CN108699662A - 包含无机粒子和不连续纤维的金属基质复合材料及其制备方法 - Google Patents

包含无机粒子和不连续纤维的金属基质复合材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108699662A
CN108699662A CN201680071046.XA CN201680071046A CN108699662A CN 108699662 A CN108699662 A CN 108699662A CN 201680071046 A CN201680071046 A CN 201680071046A CN 108699662 A CN108699662 A CN 108699662A
Authority
CN
China
Prior art keywords
metal
matrix composite
porous
particle
glass
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201680071046.XA
Other languages
English (en)
Inventor
加雷思·A·休吉斯
伊丽莎白·Y·普洛特尼科夫
大卫·M·威尔逊
阿纳托利·Z·罗森夫兰茨
道格拉斯·P·格茨
乔丹·A·坎贝尔
法比安·施托尔岑堡
科林·麦卡洛
戚钢
吴永康
简·A·坦格曼
贾森·D·安德森
桑迪普·K·辛格
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
3M Innovative Properties Co
Original Assignee
3M Innovative Properties Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 3M Innovative Properties Co filed Critical 3M Innovative Properties Co
Publication of CN108699662A publication Critical patent/CN108699662A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C49/00—Alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments
    • C22C49/02—Alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments characterised by the matrix material
    • C22C49/04—Light metals
    • C22C49/06—Aluminium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
    • B22F3/11—Making porous workpieces or articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
    • B22F3/11—Making porous workpieces or articles
    • B22F3/1103—Making porous workpieces or articles with particular physical characteristics
    • B22F3/1112—Making porous workpieces or articles with particular physical characteristics comprising hollow spheres or hollow fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
    • B22F3/11—Making porous workpieces or articles
    • B22F3/1103—Making porous workpieces or articles with particular physical characteristics
    • B22F3/1118—Making porous workpieces or articles with particular physical characteristics comprising internal reinforcements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
    • B22F7/002—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of porous nature
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C32/00—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C32/00—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ
    • C22C32/0089—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with other, not previously mentioned inorganic compounds as the main non-metallic constituent, e.g. sulfides, glass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C47/00—Making alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments
    • C22C47/14—Making alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments by powder metallurgy, i.e. by processing mixtures of metal powder and fibres or filaments
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C49/00—Alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments
    • C22C49/02—Alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments characterised by the matrix material
    • C22C49/04—Light metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C49/00—Alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments
    • C22C49/14—Alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments characterised by the fibres or filaments
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
    • B22F3/11—Making porous workpieces or articles
    • B22F3/1103—Making porous workpieces or articles with particular physical characteristics
    • B22F2003/1106—Product comprising closed porosity
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2301/00—Metallic composition of the powder or its coating
    • B22F2301/05—Light metals
    • B22F2301/052—Aluminium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2301/00—Metallic composition of the powder or its coating
    • B22F2301/05—Light metals
    • B22F2301/058—Magnesium

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

本发明提供了一种金属基质复合材料，所述金属基质复合材料包含金属、无机粒子以及不连续纤维。所述无机粒子和所述不连续纤维分散在所述金属中。所述金属包括铝、镁或其合金。所述无机粒子具有比所述金属的密度小至少30％的包封密度。所述金属基质复合材料比基质金属具有更低的包封密度，同时保留所述金属的大量机械特性。

