与传统的金属合金相比，金属基复合材料（ metal matrix composites，MMCs）具有无与伦比的的物理、热、电、化学和机械性能，随着材料和制造工艺的不断改进，MMCs逐渐取代传统材料，并满足材料科学、航空航天制造、汽车工程、生物医学工程、国防和许多其他领域的要求。
MMCs是将增强体分散在金属基体中得到的。通过材料增强使金属基复合材料成为传统材料的更好替代品，因为所产生的复合材料的感知性能可以根据预期目的进行修改。最常见的金属包括铜、钛、镁、铝及其各自的合金。然而，研究最广泛的MMCs还是铝基复合材料。
尽管有着较为明显的优势，但有限的专业知识和高昂的生产成本对MMCs的商业化带来了挑战。最近的一些研究和进展主要集中在为特定目的改善这些复合材料的性能和优化制造工艺。在本文中重点介绍了有关MMCs制造和应用领域的最新研究和进展。
通过研究和整合增强体与金属基体之间的界面反应规律，许多研究人员开发了各种制备金属基复合材料的方法。固态和液态技术是MMCs最常见的传统制造工艺，每种方法在成本和预期性能方面都有其优势。
固态制造技术涉及粉末冶金、扩散连接和摩擦搅拌过程，粉末冶金（PM）是最常见的技术，通常，固态制造工艺在金属基体熔点以下进行。在粉末冶金中，金属基体和增强材料按所需比例结合，压缩成所需形状，并通过在略低于所用材料熔点的温度下加热以固态结合。
在Materials Today: Proceedings上的一项研究中，作者研究了使用固态粉末冶金技术制备铝-碳化硅金属基复合材料，并观察其力学性能。研究显示：通过共混、压实和混炼等过程，增强材料均匀分布在金属基体相中，没有副产物的报告，评估了相关的机械性能，如密度、孔隙度和硬度，均得到了显著的改善。
在Journal of Physics: Conference Series的另一项研究中，报道了用粉末冶金法制备的金属基复合材料Al-Cu-Mg/SiCp的力学性能。将粉末按所需比例混合后，在350℃下对其进行热压处理，然后在500℃下静置1小时。最后的老化步骤持续了16小时，之后对最终复合材料进行各种分析，以确定其物理和机械性能。结果表明，所制备的金属基复合材料的硬度显著提高。
最近的研究表明，固态粉末冶金是高性能铝金属基复合材料最广泛使用的制造方法之一。与具有类似材料成分的液态方法相比，使用粉末冶金制备的金属基复合材料的机械、化学和物理性能显著改善。这种优势是由于减少了不希望的界面相互作用水平。然而，PM技术的成本更高，这仍然是一个主要挑战。
液态制造技术涉及铸造和渗透方法。这项技术是在更高的温度下进行的，通常在金属基体的熔点附近，因为它必须在熔融状态下进行。
搅拌铸造是制备工业用MMCs最常用和最经济的方法。原则上，金属基体处于熔融状态，并不断搅拌添加增强材料，以确保材料均匀分散。这种方法具有成本效益，但它对颗粒大小很敏感，只允许分散小尺寸的增强体。
另一方面，渗透是一个高成本的过程，它是通过气体或真空将增强颗粒输送到金属基体的孔中。该工艺可以形成高体积复合材料（高达70%）。这种方法成本高，需要先进的制造装置，不适合大规模生产。
在Materials (Basel)杂志报道的一项研究中，作者回顾了使用搅拌铸造方法制备的AA 6061金属基复合材料的性能。使用了各种增强材料，包括纳米材料和金属合金，如SiC、TiC和B4C。作者发现复合材料的机械和摩擦学性能与增强材料含量之间的正相关。
应用和未来趋势
为各种工业应用不断开发具有改进的机械、物理和化学性能的材料是当代人们感兴趣的课题。在某些领域，MMCs正在取代传统的金属合金，因为它们可以预先确定其在特定应用中的性能。
MMCs最令人垂涎的性能包括其高强度重量比、密度、耐久性、高抗拉强度、改进的耐磨性、硬度等。这些特性使MMCs在海洋工程、国防、生物医学工程、汽车和飞机制造中具有很高的价值。
在汽车工业中，铝金属基复合材料在制造轻型制动卡钳、活塞销、活塞、连杆和其他发动机部件方面有实际应用。在不同的行业中，铝金属基复合材料的应用最为广泛，这也解释了为什么它最受欢迎。
纳米颗粒或纳米管在MMCs制造中的集成尚待充分探索。到目前为止，最近的研究表明，这类MMCs有望替代传统材料，为了不断提高MMCs的性能，开发成本高效、方便的制造方法，纳米粒子可以在这方面发挥重要作用。
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