颗粒增强金属基复合材料的增强体颗粒的种类繁多。常用的增强体颗粒主要有碳化硅、碳化钛、碳化钨等碳化物,氮化硅、氮化铝等氮化物,三氧化二铝、二氧化钛、二氧化锆等氧化物,以及硼化钛、碳化硼等硼化物,碳纳米管、石墨、石墨烯、金刚石等碳材料。金属硬质颗粒,如钼、钨、铬、铁磷、铁硅等也可以作为增强体使用。颗粒增强体可以单独制备,也可以在金属基复合材料制备过程中反应生成,生成产物大多为金属间化合物。颗粒增强金属基复合材料的基体合金选择灵活,常见的有铝基、镁基、钛基、铜基以及金属间化合物基等。
由于颗粒增强体的种类多,基体的选择灵活,因此可以实现多样化的颗粒增强金属基复合材料性能与功能的设计。颗粒增强金属基复合材料具有各向同性的特点,可以改善基体合金的热膨胀、导热、导电等物理性能,也可以改善金属的强度、弹性模量以及耐磨等特性。
颗粒增强金属基复合材料的力学与物理性能、应用范围、成本等在很大程度上取决于制备工艺。其制备工艺方法主要分为液相法(压力浸渗法、无压浸渗法和熔铸法)、固相法(以粉末冶金法为代表)和两相混合法(半固态成型技术)3类,新发展起来的放电等离子烧结法(SPS法)是一种效率高、成本低、适应性强的新方法。制备工艺中应主要解决颗粒在基体中均匀分布或者按要求梯度分布、颗粒界面有害反应控制等问题。
与纤维、晶须增强金属基复合材料相比,颗粒增强金属基复合材料的制备工艺、制备设备相对简单,有利于工业化大规模生产及应用。