Description

包含无机粒子和不连续纤维的金属基质复合材料及其制备 方法
技术领域
本公开涉及金属基质复合材料，该金属基质复合材料包括金属基体与其它材料诸如填料材料的混合物。
背景技术
金属基质复合材料由于其高强度和刚度以及低重量的结合，因此一直以来都被认为是有前景的材料。金属基质复合材料通常包括用纤维或其它填料材料增强的金属基质。
发明内容
本公开提供了轻质金属基质复合材料。仍然需要比基质金属具有更低包封密度的金属基质复合材料，同时保持特定水平的物理特性。
在一方面，本发明提供了一种金属基质复合材料。金属基质复合材料包含金属、无机粒子以及不连续纤维。无机粒子和不连续纤维分散在金属中。金属包括铝、镁或其合金。无机粒子具有比金属的密度小至少30％的包封密度。
在另一方面，本公开提供了多个玻璃泡。玻璃泡包括承受加热到700摄氏度至少两小时而不软化的玻璃，并且在1371摄氏度下表现出6或更小的浇注指数。
在本公开的示例性实施方案中获得了各种意料不到的结果和优点。本公开的至少一个示例性实施方案的优点在于含有分散在金属中的无机粒子和不连续纤维的金属基质复合材料表现出比金属更低的包封密度和可接受的屈服强度(例如，拉伸应力-应变曲线中的塑性屈服)两者。
本公开的上述发明内容并非旨在描述本公开的每个公开实施方案或每种实施方式。以下描述更为具体地举例说明了示例性实施方案。在本申请全文的若干处，通过实施例列表提供了指导，这些实施例能够以各种组合使用。在每种情况下，引用的列表仅用作代表性的组，而不应被理解为排他性列表。
附图说明
结合附图来考虑本公开的各种实施方案的以下详细描述可更全面地理解本公开，其中：
图1是根据本公开一个示例性实施方案的金属基质复合材料的示意性剖视图。
图2是示例性基质和比较基质的应力-应变曲线图。
图3是附加的示例性基质和比较基质的应力-应变曲线图。
图4是另外的示例性基质和比较基质的应力-应变曲线图。
图5是另一个示例性基质的应力-应变曲线图。
图6是另外的示例性基质的应力-应变曲线图。
图7是又一个示例性基质的应力-应变曲线图。
虽然可不按比例绘制的上述附图示出了本公开的实施方案，但还可设想其它实施方案，如在具体实施方式中所提到的。
具体实施方式
对于以下定义术语的术语表，除非在权利要求书或说明书中的别处提供不同的定义，否则整个申请应以这些定义为准。
术语表
在整个说明书和权利要求书中使用某些术语，虽然大部分为人们所熟知，但仍可需要作出一些解释。应当理解，如本文所用：
如本说明书和所附实施方案中所用，除非内容清楚指示其它含义，否则单数形式“一个”、“一种”和“所述”包括多个指代物。如本说明书和所附实施方案中所使用的，除非内容清楚指示其它含义，否则术语“或”通常以其包括“和/或”的含义使用。
如本说明书中所用的，通过端点表述的数值范围包括该范围内所包括的所有数值(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.8、4和5)。
除非另外指明，否则本说明书和实施方案中所使用的表达量或成分、特性测量等的所有数值在所有情况下均应理解成由术语“约”来修饰。因此，除非有相反的说明，否则在上述说明书和所附实施方案列表中示出的数值参数可根据本领域的技术人员利用本公开的教导内容寻求获得的期望特性而变化。最低程度上说，并且在不试图将等同原则的应用限制到受权利要求书保护的实施方案的范围内的情况下，至少应根据所报告的数值的有效数位并通过应用惯常的四舍五入法来解释每个数值参数。
术语“包括”及其变型形式在说明书和权利要求书中出现这些术语的地方不具有限制的含义。
词语“优选的”和“优选地”是指在某些情况下可提供某些有益效果的本公开实施方案。然而，在相同的情况或其它情况下，其它实施方案也可是优选的。此外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其它实施方案是不可用的，并且并不旨在将其它实施方案排除在本公开的范围之外。
整个本说明书中提及的“一个实施方案”、“某些实施方案”、“一个或多个实施方案”或“实施方案”，无论在术语“实施方案”前是否包括术语“示例性的”都意指结合该实施方案描述的特定特征部、结构、材料或特征包括在本公开的某些示例性实施方案中的至少一个实施方案中。因此，在整个说明书的各处出现的短语诸如“在一个或多个实施方案中”、“在某些实施方案中”、“在一个实施方案中”、“在许多实施方案中”或“在实施方案中”未必是指本公开的某些示例性实施方案的相同实施方案。此外，特定特征部、结构、材料或特征可在一个或多个实施方案中以任何合适的方式组合。
关于金属基质中的一种或多种填料的术语“分散的”是指在整个金属基质分布的一种或多种填料，从而例如提供包含金属和一种或多种填料的基本上均匀的金属基质复合材料。这与金属基质复合材料的区域形成对比，该金属基质复合材料的一种或多种填料的浓度是该金属基质复合材料不同位置的区域的至少两倍(例如，金属基质复合材料内的填料层或填料簇)。虽然可以观察到其中一种或多种填料未完全均匀地分布在金属基质中的足够小的金属基质复合材料体积，但是一种或多种填料仍然分散在金属中。
术语“烧结”是指通过加热粉末材料而不完全液化来使该粉末材料聚结成固体或多孔物质。任选地，粉末材料在烧结期间也被压缩。
关于粒子的术语“包封密度”是指质量除以包封体积。“包封体积”是指每个粒子中固体和粒子中的任何空隙的体积的总和。类似地，关于金属基质复合材料的术语“包封密度”是指质量除以包封体积，其中“包封体积”是指金属基质复合材料中的固体和金属基质复合材料中任何空隙的体积的总和。
关于多孔粒子的术语“骨架密度”是指质量除以骨架体积。“骨架体积”是指固体材料和粒子内任何闭合口的体积的总和。
术语“软化点”是指(例如，处于固相的)材料在其自身重量作用下开始坍落的温度或温度范围。对于具有确定熔点的材料(例如，金属)，软化点通常被认为是金属或金属合金的熔点。然而，对于没有确定熔点的材料，软化点可为材料的弹性性能改变为塑性流动时的温度。例如，玻璃、玻璃陶瓷或瓷器的软化点可以在材料的玻璃化转变温度下发生，并且可以由107.65泊的粘度定义。通常例如通过Vicat方法(例如，ASTM-D1525或ISO 306)或通过热变形测试(例如，ASTM-D648)确定玻璃的软化点。
术语“应变”是指弹性应变。术语“拉伸应变”是指材料在受力情况下被拉伸、弯曲或牵拉时的变形。
术语“塑性屈服”是指材料发生预定量的永久变形时的应力。
术语“拉伸塑性屈服”是指在材料经受张力时，材料发生预定量的永久变形时的应力。
术语“屈服强度”是指被认为是材料的塑性伸长开始时的应力。如本文所用，屈服强度在0.2％的偏移量处确定。ASTM B557M-15公开了“7.6屈服强度—通过偏移方法在0.2％的偏移量处确定屈服强度。材料的接受或拒绝可以基于负载延伸法来决定。对于基准测试，应使用偏移方法。7.6.1偏移方法—要通过“偏移方法”确定屈服强度，必须确保可以绘制应力-应变图的数据(自动记录或数字)。然后在应力-应变图(图16)上放下等于偏移指定值的Om，绘制平行于OA的mn，并由此定位r，mn与应力-应变图的交点(注12)。在报告通过该方法获得的屈服强度值时，所使用的“偏移”的指定值应在术语屈服强度后面的括号中说明。因此：屈服强度(偏移＝0.2％)＝360MPa”。
术语“过渡氧化铝”是指从氢氧化铝到α-氧化铝的任何氧化铝。特定的过渡氧化铝粒子包括δ-氧化铝、η-氧化铝、θ-氧化铝、χ-氧化铝、κ-氧化铝、ρ-氧化铝和γ-氧化铝。过渡氧化铝粒子在氢氧化铝或羟基氧化铝的热处理期间产生。最热力学稳定的形式通常是α-氧化铝。
现在将描述本公开的各种示例性实施方案。在不脱离本公开实质和范围的情况下，可对本公开的示例性实施方案进行各种修改和更改。因此，应当理解，本公开的实施方案并不限于以下所述的示例性实施方案，而应受权利要求书及其任何等同物中示出的限制因素的控制。
在一方面，本发明提供了一种金属基质复合材料。金属基质复合材料包含金属、多个无机粒子以及多个不连续纤维。无机粒子和不连续纤维分散在金属中。无机粒子具有比金属的密度小至少30％，比金属的密度小至少40％或小至少50％的包封密度。金属包括铝、镁或其合金。
参考图1，其提供了金属基质复合材料100的示意性剖视图。金属基质复合材料100包含金属10、多个无机粒子12以及多个不连续纤维14。无机粒子12和不连续纤维14分散在金属10中。为了简单起见，金属基质复合材料被示出为具有整体形状；然而，取决于预期应用，金属基质复合材料可以形成许多不同的形状。金属基质复合材料适用于诸如建筑、汽车和电子行业，其中特定的金属部件可以用金属基质复合材料部件替代。
在一些实施方案中，金属包括多孔基质结构。多孔基质结构通常由粉末金属获得，其中粉末包括其中气体(例如，空气)结合到固体金属结构中的金属结构。在替代实施方案中，金属包括无孔基质结构。无孔基质结构通常由熔融金属获得。
通常，金属以金属基质复合材料的50重量％或更多、55重量％或更多、60重量％或更多、65重量％或更多、70重量％或更多、或者75重量％或更多；并且以95重量％或更少、90重量％或更少、85重量％或更少、或者80重量％或更少的量存在。换句话说，金属可以金属基质复合材料的介于50重量％和95重量％之间(包括端值在内)，或金属基质复合材料的介于70重量％和95重量％之间(包括端值在内)的量存在。该金属包括铝、镁或其合金(即铝合金或镁合金)。合适的金属包括例如但不限于纯铝(具有至少99.0％纯度的铝粉，例如AA1100、AA1050、AA1070等，诸如可从肯塔基州路易斯维尔爱卡公司(Eckart(Louisville,KY))商购获得的纯铝粉)。或含有铝和0.2质量％至2质量％的另一种金属的铝合金。此类合金包括：Al—Cu合金(AA2017等)、Al—Mg合金(AA5052等)、Al—Mg—Si合金(AA6061等)、Al—Zn—Mg合金(AA7075等)和Al—Mn合金，其单独地存在或作为两者或更多者的混合物存在。各种合适的金属粉末可从新泽西州上萨德尔里弗的大西洋设备工程公司(AtlanticEquipment Engineers(Upper Saddle River,NJ))商购获得。
通常，当金属以粉末形式使用时，金属粉末具有300纳米(nm)或更大、400nm或更大、500nm或更大、750nm或更大、1微米(μm)或更大、2μm或更大、5μm或更大、7μm或更大、10μm或更大、20μm或更大、35μm或更大、50μm或更大、或者75μm或更大；并且100μm或更小、75μm或更小、50μm或更小、35μm或更小、或者25μm或更小的平均粒度。换句话说，金属粉末具有范围在300nm和100μm之间(包括端值在内)；范围在1μm和100μm之间(包括端值在内)；或范围在1μm和50μm之间(包括端值在内)的平均粒度。例如，可以使用光学显微镜和激光衍射来分析粒度。
合适的无机粒子包括具有2.00克/立方厘米或更小、1.75克/立方厘米或更小、1.50克/立方厘米或更小、1.25克/立方厘米或更小、或1.00克/立方厘米的最大包封密度的粒子。通常，多个无机粒子具有基本上球形或针状的形状，而在一些实施方案中，无机粒子包括多室泡。粒子通常具有2:1或更小的最长轴与最短轴的纵横比。
