展: 納米晶?；钚院艽?在燒結(jié)中極易長大,因此,燒結(jié)工藝十分關(guān)鍵。添加VC,TaC,NbC等碳 化物作為晶粒長大抑制劑,可以在一定程度上抑制晶粒的進一步長大。采用強化燒結(jié)如加壓燒結(jié)、等離子體活化燒結(jié)、熱壓、熱等靜壓、低壓熱等靜壓、 超高壓燒結(jié)、燒結(jié)熱鍛、微波燒結(jié)、電磁場燒結(jié)、沖擊波燒結(jié)、高能高速燒結(jié)、脈沖電流燒結(jié)等燒結(jié)技術(shù)可望有效地控制納米結(jié)構(gòu)。 由于納米碳管與金屬在高溫復合過程中形成的脆性界面削弱了界面的結(jié)合強度,降低了復合材料的力學性能。而對于高熔點金屬和硬質(zhì)合金碳納米管復合材料,用傳統(tǒng)的熱加工方法制備更是困難。復合鍍技術(shù)可以制備多種

27、金屬及合金的碳納米管復合鍍層,而且通過控制鍍液的成分和工藝條件,可以制得非晶態(tài)和納米晶等不同微結(jié)構(gòu)的金屬基碳納米管復合鍍層,從而可使納米碳管與金屬基體高強度結(jié)合。 5.2 展望 金屬基納米復合材料具有優(yōu)異的力學性能,并繼續(xù)向高硬度、高彈性模量、高屈服強度和低溫超塑性等高性能的方向發(fā)展。金屬基納米復合材料具有優(yōu)異的磁特性,因此在工業(yè)上有廣闊的應用前景。利用稀土永磁材料的優(yōu)異磁性能,將軟磁相與永磁相在納米尺度范圍內(nèi)進行復合,獲得兼?zhèn)涓唢柡痛呕瘡姸?、高矯頑力二者優(yōu)點的新型永磁材料成為新的發(fā)展方向。 由于界面結(jié)構(gòu)和性能對金屬基納米復合材料應力、應變的分布、導熱、導電及熱膨脹性能、載荷傳遞、斷裂過程起決定性作用,故用先進的分析技術(shù)和手段深入研究界面的和精細結(jié)構(gòu)界面的反應規(guī)律、界面微結(jié)構(gòu)及性能對復合材料各種性能的影響、界面結(jié)構(gòu)和性能的優(yōu)化與控制途徑以及界面結(jié)構(gòu)性能的穩(wěn)定性成為金屬基納米復合材料研究的重要方向。 通過碳納米管的表面修飾,可制備空腔微結(jié)構(gòu)材料;也可以先打開碳納米管,借助碳納米管的優(yōu)良合成模板特性,將相應的金屬材料填充到碳納米管的內(nèi)孔,從而制備高性能的金屬基納米復合材料。碳納米管增強金屬基納米復合材料是金屬基納米復合材料的一種新興發(fā)展方向。雖然目前一些金屬基納米復合材料的制備工藝仍停留在實驗階段,但隨著分析方法的不斷進步