鋁基復(fù)合材料 (AMC) 大約在 40 年前首次出現(xiàn)用于汽車零部件，現(xiàn)在，由于無數(shù)應(yīng)用展示了其功能并突出了其可持續(xù)吸引力，看起來它們似乎開始吸引制造商和工程師越來越多的興趣尋找現(xiàn)有材料的可行替代品。

早在 1980 年代，當(dāng) AMC 首次出現(xiàn)時(shí)，它們的優(yōu)勢經(jīng)常被超賣，而且它們的屬性在很大程度上未經(jīng)證實(shí)，從而削弱了它們的潛力，并且對它們的聲譽(yù)影響甚微。隨著碳復(fù)合材料被更廣泛地采用，AMC 很快就被制造商和工程師遺忘，并迅速脫離了人們的視線。然而，近四年后，隨后對這些復(fù)合材料制造的研發(fā)投資取得了進(jìn)展，被認(rèn)為有點(diǎn)改變了市場。汽車和航空航天等行業(yè)正承受著提高性能的持續(xù)壓力，而隨著減輕重量發(fā)揮關(guān)鍵作用，AMC 不再是底層，迅速成為滿足立法和其他不斷增長的行業(yè)需求的“新”解決方案。

AMC 的先驅(qū)之一是英國公司 Alvant。最初成立于 2003 年的 CMT，Alvant 創(chuàng)造了一種稱為先進(jìn)液體壓力成型 (ALPF) 的工藝，該公司將作為基體的鋁和高強(qiáng)度增強(qiáng)纖維結(jié)合在一起，以創(chuàng)造高性能鋁基復(fù)合材料。有四種AMC材料系列，在概念上類似于夾層材料。傳統(tǒng)的夾層材料通常由碳復(fù)合材料或具有各種蜂窩芯的未增強(qiáng)金屬板組裝而成。金屬板三明治通常是平面的 2D 面板，而碳復(fù)合材料品種可以采用 3D 形式。Alvant 為其 CorXal 產(chǎn)品采用單次制造工藝，提供超高剛度和低密度 (~1.9g/cc)。

高強(qiáng)度、高性能 AMC

與非增強(qiáng)金屬相比，AMC 還具有更輕的重量和卓越的耐磨性，以及特殊的熱和電性能，使其非常適合用于惡劣環(huán)境下耐用輕質(zhì)部件的工程設(shè)計(jì)。與聚合物纖維增強(qiáng)材料（例如碳復(fù)合材料）相比，它們還具有多種優(yōu)勢。這些包括更高的橫向強(qiáng)度和剛度、更高的熱工作范圍、更好的耐磨性、卓越的損傷容限和更容易修復(fù)。

事實(shí)上，Alvant 認(rèn)為，與鋼相比，AMC 的強(qiáng)度比鋼還低一半。這意味著由傳統(tǒng)金屬（如鋼、鈦和鋁）制成的高負(fù)載部件可以被輕質(zhì)、低慣性的部件取代，而不會(huì)增加任何封裝尺寸。

為了管理成本和復(fù)雜性，組件不一定完全由鋁基復(fù)合材料制造；例如，如果它們具有不需要增強(qiáng)機(jī)械性能的低應(yīng)力區(qū)域。在這種情況下，可以通過稱為混合 AMC 的方法對組件進(jìn)行局部加固。在這些應(yīng)用中，通過將 AMC 嵌件應(yīng)用于較大的鋁制部件，可以在需要的地方精確地提供性能。這限制了纖維含量，簡化了 AMC 刀片幾何形狀并降低了成本，同時(shí)提高了部件的性能和能力。

應(yīng)用廣泛

AMC 的生產(chǎn)就緒情況也證明是及時(shí)的。隨著汽車、航空航天和船舶行業(yè)對堅(jiān)固但重量更輕的零件的商業(yè)需求不斷增加，制造商正在尋找提高產(chǎn)品能力和性能的方法，同時(shí)實(shí)現(xiàn)燃油效率和可持續(xù)性的宏偉目標(biāo)。他們還證明了自己的能力，尤其是在安全性和可靠性至關(guān)重要的情況下，在高壓密封、安全起落架和座椅方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。在性能、效率和精度至關(guān)重要的地方，其他用例包括機(jī)器人、電動(dòng)機(jī)和汽車懸架。由于 AMC 能夠承受高溫（~300oC），因此它們適用于高壓電池系統(tǒng)中的組件。

產(chǎn)品制造商和整個(gè)行業(yè)越來越意識(shí)到 AMC 有時(shí)如何成為比其他復(fù)合材料或非增強(qiáng)金屬更好的替代品，這是顯而易見的，航空航天和汽車行業(yè)的合作伙伴與 Alvant 簽署了新項(xiàng)目，這也是顯而易見的。

近年來，航空航天公司和起落架系統(tǒng)以及汽車制造商都與 Alvant 開展了合作項(xiàng)目，說明工業(yè)部門排隊(duì)成為 AMC 的早期采用者。

該公司完成了一項(xiàng)為期三年、耗資 120 萬英鎊的研發(fā)計(jì)劃。該項(xiàng)目與行業(yè)世界領(lǐng)先的 GE Aviation、電動(dòng)機(jī)和控制器生產(chǎn)商、以及國家復(fù)合材料中心合作，創(chuàng)建了新的計(jì)算機(jī)輔助工程 (CAE) 軟件建模包，用于 AMC 的設(shè)計(jì)和分析，以縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。

該項(xiàng)目使軸向磁通電動(dòng)機(jī)（例如電動(dòng)汽車中使用的電動(dòng)機(jī)）的轉(zhuǎn)子重量減輕了 40%，同時(shí)提高了轉(zhuǎn)子的功率慣性比潛力。此外，還減少了裝配線零件的數(shù)量以縮短裝配時(shí)間。

據(jù) Alvant 稱，隨著電氣化程度的提高，汽車制造商正在尋求優(yōu)化電機(jī)效率圖；例如，通過提高效率作為最終決定車輛能耗的扭矩和速度的函數(shù)。該行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)是確定提高效率和性能的方法，同時(shí)簡化制造和總體成本。

“使用 AMC，我們已經(jīng)能夠減輕重量，同時(shí)保持電動(dòng)轉(zhuǎn)子的剛度和強(qiáng)度，最大限度地減少寄生質(zhì)量并產(chǎn)生更好的整個(gè)電機(jī)的功率重量比，從而提高效率、范圍和響應(yīng)能力， ” 相關(guān)人員說。“此外，我們還可以提供更好的耐熱性，最高可達(dá) 300°C，使 AMC 成為比聚合物復(fù)合材料更適合電機(jī)、電池、能量回收系統(tǒng)、風(fēng)扇和飛輪等應(yīng)用的材料?！?/p>

當(dāng)前的起落架系統(tǒng)通常比必要的更堅(jiān)固和更重，因?yàn)槌錾陌踩涗泴?dǎo)致經(jīng)過驗(yàn)證的技術(shù)得以延續(xù)。然而，它們約占飛機(jī)重量的 3%，對燃料消耗有相應(yīng)的影響?！霸擁?xiàng)目旨在利用新材料和制造方法來開發(fā)和展示可減少起落架重量、燃油消耗和噪音的技術(shù)，同時(shí)提高可靠性并降低維護(hù)、維修和運(yùn)營成本，”相關(guān)人員補(bǔ)充道。