通常，多个无机粒子具有50纳米(nm)或更大、250nm或更大、500nm或更大、750nm或更大、1微米(μm)或更大、2μm或更大、5μm或更大、7μm或更大、10μm或更大、20μm或更大、35μm或更大、50μm或更大、75μm或更大、或者100μm或更大；并且5毫米(mm)或更小、3mm或更小、2mm或更小、1mm或更小、750μm或更小、500μm或更小、或者250μm或更小的平均粒度。换句话说，多个无机粒子包含范围在50nm和5mm之间(包括端值在内)；范围在1μm和1mm之间(包括端值在内)；或范围在10μm和500μm之间(包括端值在内)的平均粒度。
分散在金属中的无机粒子的量无特别限制。多个无机粒子通常以金属基质复合材料的至少1重量％，金属基质复合材料的至少2重量％、至少5重量％、至少8重量％、至少10重量％、至少15重量％、或至少20重量％；并且金属基质复合材料的至多50重量％、至多28重量％、至多26重量％、至多24重量％、或至多22重量％的量存在。在某些实施方案中，无机粒子以金属基质复合材料的介于1重量％和30重量％之间、或介于2重量％和25重量％之间、或介于2重量％和15重量％之间(包括端值在内)的量存在于金属基质复合材料中。包含小于1重量％的无机粒子导致金属基质复合材料的包封密度的最小降低，而包含大于30重量％的无机粒子对金属基质复合材料的机械特性造成负面影响，这是因为金属基质复合材料含有不足量的金属和纤维。
在某些实施方案中，多个无机粒子包括多孔粒子。如本文所用，“多孔粒子”是指自身具有孔以及包括位于无孔初级粒子中的至少一些之间的孔的无孔初级粒子的团聚体两者的粒子。可用的多孔粒子的示例包括例如但不限于多孔金属氧化物粒子、多孔金属氢氧化物粒子、多孔金属碳酸盐、多孔碳粒子、多孔二氧化硅粒子、多孔脱水铝硅酸盐粒子、多孔脱水金属水合物粒子、沸石粒子、多孔玻璃粒子、膨胀珍珠岩粒子、膨胀蛭石粒子、多孔硅酸钠粒子、工程化多孔陶瓷粒子、无孔初级粒子的团聚体或它们的组合。在某些实施方案中，金属氧化物、金属氢氧化物或金属碳酸盐的金属选自铝、镁、锆、钙或它们的组合。在选择的实施方案中，多孔粒子包括多孔氧化铝粒子、多孔碳粒子、多孔二氧化硅粒子、多孔氢氧化铝粒子或它们的组合。通常通过加热多孔粒子，通常从多孔粒子中除去伴生水。任选地，多孔粒子包括过渡氧化铝粒子。合适的多孔粒子包括例如但不限于从伊利诺伊州德斯普兰斯的环球油品公司(UOP LLC(Des Plaines,IL))商购获得的Versal 250勃姆石粉末、从中国山东的淄博盈合化工有限公司(Zibo Yinghe Chemical Company,Ltd.(Shandong,China))商购获得的YH-D 16勃姆石粉末、以及从密歇根州安娜堡太平洋工业发展公司(PIDCInternational(Ann Arbor,MI))商购获得的Alumax PB300勃姆石。
在某些实施方案中，多个无机粒子包括陶瓷泡或玻璃泡。用于陶瓷泡和玻璃泡的合适材料包括例如但不限于氧化铝、铝硅酸盐、二氧化硅或它们的组合。可商购获得的玻璃泡包括例如购自马萨诸塞州埃姆斯伯里的Cenostar公司(Cenostar Corporation(Amesbury,MA))的LightStar、EconoStar和高氧化铝空心微珠。优选地，陶瓷泡和玻璃泡未被涂覆(例如，用已用于辅助金属基质润湿泡的金属材料)。
在一些实施方案中，多个玻璃泡有利地包括承受加热到700摄氏度的温度至少两小时而不软化的玻璃。更具体地，在某些实施方案中，玻璃泡包括具有在700摄氏度至785摄氏度(包括端值在内)或715摄氏度至735摄氏度范围内玻璃软化温度的玻璃。
耐高温玻璃泡的使用允许其结合在金属基质复合材料中，否则该金属基质复合材料将在足够高的温度下制备以破坏玻璃泡，诸如通过将玻璃泡中的至少一些软化至其变形和/或破裂的程度。
另一种合适类型的玻璃泡包括在与去离子水搅拌2小时时在去离子水中浸出小于100微克钠离子/克玻璃泡的泡。具有此类低钠浸出率的玻璃泡的优点在于它们可用于通常无法接受钠离子浸出的电子应用中。在一个实施方案中，用于制备此类低钠玻璃泡的合适的化合物包括二氧化硅、石灰、硼酸、磷酸钙、煅烧的硅酸铝和硅酸镁。在某些实施方案中，此类低钠玻璃泡表现出介于717℃和735℃之间的软化点(包括端值在内)，如通过热膨胀法测量。
在玻璃泡领域中通常已知玻璃泡的特性可以通过调节玻璃泡组合物的组分的相对比例而改变。例如，可以在包含二氧化硅、石灰、硼酸、磷酸钙、煅烧的硅酸铝和硅酸镁的低钠玻璃泡组合物中制备密度、强度、软化温度和浇注指数不同的各种玻璃泡。基于判断当玻璃被加热到2500华氏度(1371摄氏度)的温度时浇注熔融玻璃的容易程度，浇注指数是在1至10范围内的经验指数。浇注指数表示熔融温度下的玻璃粘度。浇注指数为10意味着玻璃粘度足够低以用于轻松浇注。浇注指数为1意味着玻璃粘度非常高，使得玻璃无法浇注(例如，在尝试浇注期间玻璃几乎不移动)。不受理论的束缚，据信玻璃泡组合物的浇注指数和软化温度是相关的。即随着玻璃组合物的浇注指数降低，玻璃泡组合物的软化温度升高。换句话说，具有类似浇注指数的玻璃泡组合物被认为具有相似的软化温度。一般而言，合适的玻璃泡组合物具有6或更小、优选地5或更小、4或更小、3或更小、或者2或更小的浇注指数。在某些实施方案中，合适的玻璃泡具有1的浇注指数。
在一些实施方案中，多个玻璃泡任选地具有介于0.50克/立方厘米和2.30克/立方厘米之间(包括端值在内)，诸如介于0.50克/立方厘米和1.50克/立方厘米之间或介于0.50克/立方厘米和0.90克/立方厘米之间的平均包封密度。
在某些实施方案中，合适的玻璃泡可以具有包含二氧化硅、石灰、硼酸、磷酸钙、煅烧的硅酸铝、硅酸镁和至多约1重量％的Na2O的组合物，同时表现出6或以下的浇注指数。在一些实施方案中，玻璃泡具有在2.5至7.5范围内(包括端值在内)或在5.0至7.5范围内(包括端值在内)的二氧化硅与氧化铝重量比。
下面的表1提供了示例性的低钠玻璃泡组合物和由其制备的玻璃泡的特性(即密度、强度、软化温度和浇注指数)。
有利地，合适的高温泡也具有高强度。强度可以根据(撤回)ASTM3102-72进行测量，其中在方法中使用甘油代替水。在一些实施方案中，80体积％的玻璃泡承受4000psi(27.6MPa)的等静压力而不发生破裂，6000psi(41.4MPa)的等静压力而不发生破裂，或者8000psi(55.2MPa)的等静压力而不发生破裂。合适的高温玻璃泡不限于上述示例性组合物。例如，具有781℃的软化温度、1.0385克/厘米3的密度、以及8129psi(56MPa)的强度的低钠耐高温玻璃泡使用本领域已知的用于形成玻璃泡的常见方法由玻璃组合物制备，该玻璃组合物包含SiO2(60.05重量％)、CaO(3.77重量％)、B2O3(6.65重量％)、Al2O3(17.77重量％)、MgO(3.18重量％)、SrO(7.84重量％)和SO3(0.74重量％)。
分散在金属基质复合材料中的多个不连续纤维无特别限制，并且例如包括无机纤维，诸如玻璃、氧化铝、铝硅酸盐、碳、玄武岩或它们的组合。更具体地，在某些实施方案中，纤维包含至少一种金属氧化物、氧化铝、氧化铝-二氧化硅或它们的组合。不连续纤维具有小于5厘米的平均长度，与长纤维相比，它更有利于分散在金属基质中。在许多实施方案中，纤维的平均长度比用于形成金属基质复合材料的模具或铸模的最小尺寸短，使得纤维的取向不受模具或铸模的限制。通常，纤维长度与模具或铸模的最小尺寸的比率<1:1。在某些实施方案中，不连续纤维具有小于4厘米、小于3厘米或小于2厘米的平均长度。不连续纤维可以由连续纤维例如通过本领域已知的方法诸如切碎和研磨形成。通常，多根不连续纤维具有10:1或更大的纵横比。
合适的不连续纤维可以具有各种组成，诸如陶瓷纤维。如本文所讨论的，陶瓷纤维可以连续的长度生产，其被切碎或剪切以提供本公开的陶瓷纤维。陶瓷纤维可以由各种可商购获得的陶瓷原丝制成。可用于形成陶瓷纤维的原丝的示例包括以商标NEXTEL(明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company,St.Paul,MN))出售的陶瓷纤维。NEXTEL是一种连续原丝陶瓷氧化物纤维，该纤维在工作温度下具有低延伸率和收缩率，并提供良好的耐化学性、低导热性、抗热震性和低孔隙率。NEXTEL纤维的具体示例包括NEXTEL 312、NEXTEL 440、NEXTEL 550、NEXTEL 610和NEXTEL 720。NEXTEL 312和NEXTEL440是包含Al2O3、SiO2和B2O3的耐火铝硼硅酸盐。NEXTEL 550和NEXTEL 720是铝硅酸盐，并且NEXTEL 610是氧化铝。在制造期间，NEXTEL原丝涂覆有有机涂料或涂饰剂，其用作纺织品加工中的辅助。涂料可以包括淀粉、油、蜡或施加到原丝束的其它有机成分的使用，以保护和辅助处理。通过在700℃的温度下加热清洗原丝或陶瓷纤维一小时至四小时，可以从陶瓷原丝除去涂料。
陶瓷纤维可以被切割、研磨或切碎以便提供相对均匀的长度，这可以通过在机械剪切操作或激光切割操作以及其它切割操作中切割陶瓷材料的连续原丝来实现。考虑到某些切割操作的高度受控性质，陶瓷纤维的尺寸分布非常狭窄并且允许控制复合材料特性。
例如可以使用与CCD相机(Olympus DP72，日本东京(Tokyo,Japan))和分析软件(Olympus Stream Essentials，日本东京(Tokyo,Japan))配合的光学显微镜(OlympusMX61，日本东京(Tokyo,Japan))来确定陶瓷纤维的长度。样品可以通过将陶瓷纤维的代表性样品铺展在载玻片上，并且在10X放大倍数下测量至少200个陶瓷纤维的长度来制备。
合适的纤维包括例如可以商品名NEXTEL(购自明尼苏达州圣保罗的3M公司(3MCompany,St.Paul,MN))，诸如NEXTEL 312、440、610和720的陶瓷纤维。一种目前优选的陶瓷纤维包含多晶α-Al2O3。在例如美国专利4,954,462(Wood等人)和美国专利5,185,299(Wood等人)中描述了合适的氧化铝纤维。示例性α-氧化铝纤维以商品名NEXTEL 610(明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company,St.Paul,MN))出售。在一些实施方案中，氧化铝纤维是多晶α-氧化铝纤维，并且包含基于理论氧化物计大于99重量％的Al2O3和基于氧化铝纤维的总重量计0.2重量％至0.5重量％的SiO2。在其它实施方案中，一些可取的多晶α-氧化铝纤维包含具有小于一微米(或者甚至在一些实施方案中小于0.5微米)的平均晶粒尺寸的α-氧化铝。在一些实施方案中，多晶α-氧化铝纤维具有至少1.6GPa(在一些实施方案中，至少2.1GPa，或者甚至至少2.8GPa)的平均拉伸强度。在例如美国专利4,047,965(Karst等人)中描述了合适的铝硅酸盐纤维。示例性铝硅酸盐纤维由明尼苏达州圣保罗的3M公司(3MCompany(St.Paul,MN)以商品名NEXTEL 440和NEXTEL 720出售。在例如美国专利3,795,524(Sowman)中描述了铝硼硅酸盐纤维。示例性铝硼硅酸盐纤维由3M公司(3M Company)以商品名NEXTEL 312出售。氮化硼纤维可以如例如美国专利3,429,722(Economy)和美国专利5,780,154(Okano等人)中所述制成。
陶瓷纤维也可以由其它合适的陶瓷氧化物原丝形成。此类陶瓷氧化物原丝的示例包括购自中央玻璃纤维有限公司(Central Glass Fiber Co.,Ltd.)的那些(例如，EFH75-01、EFH150-31)。还优选含有小于约2％碱或基本上不含碱的铝硼硅酸盐玻璃纤维(即“E-玻璃”纤维)。E-玻璃纤维购自许多商业供应商。
