Metal Matrix Composites: Vlastnosti, Výroba a Aplikace

Metal matrix composites (MMCs) jsou třída materiálů, skládá se z kovové mísil s jinou látkou. Tyto dvě složky se objevují v různých fázích, které jsou fyzicky a chemicky odlišné . Základním materiálem je kovová matrice, zatímco druhá látka se jeví jako vlákna nebo částice, které fungují jako výztužný materiál.

stejně Jako u většiny kovovou matricí kompozity, cílem výroby takového materiálu je zlepšení stávajících vlastností kovové matrice, přidáním doplňkových funkcí, které výztuže poskytuje.

vlastnosti kompozitů s kovovou maticí

vysoká pevnost

jednou z nejčastějších vlastností kompozitních materiálů s kovovou maticí je zvýšená pevnost a tuhost . Díky vysokému poměru pevnosti k hmotnosti je materiál užitečný v široké škále aplikací.

to je patrné při vystavení napětí nebo stlačení, protože většina kompozitů s kovovou matricí má vysokou mechanickou pevnost.

Vysoká Tepelná Odolnost

Některé kompozity jsou postavena tak, aby vyšší odolnost proti tečení než čistě kovové protějšky. Tím se snižuje riziko deformace nebo deformace v materiálu, zejména při vystavení svařování nebo tahu při vysoké teplotě. Kompozity s kovovou matricí fungují nejlépe v průmyslových odvětvích s vysokým rizikem únavy při tečení nebo náhlých teplotních změn.

kromě toho mají tyto materiály nižší koeficient tepelné roztažnosti, což je dobré pro aplikace, které vyžadují integritu materiálu při extrémně vysokých teplotách.

Další Unikátní Vlastnosti

Každý composite má svůj vlastní jedinečný podpis sadu vlastností v závislosti na složení a orientace kovu a podkladového materiálu. Některé z těchto vlastností zahrnují následující:

• Požární odolnost
• Neschopnost absorbovat vlhkost

• Radiační odolnost
• Zvýšená odolnost vůči opotřebení

Příklady Kovovou Matricí Kompozity

Jako další výrobci produkují více materiálů tohoto druhu, seznam kovovou matricí kompozity se může změnit každý tak často. Většina kompozitů dostupných na trhu je však obvykle zařazena do následujících kategorií:

hliník MMC

tyto kompozity používají hliník jako matrici obecných kovů. Příklady zahrnují SupremEX® 620XF T5 Precision Extrusion (6061B), kompozit Hliník-grafit a kompozity hliník-berylium, jako je AlBeMet® AM162 HIP.

hořčík MMC

hořčík je dalším vynikajícím matricovým materiálem pro kompozity. Některé produkty v této kategorii zahrnují karbid hořčíku a křemíku (Mg-Sic), oxid hořečnatý-hlinitý (Mg-Al2O3) a karbid hořčíku a titanu (Mg-TiC).

Titan MMC

čistý titan je již sám o sobě silným materiálem, ale jeho kompozitní forma může zvýšit jeho vynikající pevnost.

Ostatní MMC

jiné méně běžné, ale vysoce užitečné maticové základní materiály používané pro kompozity zahrnují měď, kobalt, nikl nebo kombinaci kovů. Mezitím některé z nejběžnějších výztužných materiálů jsou uhlíkové vlákno, karbid křemíku, oxid hlinitý a bór.

výroba a zpracování

kompozity s kovovou maticí mohou být zpracovány mnoha způsoby jedním z následujících postupů :

Solid State Zpracování

Jak termín napovídá, solid state zpracování zahrnuje směšovací matice a výztužný materiál ve svých pevných forem. To může být provedeno fyzikálním nanášením páry, difúzním spojením nebo smícháním prášku.

práškové míchání používá práškový matricový materiál kombinovaný s pojivovou látkou v rozpouštědle stoddard. Po vysušení a válcování se výsledná prášková fólie naskládá alternativně výztužnými vlákny. Vrstvy tkaniny jsou vakuově ohřívány a lisovány za tepla .

kapalném Stavu Zpracování

Tento typ výroby spočívá v kombinaci výztuže materiál s zkapalněné kovu a umožňuje směs vychladnout a ztuhnout. To může být prováděno míchacím litím, stlačením lití, infiltrací nebo rozkladem postřikem.

u posledně jmenovaného se tekutý kov nastříká na částicový nebo krátkovláknitý výztužný materiál.

In-Situ zpracování

tento druh zpracování vytváří výztužný materiál chemickými reakcemi v matrici. Výsledkem je čistá kovová kompozitní směs se silnými matričními disperzními vazebnými silami.

když se vytvoří kompozitní materiál, může spadat pod některou z těchto orientací: výztuž částic, výztuž vousů a výztuž plechu. Rozdíly jsou vidět ve způsobu, jakým je výztužný materiál vložen nebo integrován do kovové matrice.

Aplikace Metal Matrix Composites

Letecký a kosmický a letecký Průmysl

Kovovou matricí kompozity fungují stejně jako komponenty v přenosové systémy, převodovky, díly motoru a příslušenství, a další vnitřní prvky.

Sportovní

vynikající pevnost-to-hmotnostní poměr většinu kovů, kompozit je materiál vhodný pro tenisové rakety, rámy jízdních kol, a další sporty, které zahrnují rychlost a sílu.

Automobilový průmysl

Auta a motorismus využít kovovou matricí kompozity pro motory a vozidla, části těla, díky lehké povahy materiálu.