高维合金革命——耐高温、抗疲劳、高比强度，金属基复合材料重塑先进制造材料范式 头豹词条报告系列

摘要

金属基复合材料通过复合工艺将增强相分散于金属基体中，兼具金属高韧性与增强相高强度特性，有高比强度、耐高温、抗疲劳等优势。行业特征上，其性能优势突出，如氧化铝连续纤维增强铝基复合材料轻量化高强度、高刚度等；且不同需求场景下增强体选择有差异，结构轻量化、功能特性、极端工况与性价比需求下各有适配增强体。行业规模上，2021-2025年市场规模由73.19亿元增至135亿元，2030年预计增至321.82亿元，增长得益于需求与技术驱动及高端制造深化。

行业定义

金属基复合材料是一类通过复合工艺将增强相（包括纤维、晶须、颗粒等）均匀分散于金属或合金基体中制备而成的先进工程材料。金属基复合材料是以金属材料为连续基体，与增强体有明显界面的人工材料，兼具金属基体的高韧性与增强相的高强度特性，存在高比强度（＞200MPa・cm³・g⁻¹）、高比模量、耐高温（300-1200℃）、耐磨损、导电导热性能优异、低热膨胀系数、尺寸稳定性好、抗疲劳（疲劳寿命数倍于金属）及断裂韧性提升等综合优势，同时具备抗吸湿、无辐射污染等环境友好特性。

行业分类

金属基复合材料主要基于增强体形态、基体金属等维度分类。

根据增强体形态分类

按增强体形态对金属基复合材料进行分类，是指依据复合材料中增强相的几何形状和尺寸特征进行划分。这种分类方式主要关注增强体是纤维、颗粒还是晶须，增强体的形态直接决定了材料的性能特点和应用方向。

连续纤维增强金属基复合材料

连续增强金属基复合材料以连续纤维作为增强体，例如碳纤维增强金属基复合材料，连续增强金属基复合材料充分发挥了增强材料的性能，显著提升金属基体材料的强度和刚度。

非连续增强金属基复合材料

非连续增强金属基复合材料包括颗粒增强和短纤维增强及晶须增强金属基复合材料，颗粒增强通过弥散分布的颗粒提高材料性能，短纤维增强凭借短纤维改善材料的综合性能，晶须增强则利用微米级单晶晶须，在显著提升材料强度和刚度的同时，有效改善其断裂韧性。

根据基体金属分类

按基体金属对金属基复合材料进行分类，是指依据复合材料中作为连续相的金属或合金的种类进行划分。基体金属是复合材料的主体，其物理和化学性质在很大程度上决定了材料的基本性能，如密度、导热导电性、耐腐蚀性和最高使用温度等。

轻金属基复合材料

这类复合材料以密度较低的金属为基体，如铝基复合材料、镁基复合材料、钛基复合材料等，核心优势是实现结构轻量化，同时保证足够的强度和刚度，在航空航天和汽车工业中应用广泛。

重金属基复合材料

这类复合材料以密度较高的金属为基体，如铜基复合材料、铁基复合材料等，侧重于满足特定的功能需求，如高导电导热性、高耐磨性或特殊的物理性能。