分散在金属基质复合材料中的不连续纤维的量无特别限制。多个纤维通常以金属基质复合材料的至少1重量％，金属基质复合材料的至少2重量％、至少3重量％、至少5重量％、至少10重量％、至少15重量％、至少20重量％、或至少25重量％；并且金属基质复合材料的至多50重量％、至多45重量％、至多40重量％、或至多35重量％的量存在。在某些实施方案中，纤维以金属基质复合材料的介于1重量％和50重量％之间、或介于2重量％和25重量％之间、或介于5重量％和15重量％之间(包括端值在内)的量存在于金属基质复合材料中。包含小于1重量％的纤维导致金属基质复合材料的强度的最小增加，而包含大于50重量％的纤维对金属基质复合材料的包封密度造成负面影响，这是因为金属基质复合材料含有不足量的金属和无机粒子。在某些实施方案中，多个无机粒子和多个不连续纤维以金属基质复合材料的介于5重量％和50重量％之间的量组合地存在。
有利地，金属基质复合材料具有降低的包封密度(与纯金属相比)和可接受的机械特性两者。例如，金属基质复合材料通常具有介于1.35克/立方厘米和2.70克/立方厘米之间(包括端值在内)或介于1.80克/立方厘米和2.50克/立方厘米之间(包括端值在内)的包封密度。例如，金属基质复合材料可以具有至少1.60克/立方厘米、至少1.75克/立方厘米、至少1.90克/立方厘米、至少2.00克/立方厘米、至少2.10克/立方厘米或至少2.25克/立方厘米的包封密度；并且至多2.70克/立方厘米、至多2.60克/立方厘米、至多2.50克/立方厘米、至多2.40克/立方厘米或至多2.30克/立方厘米的包封密度。
在某些实施方案中，金属包括铝或其合金，并且金属基质复合材料具有介于1.80克/立方厘米和2.50克/立方厘米之间(包括端值在内)；介于2.00克/立方厘米和2.30克/立方厘米之间(包括端值在内)；或者介于1.80克/立方厘米和2.20克/立方厘米之间(包括端值在内)的包封密度。
在某些实施方案中，金属包括镁或其合金，并且金属基质复合材料具有介于1.35克/立方厘米和1.60克/立方厘米之间(包括端值在内)；介于1.55克/立方厘米和1.60克/立方厘米之间(包括端值在内)；或者介于1.35克/立方厘米和1.50克/立方厘米之间(包括端值在内)的包封密度。
有利地，在许多实施方案中，金属基质复合材料的包封密度比金属的密度小至少8％(或者小至少10％、小至少12％、小至少15％或者小至少17％)，并能在破裂之前承受1％的应变。这种特性的组合既提供了轻质金属，又保持了金属基质复合材料中的一些金属特征。具体地，在拉伸测试中，金属基质复合材料在失效之前优选地表现出屈服强度。在某些实施方案中，金属基质复合材料具有50兆帕或更大、75兆帕或更大、100兆帕或更大、或者150兆帕或更大的屈服强度。
发现本公开的至少某些示例性实施方案的金属基质复合材料表现出显示塑性屈服性能的应力-应变曲线，并且本公开的至少某些示例性实施方案的金属基质复合材料表现出显示拉伸塑性屈服性能的应力-应变曲线。也就是说，应力-应变曲线表现出塑性流动的区域。塑性屈服曲线和拉伸塑性屈服曲线与纯脆性失效机制形成对比。也就是说，纯脆性性能在应力-应变曲线内只表现出一个弹性区域，而无(或很小的)塑性流动区域。令人惊讶的是，根据本公开的至少一些实施方案，在金属基质复合材料中作为填料的无机粒子和不连续纤维两者的组合在应力-应变测试时提供了塑性屈服曲线和/或拉伸塑性屈服性能。
例如，参照图3所示，含有纤维和多孔无机粒子两者的实施例13的应力-应变曲线(在下文中详细描述)在脆性失效机制之前显示出屈服。在某些实施方案中，金属基质复合材料在破裂之前可承受0.5％、1％、1.5％或甚至2％的应变。此外，出乎意料的是，金属粉末与多孔无机粒子保持分离，而不是在烧结期间(特别是在施加的压力下烧结)被推入到多孔无机粒子的孔中的一些中。有趣的是，多孔无机粒子在烧结期间还不易于受到损坏(例如，碎裂或粉碎)，而是保持其多孔骨架结构。
在许多实施方案中，金属基质复合材料表现出25兆帕(MPa)或更大，诸如40MPa或更大、50MPa或更大、75MPa或更大、100MPa或更大、150MPa或更大、200MPa或更大、250MPa或更大、或者300MPa或更大的极限拉伸强度。由于其涉及金属基质复合材料的包封密度，通常在复合材料的轻量化期间牺牲了拉伸强度，因此考虑到该金属基质复合材料的拉伸强度，其可为另外有用的。在一些实施方案中，金属基质复合材料具有介于1.80克/立方厘米和2.50克/立方厘米之间(包括端值在内)的包封密度，以及50MPa或更大、100MPa或更大、150MPa或更大、200MPa或更、250MPa或更大、或者300MPa或更大的极限拉伸强度。
有利地，在某些实施方案中，无需无机粒子和不连续纤维以外的填料即可获得理想的机械特性。在此类实施方案中，金属基质复合材料基本上由金属、多个无机粒子和多个不连续纤维组成。因此金属基质复合材料可以进一步含有基本不影响金属基质复合材料的机械特性的添加剂。相反，基本上由金属、多个无机粒子和多个不连续纤维组成的金属基质复合材料不能进一步包含添加剂，诸如用于帮助分散填料的材料。
制备本发明的金属基质复合材料的方法包括粉末冶金工艺，诸如热压、粉末挤出、热轧、加热之后温轧、冷压缩和烧结以及热等静压。如本领域技术人员已知的，本发明的复合材料还可以使用熔融或浇注工艺来生产，该浇注工艺包括挤压浇注、压力浇注和搅拌浇注。
在某些实施方案中，制备金属基质复合材料的方法包括混合金属粉末、多个无机粒子和多个不连续纤维，从而形成混合物；并且烧结混合物，从而形成金属基质复合材料。所得金属基质复合材料的金属粉末、粒子、纤维和特性如上面关于第一方面所述。
在一些实施方案中，金属粉末、无机粒子和不连续纤维的混合手动执行，诸如通过用手摇动容纳材料的容器。通常，执行摇动至少15秒、至少20秒、至少30秒、至少45秒或至少60秒，并且至多2分钟、至多100秒、至多90秒或至多70秒。当手动混合金属基质复合材料的组分时，任选地将容纳材料的容器翻转至少一次。在某些实施方案中，金属粉末、无机粒子和不连续纤维的混合使用声学混合器、机械混合器、振动台或滚筒执行。使用装置进行混合可类似地执行至少15秒、至少20秒、至少30秒、至少45秒或至少60秒，并且至多2分钟、至多100秒、至多90秒或至多70秒。通过混合组分而形成的混合物包含分散在金属粉末中的粒子和纤维。如上所述，使无机粒子和不连续纤维分散在金属粉末中提供基本均匀的混合物。
混合之后，将混合物烧结。在许多实施方案中，执行烧结至少30分钟、至少60分钟、至少90分钟或至少2小时，并且至多3小时或至多24小时；诸如介于30分钟和3小时之间(包括端值在内)。通常，混合物在铸模(例如，模具)中烧结。烧结通常在至少250摄氏度(℃)、至少300℃、至少400℃、至少500℃或至少600℃，并且至多1000℃、至多900℃、至多800℃或至多700℃；诸如介于250℃和1000℃之间(包括端值在内)、或者介于400℃和900℃之间、或者介于600℃和800℃之间的温度下的热压机或加热炉中执行。在许多实施方案中，温度以稳定的速率增加，直到达到期望的最高温度。
在某些实施方案中，烧结还包括对铸模中的混合物施加压力。例如，任选地在至少4兆帕(MPa)、至少5MPa、至少7MPa、至少10MPa、至少12MPa、至少15MPa或至少20MPa；并且至多200MPa、至多150MPa、至多100MPa、至多75MPa、至多50MPa或至多25MPa；诸如介于4MPa和200MPa之间(包括端值在内)、介于4MPa和50MPa之间(包括端值在内)、或者介于15MPa和200MPa之间(包括端值在内)的压力下执行烧结。在某些实施方案中，在释放施加的压力之后用惰性气体(例如，氮气或氩气)冲洗铸模。
在烧结过程之后，可以允许金属基质复合材料冷却(例如，在热压机或加热炉内部或外部)。在一些实施方案中，允许金属基质复合材料在加热炉内冷却(即通过关闭加热炉并等待金属基质复合材料自身冷却)。在其它实施方案中，将例如但不限于惰性气体(例如，氮气、氩气等)通过热压机或加热炉以帮助金属基质复合材料更快地冷却。
示例性实施方案
实施方案1是金属基质复合材料。该金属基质复合材料包含金属；多个无机粒子；以及多个不连续纤维。无机粒子和不连续纤维分散在金属中。金属包括铝、镁或其合金，并且无机粒子具有比金属的密度小至少30％的包封密度。
实施方案2是根据实施方案1所述的金属基质复合材料，其中金属基质复合材料具有比金属的密度小至少8％的包封密度并且可在破裂之前承受1％的应变。
实施方案3是根据实施方案2所述的金属基质复合材料，其中金属基质复合材料可在破裂之前承受2％的应变。
实施方案4是根据实施方案1至3中任一项所述的金属基质复合材料，其中金属基质复合材料具有50兆帕或更大的屈服强度。
实施方案5是根据实施方案1至4中任一项所述的金属基质复合材料，其中金属基质复合材料具有100兆帕或更大的屈服强度。
实施方案6是根据实施方案1至5中任一项所述的金属基质复合材料，其中金属基质复合材料具有100兆帕或更大的极限拉伸强度。
实施方案7是根据实施方案1至6中任一项所述的金属基质复合材料，其中金属基质复合材料具有200兆帕或更大的极限拉伸强度。
实施方案8是根据实施方案1至7中任一项所述的金属基质复合材料，其中金属基质复合材料具有300兆帕或更大的极限拉伸强度。
实施方案9是根据实施方案1至8中任一项所述的金属基质复合材料，其中多个无机粒子包括多孔粒子。
实施方案10是根据实施方案9所述的金属基质复合材料，其中多孔粒子具有2克/立方厘米或更小的最大包封密度。
实施方案11是根据实施方案9或实施方案10所述的金属基质复合材料，其中多孔粒子包括多孔金属氧化物粒子、多孔金属氢氧化物粒子、多孔金属碳酸盐、多孔碳粒子、多孔二氧化硅粒子、多孔脱水铝硅酸盐粒子、多孔脱水金属水合物粒子、沸石粒子、多孔玻璃粒子、膨胀珍珠岩粒子、膨胀蛭石粒子、多孔硅酸钠粒子、工程化多孔陶瓷粒子、无孔初级粒子的团聚体或它们的组合。
实施方案12是根据实施方案9至11中任一项所述的金属基质复合材料，其中多孔粒子包括多孔氧化铝粒子、多孔碳粒子、多孔二氧化硅粒子、多孔氢氧化铝粒子或它们的组合。
实施方案13是根据实施方案12所述的金属基质复合材料，其中多孔粒子包括过渡氧化铝粒子。
实施方案14是根据实施方案1至8中任一项所述的金属基质复合材料，其中多个无机粒子包括陶瓷泡或玻璃泡。
实施方案15是根据实施方案14所述的金属基质复合材料，其中多个无机粒子具有2克/立方厘米或更小的最大包封密度。
实施方案16是根据实施方案14或实施方案15所述的金属基质复合材料，其中玻璃泡包括承受加热到700摄氏度的温度至少两小时而不软化的玻璃。
实施方案17是根据实施方案14至16中任一项所述的金属基质复合材料，其中玻璃泡是在与去离子水搅拌2小时时在去离子水中浸出小于100微克钠离子/克玻璃泡的泡。
实施方案18是根据实施方案14或实施方案15所述的金属基质复合材料，其中多个无机粒子包括氧化铝、铝硅酸盐、二氧化硅或它们的组合。
实施方案19是根据实施方案11至15中任一项或18所述的金属基质复合材料，其中无机粒子包括多空隙泡。
实施方案20是根据实施方案1至19中任一项所述的金属基质复合材料，其中多个无机粒子具有基本上球形的形状或针状形状。
实施方案21是根据实施方案1至20中任一项所述的金属基质复合材料，其中多个无机粒子具有范围在50纳米(nm)和5毫米(mm)之间的平均粒度，包括端值在内。
