复合材料是二十世纪材料科学领域的重大突破之一,其中金属基复合材料是从20世纪60年代初发展起来的,具有高比强度、高比模量、耐磨、耐热、导电、导热、不吸潮、抗辐射、低热膨胀系数等优良性能,目前已成为发达国家争夺高技术优势的热点之一,并作为先进复合材料将逐步取代部分传统的金属材料而应用于航天航空、汽车工业、电子工业等领域[1-4]。

金属基复合材料(MetalMatrixComposite),简称MMC,是以金属及其合金为基体,与一种或几种金属或非金属增强相人工合成的复合材料。

它与聚合物基复合材料、陶瓷基复合材料以及碳/碳复合材料一起构成现代复合材料体系。

金属基复合材料分为宏观组合型和微观强化型两大类：前者指其组分能用肉眼识别和具备两组分性能的材料(如双金属、包履板等);后者需显微观察分辨组分以改善成分来提高强度为主要目标的材料。

金属基复合材料一般分为铝基、镁基、钢基、铁基及铝合金基复合材料等；按增强相形态的不同分为颗粒增强金属复合材料、晶须或短纤维增强金属基复合材料及连续纤维增强金属基复合材料。

1.金属基复合材料的发展金属基复合材料把金属良好的韧性、延展性、容易成形和强度高的优点与陶瓷的高硬度耐烧蚀和重量轻等优点结合在一起,形成一种崭新的材料。

它既克服了陶瓷的脆性和不能抗弹丸多次打击的弱点,又弥补了金属硬度不够和较重的缺点,具有优良的抗弹能力。

人们可以根据需要,制造出金属和陶瓷成分无限变化的金属基复合材料。

镁基复合材料其主要特点是密度低,比强度和比刚度高,同时还具有良好的耐磨性、耐高温性、耐冲击性、优良的减震性能及良好的尺寸稳定性和铸造性能等;此外,还具有电磁屏蔽和储氢特性等,是一类优秀的结构和功能材料,也是当今高新技术领域中最有希望采用的复合材料之一;钛基复合材料(TMCs)以其高的比强度、比刚度和良好的抗高温、耐腐蚀性能,在航空航天、汽车等领域有着广阔的应用前景,引起了材料研究者的广泛兴趣。

2.短纤维增强基复合材料的研究目前，对短纤维复合材料微观结构建模研究中，大多采用对称单胞模型[5-7]，增强体整齐排列模型[8]，平面多纤维模型[9]，也有人用纤维取向不同的单增强体单胞算出力学响应，然后按照纤维取向分布的百分比加权平均算得整体的力学性能[10]。