合金和复合材料

合金和复合材料都是至少两种组分混合物。尽管如此，它们之间也存在一些差异，使它们适合不同的应用。合金是两种或更多种组分的组合，其中一种组分必须是金属的。将这两种（或更多种）成分组合在一起的目的是产生一种混合物，其质量将比隔离组分具有显着不同（更好）的质量。尽管如此，现有技术通常具有传统合金无法满足的要求。如今，许多行业都需要具有更好机械性能的材料，例如低密度，高强度，耐磨损和耐腐蚀。这种性质的组合可以用复合材料实现。

类似地，复合材料是两种或更多种成分的组合，但金属不一定包括在它们的形成中。将这些成分（物理上和化学上各不相同）放在一起，以产生比原始元素更强的组合物。除合成（人造）复合材料外，还有天然复合材料（例如木材，骨头和牙齿）。

什么是合金？

金属和合金是具有许多特征的材料，因此它们已成为现代技术的基础。金属由纯化学元素和少量其他元素添加组成。它们由特征金属光泽，增加的导电性和导热性，良好的机械性能，耐电化学影响和高温，不同技术在冷和加热条件下加工（处理）的易感性等描绘。所有列出的特征都受到原子内部结构及其相互连接的特性的制约。金属密度在0.59克/厘米之间³ （锂）和22.4克/厘米³ （锇）。熔点最高的金属是钨（3400⁰C），而汞是最低的（-39⁰C）。

合金是由基本元素和金属或非金属组成的复杂材料。合金元素称为合金成分，其数量和细节决定了合金的复杂性及其特性。金属（至少一种）进入合金组合物（例如青铜：铜和锡合金，钢：铁和碳合金等）。合金具有全新的特性，与其组件不同：更有利的机械性能，更高的耐腐蚀性，颜色变化，改善的加工能力等。大多数合金是通过熔化成分获得的，但还有其他方法如 - 通过烧结制造的金属 - 陶瓷合金就是这种情况。

在工业实践中，纯金属通常用合金代替。原因是多方面的：技术上纯的金属难以在纯化状态下获得，它们昂贵，通常具有低阻尼能力和强度水平，不利的化学和物理性质，通常难以用标准加工方法处理等等。

什么是复合材料？

复合材料由复合材料形成，例如，通过浇铸，层压或挤出。复合材料是一种由两种或多种简单（单片）材料的组合组成的材料，其中各个组分保持其独特的特性。复合材料具有不同于其组件性质的特性 - 简单的材料。这通常意味着物理性质得到改善，因为主要的技术兴趣是获得具有与组件性质相关的优异物理（通常是机械）性质的材料。原则上，复合材料中有两个相（组分）：基质和增强剂。这些区段具有显着不同的机械性能。基质更柔软并且用作填料以实现硬相形状的稳定性。增强材料是固体和硬质组分。根据基质，复合材料分为：金属，陶瓷和聚合物。所有成分可以是连续的，或者可以分散在连续的基质中。在最后一种情况下，必须建立分散相尺寸的下限，低于该下限，材料被认为是整体的。常用复合材料的例子有：

• 添加颗粒 - 在实心板中用玻璃或聚合物基质粘合的氧化铝Al2O3或碳化硅SiC的硬砂氧化铝颗粒;
• 添加纤维 - 用玻璃纤维增​​强的塑料（环氧树脂或聚酯树脂）;
• 结构复合材料 - 木材和木材胶（聚合物）薄层“胶合板”中的交替层。

合金具有以下优点：

• 重量轻
• 优异的抗疲劳负荷能力
• 耐高温
• 非常持久
• 与由高负荷引起的变形和模具的金属相比，可塑性低或无可塑性
• 可提供高达20％的强度和重量比
• 在热活动期间更耐受负载，因为它们几乎没有热膨胀并且在温度升高期间保持原始形状
• 在生产过程中提供零件连接的可能性
• 耐腐蚀，耐用，在极端工作条件下具有尺寸稳定性
• 非金属复合材料是非磁性的，可用于敏感的电子元件环境。此外，它们不导电，因此可以与电子设备接触

合金与复合材料的区别

• 结构体

合金是材料的组合 - 两种或多种金属或金属与非金属元素的混合物。其物理性质介于构成金属之间;但每种元素的化学性质不受影响。可以通过物理方法分离混合物。复合材料也由几种元素形成（金属可以是混合物的一部分，但不一定是）。元素可以通过化学反应返回其原始状态。

• 特点

合金基本上是具有额外品质的相同材料。混合物由组分形成，目的是提高质量而不是组分。合金化永久地改变了金属的物理特性，并且可以实现的一些优点是增加了耐腐蚀性和氧化性，改变了电性能，改善了强度，与组成金属相比具有更高或更低的熔点等。复合材料是材料的组合，形成一种全新的材料（质量改变）。新材料可能比原始组件更坚固，更轻或更便宜。

• 应用

取决于结构化合物和生产过程中使用的技术/方法，合金和复合材料表现出不同的特性并且可以分别具有不同的应用。

合金与复合材料

合金	综合
金属混合物或金属与另一种元素的混合物	复合材料是任何组合的定制材料
引入的元素（溶质）溶解到合金（溶剂）中形成固溶体的金属中。无法区分	形成复合物（基质）基础的组分和添加的元素仍然未溶解并且可以被识别。
均匀混合物	可以是同质的或异质的
组成元素不保留其原始属性	形成复合材料的材料保持其原始特性
具有与反应物元素完全不同的增强特性	带有元素特征的痕迹
在元素组成上没有严格的比例	在元素组成上有严格的比例

摘要

• 有时纯金属不具有令人满意的机械和技术性能（例如用于制造机器元件和工具以及建筑业），因此不能这样使用。这是合金和复合材料已被证明具有重要意义的地方
• 合金由至少两种组分构成，其中基本组分是金属，而其他组分可以是金属的但也可以是非金属的。新材料具有增强的特性 - 例如更好的耐腐蚀性，改善的导电性，轻盈性，更高的成本效率等
• 复合材料是由两种或更多种具有不同构造的组分组成的系统，其中一种是基质或基础材料（聚合物，陶瓷或金属），其中添加第二组分（纤维，纳米管，板，球形颗粒）实现必要的性能组合（刚度，密度，刚度，硬度，热和电可行性）。
• 合金和复合材料都有许多优点 - 取决于所使用的材料和技术。一些改进是重量轻，高强度和与重量，耐腐蚀性，高冲击强度，尺寸稳定性，耐久性等相关的强度。