实施方案22是根据实施方案1至21中任一项所述的金属基质复合材料，其中多个无机粒子具有范围在1微米(μm)和1mm之间的平均粒度，包括端值在内。
实施方案23是根据实施方案1至22中任一项所述的金属基质复合材料，其中多个无机粒子具有范围在10μm和500μm之间的平均粒度，包括端值在内。
实施方案24是根据实施方案1至23中任一项所述的金属基质复合材料，其中多个不连续纤维包括玻璃、氧化铝、铝硅酸盐、碳、玄武岩或它们的组合。
实施方案25是根据实施方案1至24中任一项所述的金属基质复合材料，其中多个不连续纤维具有10:1或更大的纵横比。
实施方案26是根据实施方案1至25中任一项所述的金属基质复合材料，其中金属包括多孔基质结构。
实施方案27是根据实施方案1至26中任一项的所述金属基质复合材料，其中金属包括铝或其合金。
实施方案28是根据实施方案1至27中任一项当地的金属基质复合材料，其中金属基质复合材料具有介于1.80克/立方厘米和2.50克/立方厘米之间的包封密度，包括端值在内。
实施方案29是根据实施方案1至28中任一项所述的金属基质复合材料，其中金属基质复合材料具有介于2.00克/立方厘米和2.30克/立方厘米之间的包封密度，包括端值在内。
实施方案30是根据实施方案1至28中任一项所述的金属基质复合材料，其中金属基质复合材料具有介于1.80克/立方厘米和2.20克/立方厘米之间的包封密度，包括端值在内。
实施方案31是根据实施方案1至26中任一项所述的金属基质复合材料，其中金属包括镁或其合金。
实施方案32是根据实施方案31所述的金属基质复合材料，其中金属基质复合材料具有介于1.35克/立方厘米和1.60克/立方厘米之间的包封密度，包括端值在内。
实施方案33是根据实施方案31或实施方案32所述的金属基质复合材料，其中金属基质复合材料具有介于1.55克/立方厘米和1.60克/立方厘米之间的包封密度，包括端值在内。
实施方案34是根据实施方案31或实施方案32所述的金属基质复合材料，其中金属基质复合材料具有介于1.35克/立方厘米和1.50克/立方厘米之间的包封密度，包括端值在内。
实施方案35是根据实施方案1至34中任一项所述的金属基质复合材料，其中金属基质复合材料在拉伸测试中失效之前表现出屈服强度。
实施方案36是根据实施方案1至35中任一项所述的金属基质复合材料，其中金属以金属基质复合材料的介于50重量％和95重量％之间的量存在，包括端值在内。
实施方案37是根据实施方案1至36中任一项所述的金属基质复合材料，其中多个无机粒子以金属基质复合材料的介于2重量％和25重量％之间的量存在，包括端值在内。
实施方案38是根据实施方案1至37中任一项所述的金属基质复合材料，其中多个不连续纤维以金属基质复合材料的介于2重量％和25重量％之间的量存在，包括端值在内。
实施方案39是根据实施方案1至38中任一项所述的金属基质复合材料，其中多个无机粒子和多个不连续纤维以金属基质复合材料的介于5重量％和50重量％之间的量组合地存在，包括端值在内。
实施方案40是根据实施方案1至39中任一项所述的金属基质复合材料，其中无机粒子的包封密度比金属的密度小至少40％。
实施方案41是根据实施方案1至40中任一项所述的金属基质复合材料，其中无机粒子的包封密度比金属的密度小至少50％。
实施方案42是根据实施方案1至41中任一项所述的金属基质复合材料，其中金属基质复合材料基本上由以下组成：金属；多个无机粒子；以及多个不连续纤维。
实施方案43是多个玻璃泡。玻璃泡包括承受加热到700摄氏度至少两小时而不软化的玻璃，并且在1371摄氏度下表现出6或更小的倾注指数。
实施方案44是根据实施方案43所述的玻璃泡，玻璃泡在1371摄氏度下表现出5或更小、4或更小、3或更小、或者2或更小的倾注指数。
实施方案45是根据实施方案43或实施方案44所述的玻璃泡，玻璃泡在1371摄氏度下表现出1的倾注指数。
实施方案46是根据实施方案43至45中任一项所述的玻璃泡，玻璃泡包括具有在700摄氏度至785摄氏度范围内的玻璃软化温度的玻璃，包括端值在内。
实施方案47是根据实施方案43至46中任一项所述的玻璃泡，玻璃泡包括具有在715摄氏度至735摄氏度范围内的玻璃软化温度的玻璃。
实施方案48是根据实施方案43至47中任一项所述的玻璃泡，玻璃泡包括在与去离子水搅拌2小时时在去离子水中浸出小于100微克钠离子/克玻璃泡的玻璃。
实施方案49是根据实施方案43至48中任一项所述的玻璃泡，玻璃泡具有0.5克/立方厘米(g/cc)至2.3g/cc、0.5g/cc至1.5g/cc、或0.5g/cc至0.9g/cc的包封密度。
实施方案50是根据实施方案43至49中任一项所述的玻璃泡，其中80体积％的玻璃泡承受4000psi(27.6MPa)的等静压力而不破裂。
实施方案51是根据实施方案43至50中任一项所述的玻璃泡，其中80体积％的玻璃泡承受6000psi(41.4MPa)的等静压力而不破裂。
实施方案52是根据实施方案43至51中任一项所述的玻璃泡，其中80体积％的玻璃泡承受8000psi(55.2MPa)的等静压力而不破裂。
实施方案53是根据实施方案43至52中任一项所述的玻璃泡，玻璃泡包含二氧化硅、石灰、硼酸、磷酸钙、煅烧的硅酸铝、硅酸镁以及至多约1重量％Na2O。
实施方案54是根据实施方案43至53中任一项所述的玻璃泡，玻璃泡具有在2.5至7.5范围内的二氧化硅与氧化铝重量比，包括端值在内。
实施方案55是根据实施方案43至54中任一项所述的玻璃泡，玻璃泡具有在5.0至7.5范围内的二氧化硅与氧化铝重量比，包括端值在内。
实施例
这些实施例仅是为了例示性目的，且并非意在过度地限制所附权利要求书的范围。尽管示出本公开的广义范围的数值范围和参数为近似值，但尽可能精确地记录具体实施例中示出的数值。然而，任何数值都固有地含有某些误差，在它们各自的测试测量中所存在的标准偏差必然会引起这种误差。最低程度上说，并且在不试图将等同原则的应用限制到权利要求书的范围内的前提下，至少应当根据报告的数值的有效数位并通过应用惯常的舍入技术来解释每个数值参数
材料汇总
除非另有说明，否则实施例及本说明书的其余部分中的所有份数、百分比、比率等均以重量计。表2提供了下面的实施例中所用的材料的说明和来源：
表2：材料汇总
测试方法1：三点弯曲测试
使用三点弯曲测试来确定金属基质复合材料的应力和应变。在三点弯曲测试中，将样品纵向置于间隔32毫米(mm)的两个圆柱形支撑件之间。将从测试装置的测压元件悬吊下来的第三负载滚筒降低，以便在其中点处触及样品。使用由明尼苏达州伊甸草原的MTS系统公司(MTS Systems Corporation(Eden Prairie,MN))提供的配备有100千牛(KN)测压元件的软件控制负载框架经由中间负载滚筒向样品的中心施加负载。对于每个时间点，该系统均测量向样品施加的力以及中间负载滚筒从其起始位置的位移。使用标准力公式，分别将这些值转换为应力和应变。
测试方法2：声学分散方法
为了将一种或多种填料材料均匀地分散在金属中，将所有材料倾注到50毫升(mL)玻璃小瓶中，然后盖紧盖子。接下来，将小瓶装载到Resodyn LabRAM声学混合器(蒙大拿州比尤特的瑞索迪恩公司(Resodyn Corporation,Butte,MT))中，并且使用自动频率调节以70％强度摇动3分钟，之后在硬表面上拍打3至5次以允许所有材料沉降到小瓶底部。
测试方法3：离子浸出测试
在超声波仪中与1000g去离子(DI)水搅拌100g玻璃泡的样品大约2小时。然后通过以10,000转/分钟(rpm)离心10分钟将玻璃泡与DI水分离。通过离子色谱法测量所得浸出液中的离子浓度。通过将各标准品中的每种离子的面积对该标准品中的该离子的浓度作图，制作每种离子的单独校准曲线。使用每种离子的所测量的面积来确定从样品浸出的每种离子的浓度。仅通过保留匹配获得每种离子的种类。
制备例1
将下表3中所列的每种材料的量混合并且置于熔融石英坩埚中。然后在2320华氏度(1271摄氏度)的加热炉中加热该混合物4小时。接下来，将该材料冷却到室温(例如，约23摄氏度)。将该材料从坩埚中凿出并且通过盘磨机(加利福尼亚州伯班克的BICO公司(BICOInc.,Burbank,CA))压碎为玻璃料粒子。玻璃料的最大尺寸小于5毫米(mm)。然后使用喷磨机(德国奥格斯堡的细川阿尔卑那公司(Hosokawa Alpine,Augsburg,Germany))将玻璃料粒子喷磨成具有20微米(μm)的粒度质量中位直径(D50)的粉末。随后将1000g的粉末与1100g的水、2重量％附加硼酸和0.3重量％的来自硫酸锌的硫以及1重量％CMC混合，每一者均基于玻璃粉的总重量计。使浆液的总固体量达到48重量％。通过LabStar研磨机(宾夕法尼亚州埃克斯顿的耐驰普勒米耶技术公司(NETZSCH Premier Technologies,LLC,Exton,PA))将水/玻璃料粉末浆液磨细到1.4μm初级粒度的D50。对研磨得到的浆液进行喷雾干燥以形成团聚的进料粒子。通过天然气火焰从喷雾干燥的进料产生玻璃泡。总玻璃泡密度和火焰条件如下表4中所列出。所得的泡具有7微米的D5、35微米的D50和60微米的D90。
表3：用于混合和熔融的材料以及以克计的量。
表4：火焰成形条件和玻璃泡密度。
表5：离子色谱结果。
比较例1
将10克(g)的Al 1-511粉末倾注到具有1.5英寸(3.81厘米)内径的圆形石墨铸模中。按如下烧结Al 1-511粉末：将铸模装载到HP50-7010热压机(加利福尼亚州圣罗莎的热技术公司(Thermal Technology LLC,Santa Rosa,CA))中，并且将该设置抽成真空。以25摄氏度/分钟(℃/min)将铸模从室温加热到600摄氏度，使铸模在该温度下保持15分钟(min)。在该温度下保持15min之后，将640千克(kg)的力(对于这种尺寸的铸模而言为800磅/平方英寸的压力)在600摄氏度下施加1小时(h)。然后释放该压力，用氮气充满该室，并且允许铸模在加热炉内冷却回到室温。测量所得的烧结圆盘的尺寸以及其质量，从而计算出包封密度为1.91克/立方厘米(g/cc)，这比完全致密的纯铝低29％。从该圆盘的中间切出宽度为大约0.5英寸(1.27厘米)且长度为1.5英寸(3.81厘米)的条带，然后该条带经受上述的三点弯曲测试。该样品具有31兆帕(MPa)的极限拉伸强度。结果在下表6和图2中示出。
比较例2
经由上述的手动分散方法混合10g的Al 1-511粉末和1g的玻璃泡，并且将该混合物倾注到与比较例1中相同的石墨铸模中。然后该设置经历上面比较例1中所述的相同烧结过程。所得的烧结圆盘具有1.58g/cc的包封密度。三点弯曲测试的结果在下表6和图2中示出。
比较例3
经由上述的手动分散方法混合10g的Al 1-511粉末和1g的陶瓷纤维，并且将该混合物倾注到与比较例1和2中相同的石墨铸模中。然后该设置经历上面比较例1中所述的相同烧结过程。所得的圆盘具有2.11g/cc的包封密度。三点弯曲测试的结果在下表6和图2中示出。
比较例4
轻度搅拌9g的Al 1-511粉末、0.3g的玻璃泡和1.7g的陶瓷纤维，并且将该混合物倾注到与比较例1至3中相同的石墨铸模中。然后该设置经历上面比较例1中所述的相同烧结过程。所得的圆盘具有1.72g/cc的包封密度。三点弯曲测试的结果在下表6和图2中示出。
实施例5
经由上述的手动分散方法混合9g的Al 1-511粉末、0.3g的玻璃泡和1.7g的陶瓷纤维，并且将该混合物倾注到与比较例1至4中相同的石墨铸模中。然后该设置经历上面比较例1中所述的相同烧结过程。所得的圆盘具有1.83g/cc的包封密度。三点弯曲测试的结果在下表6和图2中示出。
