金属基复合材料的市场扩展状况

   2020-09-01 互联网中国铸造网11590
核心提示:在过去的二十几年中,金属基复合材料逐渐向诸多领域扩展其商业化应用,已形成年产量近5000吨、年产值近20亿

在过去的二十几年中,金属基复合材料逐渐向诸多领域扩展其商业化应用,已形成年产量近5000吨、年产值近20亿美元的产业部门。据预测,全球金属基复合材料市场将保持5.9%的年增长率。

金属基复合材料最初发展的动力来自航空工业领域。目前已用于军机和民机的金属基复合材料主要是铝基和钛基复合材料。DWA公司最早发展了粉末冶金制备金属基复合材料的技术路线并保持领先地位至今。DWA公司已将铝基金属基复合材料应用于F-16战隼轻型战斗机的腹鳍和加油口盖板,Boeing777客机发动机的风扇导向叶片,AC-130武装直升机的武器挂架,V-22鱼鹰式倾斜旋翼直升机和F/A-18E/F超级大黄蜂战斗机的液压系统分路阀箱。以上应用不但克服了原有材料的重大缺陷,同时也带来明显的减重效益。1998年后,钛基复合材料进入航空市场,用钛基金属基复合材料制备的接力器活塞出现在F-22猛禽战斗机所用的F119燃气涡轮发动机上。

近年来,金属基复合材料不断从军事国防向民用领域渗透,大大扩展了它的市场应用。其中,汽车及交通运输是其主导市场,用量占比超过60%。

随着能源和环境问题日益严峻,世界各国实行越来越严格的燃油效率标准和尾气排放标准,这迫使各汽车生产商采用轻质的金属基复合材料来取代目前的铸铁和钢,实现汽车的轻量化。一般认为,汽车质量每降低10%,燃油经济性就可提高5%,而对于成本极端计较的汽车市场而言,唯一能接受的只有铝基金属基复合材料。金属基复合材料主要用于那些需要耐热耐磨的发动机和刹车部件,如活塞、缸套、刹车盘和刹车鼓等,或者被用于那些需要高强高模量的运动部件,如驱动轴、连杆等。目前,在陆上运输领域消耗的金属基复合材料中,驱动轴的用量超过50%,汽车和列车刹车件的用量超过30%。金属基复合材料驱动轴在大型客车和卡车上尽显优势。与传统的钢或铝合金驱动轴相比,金属基复合材料驱动轴可承受更高的转速,同时产生较小的振动噪声;而且,比模量明显高于钢或铝,因此大型客车和卡车可采用较长的单根金属基复合材料驱动轴而无需增大轴径和重量。刹车件是金属基复合材料用量增长最快的部分,年增长率超过10%。相对于铸铁和钢,Al2O3或SiC颗粒增强的铝基复合材料用作刹车材料可获得高达50%~60%的减重效益及高耐磨、高导热等性能特点,可使惯性力、油耗和噪音都得到下降。目前,美国汽车三巨头克莱斯勒、福特、通用均在新车型中采用铝基金属基复合材料刹车盘和刹车鼓。

在高速铁路和列车方面,德国ICE列车是第一个应用金属基复合材料刹车盘的。ICE列车的刹车系统原来采用的是4个铸铁刹车盘,每个质量达126kg,替换为颗粒增强铝基金属基复合材料刹车盘后,每个质量仅为76kg,带来重大的减重效益。(一员)


 
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