Metallimatriisikomposiitit (MMCs) ovat materiaaliluokka, joka koostuu toisen aineen kanssa fuusioidusta metallista. Nämä kaksi komponenttia esiintyvät erilaisina faaseina, jotka ovat fysikaalisesti ja kemiallisesti erillisiä . Perusmateriaalina on metallimatriisi, kun taas muu aine esiintyy kuituina tai hiukkasina, jotka toimivat vahvistavana materiaalina.
kuten useimpien metallimatriisikomposiittien kohdalla, tällaisen materiaalin valmistamisen tavoitteena on parantaa metallimatriisin olemassa olevia ominaisuuksia lisäämällä lisäominaisuuksia, joita vahvistaminen tarjoaa.
- Metallimatriisikomposiittien ominaisuudet
- suuri lujuus
- Korkea lämmönkestävyys
- muut ainutlaatuiset ominaisuudet
- esimerkkejä Metallimatriisikomposiiteista
- Alumiini MMC
- Magnesium MMC
- titaani MMC
- muut MMCs
- tuotanto ja käsittely
- Solid State Processing
- nestemäisessä tilassa tapahtuva käsittely
- In Situ-käsittely
- Metallimatriisikomposiittien Sovellukset
- ilmailu-ja lentokoneteollisuus
- Urheilu
- Autosovelluksissa
Metallimatriisikomposiittien ominaisuudet
suuri lujuus
yksi metallimatriisikomposiittimateriaalien yleisimmistä ominaisuuksista on lisääntynyt lujuus ja jäykkyys . Sen korkea lujuus-paino-suhde tekee materiaalista käyttökelpoisen monenlaisissa sovelluksissa.
tämä on ilmeistä, kun se altistetaan jännitykselle tai puristukselle, koska useimmilla metallimatriisikomposiiteilla on suuri mekaaninen lujuus.
Korkea lämmönkestävyys
jotkut komposiitit on rakennettu siten, että niillä on suurempi virumiskestävyys kuin puhtailla metallikappaleilla. Tämä vähentää materiaalin vääntymisen tai muodonmuutoksen riskiä, varsinkin kun se altistuu hitsaukselle tai vetojännitykselle korkeassa lämpötilassa. Metallimatriisikomposiitit toimivat parhaiten teollisuudenaloilla, joilla on suuri virumisväsymyksen tai äkillisten lämpötilamuutosten riski.
lisäksi näillä materiaaleilla on pienempi lämpölaajenemiskerroin, mikä enteilee hyvää sovelluksille, jotka vaativat materiaalin eheyttä erittäin korkeissa lämpötiloissa.
muut ainutlaatuiset ominaisuudet
jokaisella komposiitilla on omat ainutlaatuiset ominaisuutensa riippuen metalli-ja lujitemateriaalin koostumuksesta ja suunnasta. Joitakin näistä ominaisuuksista ovat seuraavat:
- palonkestävyys
- kyvyttömyys imeä kosteutta
- Säteilynkestävyys
- lisääntynyt kulumiskestävyys
esimerkkejä Metallimatriisikomposiiteista
koska useammat valmistajat tuottavat enemmän tällaisia materiaaleja, metallimatriisikomposiittien luettelo saattaa muuttua silloin tällöin. Suurin osa markkinoilla olevista komposiiteista luokitellaan kuitenkin yleensä seuraavasti:
Alumiini MMC
näissä komposiiteissa käytetään alumiinia perusmetallimatriisina. Esimerkkejä ovat SupremEX® 620xf T5 Precision Ekstruusio (6061B), alumiini-grafiittikomposiitti ja alumiini-berylliumkomposiitit kuten AlBeMet® AM162 HIP.
Magnesium MMC
Magnesium on toinen erinomainen matriisimateriaali komposiiteille. Joitakin tämän luokan tuotteita ovat magnesium-piikarbidi (Mg-SiC), magnesium-alumiinioksidi (Mg-Al2O3) ja magnesium-titaanikarbidi (Mg-TiC).
titaani MMC
puhdas titaani on jo itsessään vahva materiaali, mutta sen komposiittimuoto saattaa parantaa sen ylivoimaista lujuutta.
muut MMCs
muita harvinaisempia mutta erittäin hyödyllisiä komposiittien matriisipohjamateriaaleja ovat kupari, koboltti, nikkeli tai metallien yhdistelmä. Samaan aikaan yleisimpiä vahvistusmateriaaleja ovat hiilikuitu, piikarbidi, alumiinioksidi ja boori.
tuotanto ja käsittely
Metallimatriisikomposiitteja voidaan käsitellä monin tavoin jollakin seuraavista menettelyistä :
Solid State Processing
kuten termistä ilmenee, solid state processing tarkoittaa matriisin ja lujitemateriaalin sekoittamista toisiinsa kiinteässä muodossa. Tämä voidaan tehdä fysikaalisella höyrypinnoituksella, diffuusioliittämisellä tai jauhesekoituksella.
jauhesekoituksessa käytetään jauhemaista matriisimateriaalia, joka on yhdistetty sideaineeseen Stoddard-liuottimessa. Kuivauksen ja valssauksen jälkeen tuloksena oleva jauhelevy pinotaan vaihtoehtoisesti vahvistavilla kuiduilla. Kangaskerrokset ovat tyhjiölämmitteisiä ja kuumapuristettuja .
nestemäisessä tilassa tapahtuva käsittely
tällainen valmistus tarkoittaa raudoitusaineen ja nesteytetyn metallin yhdistämistä ja seoksen jäähdyttämistä ja jähmettymistä. Tämä voidaan suorittaa sekoittamalla valu, purista valu, tunkeutuminen, tai spray hajoaminen.
viimeksi mainitussa nestemäistä metallia suihkutetaan hiukkasvahvisteiselle tai lyhytkuituiselle materiaalille.
In Situ-käsittely
tällainen käsittely tuottaa lujitemateriaalin matriisissa tapahtuvien kemiallisten reaktioiden kautta. Tämä johtaa puhtaaseen metallikomposiittiseokseen, jossa on vahvat matriisihajoamisvoimat.
kun komposiittimateriaali muodostuu, se voi kuulua mihin tahansa näistä suuntauksista: partikkelivahvistus, viiksivahvistus ja levynvahvistus. Erot näkyvät siinä, miten lujitemateriaali on upotettu tai integroitu metallimatriisiin.
Metallimatriisikomposiittien Sovellukset
ilmailu-ja lentokoneteollisuus
Metallimatriisikomposiitit toimivat hyvin siirtojärjestelmien, vaihteistojen, moottorin osien ja varusteiden sekä muiden sisäisten elementtien komponentteina.
Urheilu
useimpien metallimatriisikomposiittien ylivertainen lujuus / paino-suhde tekee materiaalista sopivan tennismailoille, polkupyöränkehyksille ja muille urheilulajeille, joihin liittyy nopeutta ja voimaa.
Autosovelluksissa
auto-ja moottoriurheilussa käytetään metallimatriisikomposiitteja Moottorin ja ajoneuvon korin osiin materiaalin keveyden vuoksi.