实施例6
经由上述的手动分散方法混合10g的Al 1-511粉末、0.5g的玻璃泡和0.5g的陶瓷纤维，并且将该混合物倾注到与比较例1至4和实施例5中相同的石墨铸模中。然后该设置经历上面比较例1中所述的相同烧结过程。所得的圆盘具有1.71g/cc的包封密度。三点弯曲测试的结果在下表6中示出。
实施例7
经由上述的手动分散方法混合8g的Al 1-511粉末、0.45g的玻璃泡和2.55g的陶瓷纤维，并且将该混合物倾注到与比较例1至4和实施例5至6中相同的石墨铸模中。然后该设置经历上面比较例1中所述的相同烧结过程。所得的圆盘具有1.78g/cc的包封密度。三点弯曲测试的结果在下表6中示出。
实施例8
经由上述的手动分散方法混合7g的Al 1-511粉末、0.6g的玻璃泡和3.4g的陶瓷纤维，并且将该混合物倾注到与比较例1至4和实施例5至7中相同的石墨铸模中。然后该设置经历上面比较例1中所述的相同烧结过程。所得的圆盘具有1.63g/cc的包封密度。三点弯曲测试的结果在下表6中示出。
表6：
比较例9
将10.8克(g)的Al 6063粉末倾注到具有1.575英寸(4.00厘米)内径的圆形石墨铸模中。按如下烧结Al 6063粉末：将铸模装载到Toshiba Machine GMP-411VA玻璃模压机(日本沼津市的东芝机械公司(Toshiba Machine Co.,Numazu-shi,Japan))中，并用氮气充满该设置60秒，然后抽成真空。以28摄氏度/分钟(℃/min)将铸模从40摄氏度加热到600摄氏度。一旦铸模达到600摄氏度，就将其保持在该温度下，同时将铸模上的力从零施加力逐渐增大到21,000牛顿(对于这种尺寸的铸模而言为2400psi(或16.55MPa))。力的逐渐增大在20分钟的过程中大约线性地发生。一旦达到21,000N的全部力，就将铸模在600摄氏度下保持处于该状态1小时。然后释放该压力，并且允许铸模在加热炉内冷却到室温。测量所得的烧结圆盘的尺寸以及其质量，从而计算出包封密度为2.51克/立方厘米(g/cc)，这比完全致密的铝6063低7％。从该圆盘的中间切出宽度为大约0.5英寸(1.27厘米)且长度为1.5英寸(3.81厘米)的条带，然后该条带经受上述的三点弯曲测试。该样品具有203兆帕(MPa)的极限拉伸强度。结果在下表7和图3中示出。
比较例10
经由上述的声学分散方法混合8.64g的Al 6063粉末和0.48g的氧化铝粉末，并且将该混合物倾注到与比较例9中相同的石墨铸模中。然后该设置经历上面比较例9中所述的相同烧结过程。所得的烧结圆盘具有2.34g/cc的包封密度。三点弯曲测试的结果在下表7和图3中示出。
比较例11
经由上述的声学分散方法混合9.72g的Al 6063粉末和1.56g的陶瓷纤维，并且将该混合物倾注到与比较例9至10中相同的石墨铸模中。然后该设置经历上面比较例9中所述的相同烧结过程。所得的圆盘具有2.65g/cc的包封密度。三点弯曲测试的结果在下表7和图3中示出。
实施例12
经由上述的声学分散方法混合7.56g的Al 6063粉末、0.48g的氧化铝粉末和1.56g的陶瓷纤维，并且将该混合物倾注到与比较例9至11中相同的石墨铸模中。然后该设置经历上面比较例9中所述的相同烧结过程。所得的圆盘具有2.45g/cc的包封密度。三点弯曲测试的结果在下表7和图3中示出。
实施例13
经由上述的声学分散方法混合5.4g的Al 6063粉末、0.96g的氧化铝粉末和1.56g的陶瓷纤维，并且将该混合物倾注到与比较例9至11和实施例12中相同的石墨铸模中。然后该设置经历上面比较例9中所述的相同烧结过程。所得的圆盘具有2.11g/cc的包封密度。三点弯曲测试的结果在下表7和图3中示出。
实施例14
经由上述的声学分散方法混合5.4g的Al 6063粉末、0.96g的氧化铝粉末和1.56g的陶瓷纤维，并且将该混合物倾注到与比较例9至11和实施例12至13中相同的石墨铸模中。将铸模装载到Toshiba Machine GMP-411VA玻璃模压机(日本沼津市的东芝机械公司(Toshiba Machine Co.,Numazu-shi,Japan))中，并用氮气充满该设置60秒，然后抽成真空。以30℃/min将铸模从40摄氏度加热到630摄氏度。一旦铸模达到630摄氏度，就将其保持在该温度下，同时将铸模上的力从零施加力逐渐增大到34,664牛顿(对于这种尺寸的铸模而言为4000psi(或27.58MPa))。力的逐渐增大在20分钟的过程中大约线性地发生。一旦达到34,664N的全部力，就将铸模在630摄氏度下保持处于该状态1小时。然后释放该压力，并且允许铸模在加热炉内冷却到室温。所得的圆盘具有2.19g/cc的包封密度。三点弯曲测试的结果在下表7和图3中示出。
表7：实施例的组成和机械特性。
比较例15
将10.8克(g)的Al 6063粉末倾注到具有1.575英寸(4.00厘米)内径的圆形石墨铸模中。按如下烧结Al 6063粉末：将铸模装载到Toshiba Machine GMP-411VA玻璃模压机(日本沼津市的东芝机械公司(Toshiba Machine Co.,Numazu-shi,Japan))中，并用氮气充满该设置60秒，然后抽成真空。以28摄氏度/分钟(℃/min)将铸模从40摄氏度加热到615摄氏度。一旦铸模达到615℃，就将其保持在该温度下，同时将铸模上的力从零力逐渐增大到21,000牛顿(对于这种尺寸的铸模而言为1600psi)。力的逐渐增大在20分钟的过程中大约线性地发生。一旦达到21,000N的全部力，就将铸模在600℃下保持处于该状态1小时。然后释放该压力，并且允许铸模在加热炉内冷却到室温。测量所得的烧结圆盘的尺寸以及其质量，从而计算出包封密度为2.51克/立方厘米(g/cc)，这比完全致密的铝6063低7％。从该圆盘的中间切出宽度为大约0.5英寸(1.27厘米)且长度为1.575英寸(4.00厘米)的条带，然后该条带经受上述的三点弯曲测试。该样品具有203兆帕(MPa)的极限拉伸强度。结果在下表8和图4中示出。
实施例16
经由上述的声学分散方法混合5.4g的Al 1-511粉末、0.96g的玻璃泡和0.78g的陶瓷纤维，并且将该混合物倾注到与比较例15中相同的石墨铸模中。将铸模装载到ToshibaMachine GMP-411VA玻璃模压机(日本沼津市的东芝机械公司(Toshiba Machine Co.,Numazu-shi,Japan))中，并用氮气充满该设置60秒，然后抽成真空。以30摄氏度/分钟(℃/min)将铸模从40摄氏度加热到615摄氏度。一旦铸模达到615℃，就将其保持在该温度下，同时将铸模上的力从零力逐渐增大到13,954牛顿(对于这种尺寸的铸模而言为1600psi)。力的逐渐增大在20分钟的过程中大约线性地发生。一旦达到13,954N的全部力，就将铸模在615℃下保持处于该状态1小时。然后释放该压力，并且让铸模在加热炉内冷却到室温。所得的圆盘具有1.93g/cc的包封密度。三点弯曲测试的结果在下表8和图4中示出。
实施例17
经由上述的声学分散方法混合5.4g的Al 1-511粉末、0.96g的玻璃泡和0.78g的陶瓷纤维，并且将该混合物倾注到与实施例16中相同的石墨铸模中。然后该设置经历上面实施例16中所述的相同烧结过程。所得的圆盘具有1.91g/cc的包封密度。三点弯曲测试的结果在下表8和图4中示出。
实施例18
经由上述的声学分散方法混合5.4g的Al 1-511粉末、0.96g的Lightstar 106空心微珠和0.78g的陶瓷纤维，并且将该混合物倾注到与实施例16中相同的石墨铸模中。然后该设置经历上面实施例16中所述的相同烧结过程。所得的圆盘具有1.93g/cc的包封密度。三点弯曲测试的结果在下表8和图4中示出。
实施例19
经由上述的声学分散方法混合5.4g的Al 1-511粉末、0.96g的高氧化铝106空心微珠和0.78g的陶瓷纤维，并且将该混合物倾注到与实施例16中相同的石墨铸模中。然后该设置经历上面实施例16中所述的相同烧结过程。所得的圆盘具有1.95g/cc的包封密度。三点弯曲测试的结果在下表8和图4中示出。
实施例20
经由上述的声学分散方法混合5.4g的Al 1100粉末、0.96g的Econostar 106空心微珠和0.78g的陶瓷纤维，并且将该混合物倾注到与实施例16中相同的石墨铸模中。然后该设置经历上面实施例16中所述的相同烧结过程。所得的圆盘具有1.93g/cc的包封密度。三点弯曲测试的结果在下表8和图4中示出。
表8：实施例的组成和机械特性。
实施例21
经由上述的声学分散方法混合5.4g的Al 1-511粉末、0.96g的部分烧结的碳化硅团聚体和0.78g的陶瓷纤维，并且将该混合物粒子倾注到与实施例16中相同的石墨铸模中。然后该设置经历上面实施例16中所述的相同烧结过程。所得的圆盘具有2.28g/cc的包封密度、190MPa的极限拉伸强度和3.4％的失效应变。三点弯曲测试的结果在图5中示出。
实施例22
经由上述的声学分散方法混合5.94g的Al 1-131粉末、0.96g的Lightstar 106空心微珠和0.78g的陶瓷纤维，并且将该混合物倾注到与实施例16中相同的石墨铸模中。然后该设置经历上面实施例16中所述的相同烧结过程。所得的圆盘具有1.98g/cc的包封密度。三点弯曲测试的结果在下表9和图6中示出。
实施例23
经由上述的声学分散方法混合7.56g的Al 1-131粉末、0.6g的Lightstar 106空心微珠和0.78g的陶瓷纤维，并且将该混合物倾注到与实施例16中相同的石墨铸模中。然后该设置经历上面实施例16中所述的相同烧结过程。所得的圆盘具有2.21g/cc的包封密度。三点弯曲测试的结果在下表9和图6中示出。
实施例24
经由上述的声学分散方法混合7.02g的Al 1-131粉末、0.72g的Lightstar 106空心微珠和0.78g的陶瓷纤维，并且将该混合物倾注到与实施例16中相同的石墨铸模中。然后该设置经历上面实施例16中所述的相同烧结过程。所得的圆盘具有2.12g/cc的包封密度。三点弯曲测试的结果在下表9和图6中示出。
实施例25
经由上述的声学分散方法混合7.02g的Al粉末、0.72g的Lightstar106空心微珠和0.78g的陶瓷纤维，并且将该混合物倾注到与实施例16中相同的石墨铸模中。然后该设置经历上面实施例16中所述的相同烧结过程。所得的圆盘具有2.00g/cc的包封密度。三点弯曲测试的结果在下表9和图6中示出。
表9：实施例的组成和机械特性。
实施例26
经由上述的声学分散方法混合5.94g的Al 1-131粉末、0.84g的Lightstar 106空心微珠和1.016g的玻璃纤维，并且将该混合物倾注到与实施例16中相同的石墨铸模中。然后该设置经历上面实施例16中所述的相同烧结过程。所得的圆盘具有2.00g/cc的包封密度、159MPa的极限拉伸强度和1.8％的失效应变。三点弯曲测试的结果在图7中示出。
虽然本说明书已经详细地描述了某些示例性实施方案，但是应当理解，本领域的技术人员在理解上述内容后，可很容易地想到这些实施方案的更改、变型和等同物。此外，本文引用的所有出版物和专利均以引用的方式全文并入本文中，如同各个单独的出版物或专利都特别地和单独地指出以引用方式并入一般。已对各个示例性实施方案进行了描述。这些实施方案以及其它实施方案均在如下权利要求书的范围内。

