一、定義

金屬基復合材料（Metal Matrix Composite，簡稱MMC）是以金屬及其合金為基體，與一種或幾種金屬或非金屬增強相通過人工復合方式形成的新型復合材料。其上游主要為金屬冶煉和加工行業，涵蓋黑色金屬、有色金屬及非金屬材料等原材料；下游廣泛應用于石油化工、機械、建材、汽車、環保、核電、海洋工程等設備工況惡劣的領域。其核心特征是通過基體與增強相的協同作用，實現單一金屬材料難以具備的“超常性能”，兼具金屬材料的韌性、導電性、導熱性與增強相（如陶瓷、碳、石墨、硼等）的高強度、高硬度、耐高溫等優點。

與聚合物基復合材料、陶瓷基復合材料相比，金屬基復合材料具有更高的使用溫度、更好的導熱導電性能及抗環境侵蝕能力，尤其適用于對材料性能要求苛刻的高端制造領域。其復合方式需精準控制界面結合狀態，避免基體與增強相間發生有害化學反應，確保材料整體性能穩定，這也是金屬基復合材料制備的核心技術難點之一。

二、分類與主要產品

按照GB/T 34558-2017《金屬基復合材料術語》，金屬基復合材料可按基體材料、增強體類型及用途分為三大類，不同分類下的產品特性與應用場景存在顯著差異，具體分類體系如下表所示：

表1 金屬基復合材料分類

（一）結構復合材料

結構復合材料以提升材料力學性能為核心目標，重點優化強度、剛度、耐磨性、抗疲勞性等指標，主要用于替代傳統金屬材料制造承受載荷的結構部件。其在機械制造行業中屬于基礎性材料，按應用場景可分為大型機械結構用材料與精密零部件用材料：前者可降低設備重量、提升結構強度，適用于重型機械生產；后者能降低膨脹系數與疲勞極限，滿足精密零部件的嚴苛配置要求，減少設備運行故障。

鋁基結構復合材料是結構復合材料中的核心品類，主流采用粉末冶金工藝制備，通過引入高性能陶瓷顆粒或纖維增強相，使材料在輕量化的同時具備優異的力學性能。該類產品的典型應用場景包括兩大領域：一是航空航天領域，如直升機和固定翼飛機的關鍵結構鍛件，在高轉速、大載荷工況下，其比強度、比剛度顯著優于傳統鋁合金，可有效實現零部件輕量化，降低飛行器燃油消耗，提升續航能力與使用壽命；二是機械制造領域，如沖壓模具、核心傳動部件等，借助其高剛度、低重量的特性提升模具使用壽命與設備運行效率。此外，該類材料也逐步應用于新能源汽車底盤部件、高端裝備結構件等領域，通過減重提質提升終端產品競爭力。

（二）功能及功能結構一體化復合材料

功能復合材料以實現特定物理功能為核心，如導熱、導電、電磁屏蔽、耐高溫、耐腐蝕等；功能結構一體化復合材料則兼具結構承載功能與特殊物理功能，核心特點是“一材多用”，可簡化下游產品結構設計，提升集成化水平。兩類材料在電子電器、軍工、航空航天等領域均有廣泛應用，其中熱雙金屬作為典型的功能復合材料，在溫控裝置中占據重要地位。

國內企業在功能及功能結構一體化復合材料領域布局了多款核心產品，覆蓋軍工電子、航空航天、智能終端等多個高端領域。其中，高導熱鋁基復合材料是典型代表，通過復合石墨、金剛石等高熱導率增強相，其導熱性能遠超傳統鋁合金，同時具備一定的結構強度，可用于軍用電子設備芯片散熱、新能源汽車功率器件封裝等場景。國內自主研發的超高導熱石墨鋁復合材料，成功解決了航天、航空等電子裝備芯片的高效散熱難題，填補了國內相關領域空白。此外，硅鋁復合材料系列產品兼具優異的封裝性能與結構強度，已批量應用于軍用電子封裝領域，實現進口替代；超薄手機電池倉產品則兼顧結構支撐與輕量化需求，首次實現該類材料在智能手機領域的大規模應用。

值得注意的是，熱雙金屬作為功能復合材料的重要分支，是由兩種及以上不同熱膨脹系數的金屬復合而成，也叫溫控雙金屬、熱敏雙金屬，其在電子電器領域被廣泛用于溫度顯示、控制、補償及過載保護等。2022年全球熱雙金屬用量超過1.5×10?t，我國作為制造大國，用量占全球60%以上，但高端應用需求的熱雙金屬幾乎全部依賴進口，存在顯著的進口替代空間。

三、論文數量與研究熱點分析

近年來，全球金屬基復合材料領域的學術研究熱度持續攀升，從論文發表年度趨勢來看，自1974年起，相關論文發表量整體呈波動上升態勢，在2010年后進入快速增長通道，2016-2019年維持在較高水平，反映出該領域學術研究的持續關注度。從學科分布維度分析，工業通用技術及設備是相關論文發表的核心學科領域，占比高達50.32%，其次是冶金工業（9.00%）、物理學（7.75%）、無線電電子學（7.43%），而航空航天科學與工程（4.50%）、機械工業（4.68%）等應用導向型學科占比也位居前列，這一分布特征清晰呈現了金屬基復合材料“基礎研究與應用研究并重”的學科發展格局，既依托工業通用技術、冶金等基礎學科的技術支撐，又緊密對接航空航天、機械等下游應用領域的需求。

圖1金屬基復合材料關鍵詞檢索逐年發文量（篇）

圖2 金屬基復合材料關鍵詞檢索結果學科分布（篇）

從研究方向看，國內論文重點聚焦于制備工藝優化、界面反應控制、低成本產業化技術及應用場景拓展四大方向，其中短流程制備工藝、廢料再生技術等成為研究熱點，反映出國內研究更注重技術的產業化落地與循環經濟發展。結合學科分布數據可知，工業通用技術及設備學科的高占比，與國內對制備工藝優化的研究側重高度契合，而航空航天科學與工程學科的占比則印證了高端應用領域的研究需求。

圖3金屬基復合材料關鍵詞檢索結果主題分布（篇）

綜上，金屬基復合材料憑借優異的綜合性能，在高端制造領域具有不可替代的應用價值，當前研究已形成基礎與應用并重的格局。未來，隨著制備工藝的不斷優化、核心技術的突破及進口替代需求的推動，其產業化應用將進一步拓展，相關研究也將朝著更高效、低成本、多功能的方向持續推進。