Compuestos de matriz Metálica: Propiedades, Producción y Aplicaciones

Los compuestos de matriz metálica (MMC) son una clase de materiales compuestos por un metal fundido con otra sustancia. Estos dos componentes aparecen en fases diferentes que son física y químicamente distintas . El material base es una matriz metálica, mientras que la otra sustancia aparece como fibras o partículas para funcionar como material de refuerzo.

Al igual que con la mayoría de los compuestos de matriz metálica, el objetivo de la fabricación de dicho material es mejorar las propiedades existentes de la matriz metálica, agregando características complementarias que proporciona el refuerzo.

Propiedades de los compuestos de matriz metálica

Alta resistencia

Una de las características más comunes de los materiales compuestos de matriz metálica es el aumento de la resistencia y la rigidez . Su alta relación resistencia-peso hace que el material sea útil en una amplia variedad de aplicaciones.

Esto es evidente cuando se expone a tensión o compresión, ya que la mayoría de los compuestos de matriz metálica tienen una alta resistencia mecánica.

Alta resistencia al calor

Algunos compuestos están construidos para tener una mayor resistencia a la fluencia que las contrapartes de metal puro. Esto reduce el riesgo de deformación o deformación en el material, especialmente cuando se expone a soldadura o tensión de tracción a altas temperaturas. Los compuestos de matriz metálica funcionan mejor en industrias con un alto riesgo de fatiga por fluencia o cambios bruscos de temperatura.

Además, estos materiales tienen un coeficiente de expansión térmica más bajo, lo que es un buen augurio para aplicaciones que requieren integridad del material a temperaturas extremadamente altas.

Otras propiedades únicas

Cada compuesto tiene su propio conjunto exclusivo de propiedades en función de la composición y orientación del metal y el material de refuerzo. Algunas de estas propiedades incluyen las siguientes:

• Resistencia al fuego
• Incapacidad para absorber la humedad

• Resistencia a la radiación
• Mayor resistencia al desgaste

Ejemplos de compuestos de matriz metálica

A medida que más fabricantes producen más materiales de este tipo, la lista de compuestos de matriz metálica puede cambiar de vez en cuando. Sin embargo, la mayoría de los materiales compuestos disponibles en el mercado se clasifican generalmente de la siguiente manera:

Aluminio MMC

Estos materiales compuestos utilizan aluminio como matriz de metal base. Los ejemplos incluyen la extrusión de precisión SupremEX® 620XF T5 (6061B), el compuesto de aluminio y grafito y los compuestos de aluminio y berilio, como AlBeMet® AM162 HIP.

Magnesio MMC

El magnesio es otro excelente material de matriz para compuestos. Algunos productos de esta categoría incluyen carburo de magnesio y silicio (Mg-SiC), óxido de magnesio y aluminio (Mg-Al2O3) y carburo de magnesio y titanio (Mg-TiC).

Titanio MMC

El titanio puro ya es un material fuerte en sí mismo, pero su forma compuesta puede mejorar su resistencia superior.

Otros MMCs

Otros materiales de base de matriz menos comunes pero muy útiles utilizados para compuestos incluyen cobre, cobalto, níquel o una combinación de metales. Mientras tanto, algunos de los materiales de refuerzo más comunes utilizados son la fibra de carbono, el carburo de silicio, la alúmina y el boro.

Producción y procesamiento

Los compuestos de matriz metálica se pueden procesar de muchas maneras bajo uno de los siguientes procedimientos :

Procesamiento de estado sólido

Como el término implica, el procesamiento de estado sólido implica mezclar la matriz y el material de refuerzo en sus respectivas formas sólidas. Esto puede hacerse mediante deposición física de vapor, unión por difusión o mezcla de polvo.

La mezcla en polvo utiliza un material de matriz en polvo combinado con una sustancia aglutinante dentro de un disolvente sólido. Después del secado y el laminado, la lámina de polvo resultante se apila alternativamente con fibras de refuerzo. Las capas de tela se calientan al vacío y se prensan en caliente .

Procesamiento en estado líquido

Este tipo de producción consiste en combinar material de refuerzo con metal licuado y permitir que la mezcla se enfríe y solidifique. Esto se puede llevar a cabo a través de colada por agitación, colada por compresión, infiltración o descomposición por pulverización.

Para este último, el metal líquido se pulveriza sobre un material de refuerzo de partículas o fibra corta.

Procesamiento in situ

Este tipo de procesamiento produce el material de refuerzo a través de reacciones químicas dentro de la matriz. Esto da como resultado una mezcla de compuesto de metal puro con fuertes fuerzas de unión de dispersión de matriz.

Cuando se forma un material compuesto, puede caer bajo cualquiera de estas orientaciones: refuerzo de partículas, refuerzo de bigotes y refuerzo de láminas. Las diferencias se observan en la forma en que el material de refuerzo está incrustado o integrado en la matriz metálica.

Aplicaciones de compuestos de matriz metálica

Industria aeroespacial y aeronáutica

Los compuestos de matriz metálica funcionan bien como componentes en sistemas de transmisión, cajas de engranajes, piezas y accesorios de motores y otros elementos internos.

Deportes

La relación resistencia-peso superior de la mayoría de los compuestos de matriz metálica hace que el material sea adecuado para raquetas de tenis, cuadros de bicicleta y otros deportes que involucran velocidad y fuerza.

Aplicaciones automotrices

Las carreras de automóviles y automóviles utilizan compuestos de matriz metálica para partes del motor y la carrocería del vehículo debido a la naturaleza liviana del material.