Claims (15)

1.一种金属基质复合材料，所述金属基质复合材料包含：
a.金属，所述金属包括铝、镁或其合金；
b.多个无机粒子，所述无机粒子具有比所述金属的密度小至少30％的包封密度；以及
c.多个不连续纤维，
其中所述无机粒子和所述不连续纤维分散在所述金属中。
2.根据权利要求1所述的金属基质复合材料，其中所述金属基质复合材料具有比所述金属的密度小至少8％的包封密度并且可在破裂之前承受1％的应变。
3.根据权利要求2所述的金属基质复合材料，其中所述金属基质复合材料可在破裂之前承受2％的应变。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的金属基质复合材料，其中所述金属基质复合材料具有50兆帕或更大的屈服强度。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的金属基质复合材料，其中所述多个无机粒子包括多孔粒子，所述多孔粒子包括多孔金属氧化物粒子、多孔金属氢氧化物粒子、多孔金属碳酸盐、多孔碳粒子、多孔二氧化硅粒子、多孔脱水铝硅酸盐粒子、多孔脱水金属水合物粒子、沸石粒子、多孔玻璃粒子、膨胀珍珠岩粒子、膨胀蛭石粒子、多孔硅酸钠粒子、工程化多孔陶瓷粒子、无孔初级粒子的团聚体或它们的组合。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的金属基质复合材料，其中所述多个无机粒子包括陶瓷泡或玻璃泡。
7.根据权利要求6所述的金属基质复合材料，其中所述多个无机粒子包括氧化铝、铝硅酸盐、二氧化硅或它们的组合。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的金属基质复合材料，其中所述多个无机粒子具有范围在1μm和1mm之间的平均粒度，包括端值在内。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的金属基质复合材料，其中所述多个不连续纤维包括玻璃、氧化铝、铝硅酸盐、碳、玄武岩或它们的组合。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的金属基质复合材料，其中所述金属包括多孔基质结构。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的金属基质复合材料，其中所述金属包括铝或其合金，并且其中所述金属基质复合材料具有介于1.80克/立方厘米和2.50克/立方厘米之间的包封密度，包括端值在内。
12.根据权利要求1至10中任一项所述的金属基质复合材料，其中所述金属包括镁或其合金，并且其中所述金属基质复合材料具有介于1.35克/立方厘米和1.60克/立方厘米之间的包封密度，包括端值在内。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的金属基质复合材料，其中所述金属基质复合材料在拉伸测试中失效之前表现出屈服强度。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的金属基质复合材料，其中所述金属以所述金属基质复合材料的介于50重量％和95重量％之间的量存在，包括端值在内。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的金属基质复合材料，其中所述金属基质复合材料基本上由以下组成：所述金属；所述多个无机粒子；以及所述多个不连续纤维。
CN201680071046.XA 2015-12-08 2016-11-29 包含无机粒子和不连续纤维的金属基质复合材料及其制备方法 Pending CN108699662A (zh)

Applications Claiming Priority (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562264564P 2015-12-08 2015-12-08
US201562264571P 2015-12-08 2015-12-08
US62/264,564 2015-12-08
US62/264,571 2015-12-08
US201662356610P 2016-06-30 2016-06-30
US62/356,610 2016-06-30
US201662372088P 2016-08-08 2016-08-08
US62/372,088 2016-08-08
PCT/US2016/063935 WO2017116590A2 (en) 2015-12-08 2016-11-29 Metal matrix composites including inorganic particles and discontinuous fibers and methods of making same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108699662A true CN108699662A (zh) 2018-10-23

Family

ID=58995208

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680071046.XA Pending CN108699662A (zh) 2015-12-08 2016-11-29 包含无机粒子和不连续纤维的金属基质复合材料及其制备方法
CN201680072891.9A Pending CN108367358A (zh) 2015-12-08 2016-12-06 制备包括无机颗粒和不连续纤维的金属基体复合材料的方法

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680072891.9A Pending CN108367358A (zh) 2015-12-08 2016-12-06 制备包括无机颗粒和不连续纤维的金属基体复合材料的方法

Country Status (6)

Country Link
US (2) US20200299815A1 (zh)
EP (2) EP3387160A2 (zh)
KR (2) KR20180090867A (zh)
CN (2) CN108699662A (zh)
TW (2) TW201736621A (zh)
WO (2) WO2017116590A2 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021523011A (ja) * 2018-05-08 2021-09-02 マテリオン コーポレイション 金属マトリックス複合材ストリップ製品を作製する方法
US20210205927A1 (en) * 2020-01-06 2021-07-08 Rohr, Inc. Enhanced coatings and structures via laser cladding with nano-modified feedstock
CN115261747B (zh) * 2021-04-29 2023-08-22 苏州铜宝锐新材料有限公司 粉末冶金复合功能材料、其制作方法及应用
CN113821066B (zh) * 2021-10-19 2022-07-15 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种减小动态保护性气体对热处理过程温度控制影响的装置及方法
CN114231860B (zh) * 2021-12-20 2022-08-05 哈尔滨工业大学 一种纳米碳化硅和空心玻璃微珠混合增强多孔铝基复合材料的制备方法
CN117089736B (zh) * 2023-09-25 2024-07-12 哈尔滨工业大学 一种碳纳米管和空心微珠混合增强铝基多孔复合材料的制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1986868A (zh) * 2006-12-21 2007-06-27 上海交通大学 碳纤维混杂增强镁基高模复合材料及其制备方法

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3429722A (en) 1965-07-12 1969-02-25 Carborundum Co Boron nitride fiber manufacture
US3795524A (en) 1971-03-01 1974-03-05 Minnesota Mining & Mfg Aluminum borate and aluminum borosilicate articles
US4047965A (en) 1976-05-04 1977-09-13 Minnesota Mining And Manufacturing Company Non-frangible alumina-silica fibers
US4568389A (en) * 1981-03-18 1986-02-04 Torobin Leonard B Shaped form or formed mass of hollow metal microspheres
CA1322876C (en) * 1986-01-22 1993-10-12 Tadao Inabata Light metallic composite material and method of producing thereof
US4961990A (en) * 1986-06-17 1990-10-09 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Fibrous material for composite materials, fiber-reinforced composite materials produced therefrom, and process for producing same
US4954462A (en) 1987-06-05 1990-09-04 Minnesota Mining And Manufacturing Company Microcrystalline alumina-based ceramic articles
US5185299A (en) 1987-06-05 1993-02-09 Minnesota Mining And Manufacturing Company Microcrystalline alumina-based ceramic articles
US5177124A (en) * 1987-08-19 1993-01-05 Intaglio Ltd. Plastic molded pieces having the appearance of a solid metallic piece
DE3824149A1 (de) * 1988-07-16 1990-01-18 Gruenau Gmbh Chem Fab Schwerentflammbare bauelemente, insbesondere platten, und verfahren zu ihrer herstellung
WO1995025834A1 (fr) 1994-03-22 1995-09-28 Tokuyama Corporation Fibre de nitrure de bore et procede de production
US7169465B1 (en) * 1999-08-20 2007-01-30 Karandikar Prashant G Low expansion metal-ceramic composite bodies, and methods for making same
JP2002356754A (ja) * 2001-03-29 2002-12-13 Ngk Insulators Ltd 複合材料の製造方法及び同製造方法により製造された複合材料
JP4119770B2 (ja) * 2003-02-20 2008-07-16 中央精機株式会社 複合材用プリフォームの製造方法
US9208912B2 (en) * 2004-11-29 2015-12-08 Afsaneh Rabiei Composite metal foam and methods of preparation thereof
EP2205381A2 (de) * 2007-10-26 2010-07-14 H.C. Starck GmbH Metallpulvermischung und deren verwendung
WO2010142350A1 (en) * 2009-06-12 2010-12-16 Aggregate Energy, Llc. Catalyst comprising a metal and a supplemental component and process for hydrogenating oxygen containing organic products
CN103492106B (zh) * 2011-02-14 2015-08-05 新东工业株式会社 模具用型材、模具用透气性构件、以及模具用型材和模具用透气性构件的制造方法
US9096034B2 (en) * 2011-04-12 2015-08-04 Powdermet, Inc. Syntactic metal matrix materials and methods
WO2014056114A1 (en) * 2012-10-12 2014-04-17 Zhongwei Chen Method of producing porous electrodes for batteries and fuel cells
JP5633658B2 (ja) * 2013-03-01 2014-12-03 三菱マテリアル株式会社 多孔質アルミニウム焼結体
TWM532467U (zh) * 2013-06-10 2016-11-21 蘋果公司 用於電子器件之外殼
CN103878371B (zh) * 2014-04-18 2015-11-11 益阳市菲美特新材料有限公司 一种多孔复合材料及其制备方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1986868A (zh) * 2006-12-21 2007-06-27 上海交通大学 碳纤维混杂增强镁基高模复合材料及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MUHAMMAD RASHAD ET AL.: ""Synergetic effect of graphene nanoplatelets （GNPs） and multi-walled carbon nanotube（MW-CNTs） on mechanical properties of pure magnesium"", 《JOURANL OF ALLOYS AND COMPOUNDS》 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20180272428A1 (en) 2018-09-27
EP3387160A2 (en) 2018-10-17
US20200299815A1 (en) 2020-09-24
WO2017116590A2 (en) 2017-07-06
CN108367358A (zh) 2018-08-03
KR20180090867A (ko) 2018-08-13
EP3386663A4 (en) 2019-06-12
KR20180091865A (ko) 2018-08-16
TW201733713A (zh) 2017-10-01
TW201736621A (zh) 2017-10-16
WO2017116590A3 (en) 2017-11-09
WO2017100174A1 (en) 2017-06-15
EP3386663A1 (en) 2018-10-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108699662A (zh) 包含无机粒子和不连续纤维的金属基质复合材料及其制备方法
CN101456737B (zh) 一种碳化硼基复合陶瓷及其制备方法
PL156725B1 (pl) Sposób wytwarzania korpusów samopodtrzymujacych PL PL
CN106007762B (zh) 具有各向异性的石墨烯增韧a12o3纳米复合陶瓷刀具材料及其制备方法
JP2018537387A (ja) 焼結ジルコニアムライト耐火性複合材、その生産方法、及びその使用
CN105861904B (zh) 一种B4C/Al复合材料的制备方法
EP3184494B1 (en) Chemical composition for production of hollow spherical glass particles with high compressive strength
CN103339300A (zh) 坩埚主体及其形成方法
JP2007269605A (ja) 溶融シリカ質耐火物及びその製造方法
Chen et al. Preparation of porous Al2O3 ceramics by starch consolidation casting method
US20070105706A1 (en) Ceramic Armor
JP6278476B2 (ja) アルミナを含むセラミック組成物
Ma et al. Effect of production process parameters on manufacture and properties of porous ceramic based on Al 2 O 3
Pavese et al. Effect of porosity of cordierite preforms on microstructure and mechanical strength of co-continuous ceramic composites
Salomão et al. Combined effects of SiO2 ratio and purity on physical properties and microstructure of in situ alumina‐mullite ceramic
PL156551B1 (pl) Sposób wytwarzania wyrobów z kompozytu ceramicznego PL PL
CN114031417A (zh) 一种多孔硅酸锆粉体及其制备方法
CN102336575A (zh) 绝热浇注料用粉末组合物和使用其的绝热浇注料
Kujawa et al. Manufacturing of porous ceramic preforms based on halloysite nanotubes (HNTS)
Bansal et al. Advances in Ceramic Matrix Composites IX
CN114057477B (zh) 一种干法制备得到的多孔硅酸锆及其制备方法
JP2002275556A (ja) 金属−セラミックス複合材料
JPH05319910A (ja) セラミックス複合材料及びその製造方法
JPH0426552A (ja) 複合セラミックス製品およびその製造方法
JPH10120462A (ja) ジルコニア質耐火物

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20181023