Metaalmatrixcomposieten: eigenschappen, productie en toepassingen

Metaalmatrixcomposieten (MMC ‘ s) zijn een klasse materialen die bestaat uit een metaal dat met een andere stof is gefuseerd. Deze twee componenten verschijnen in verschillende fasen die fysisch en Chemisch Verschillend zijn . Het basismateriaal is een metaalmatrix, terwijl de andere stof verschijnt als vezels of deeltjes om als versterkend materiaal te werken.

zoals bij de meeste metaalmatrixcomposieten, is het doel van de vervaardiging van een dergelijk materiaal de bestaande eigenschappen van de metaalmatrix te verbeteren door aanvullende eigenschappen toe te voegen die de wapening biedt.

eigenschappen van Metaalmatrixcomposieten

hoge sterkte

een van de meest voorkomende kenmerken van metaalmatrixcomposietmaterialen is verhoogde sterkte en stijfheid . De hoge sterkte-gewichtsverhouding maakt het materiaal nuttig in een breed scala aan toepassingen.

dit is duidelijk bij blootstelling aan spanning of compressie, aangezien de meeste composieten met metaalmatrices een hoge mechanische sterkte hebben.

hoge hittebestendigheid

sommige composieten zijn gebouwd om een hogere kruipbestendigheid te hebben dan de zuivere metalen tegenhangers. Dit vermindert het risico van kromtrekken of vervorming in het materiaal, vooral bij blootstelling aan lassen of trekspanning bij hoge temperatuur. Metaalmatrixcomposieten werken het beste in industrieën met een hoog risico op kruipvermoeidheid of plotselinge temperatuurveranderingen.

bovendien hebben deze materialen een lagere thermische uitzettingscoëfficiënt, wat goed voorspelt voor toepassingen waarbij materiaalintegriteit bij extreem hoge temperaturen vereist is.

andere unieke eigenschappen

elk composiet heeft zijn eigen unieke reeks eigenschappen, afhankelijk van de samenstelling en oriëntatie van het metaal en het versterkingsmateriaal. Sommige van deze eigenschappen omvatten de volgende:

• brandweerstand
• onvermogen om vocht op te nemen

• stralingsweerstand
• verhoogde slijtvastheid

voorbeelden van Metaalmatrixcomposieten

naarmate meer fabrikanten meer materialen van dit soort produceren, kan de lijst van metaalmatrixcomposieten zo nu en dan veranderen. De meeste op de markt verkrijgbare composieten worden echter gewoonlijk ingedeeld onder:

Aluminium MMC

deze composieten maken gebruik van aluminium als basismetaalmatrix. Voorbeelden zijn SupremEX ® 620XF T5 Precision Extrusion( 6061B), aluminium-grafiet composiet en aluminium-beryllium composieten zoals AlBeMet® AM162 HIP.

Magnesium MMC

Magnesium is een ander uitstekend matrixmateriaal voor composieten. Sommige producten in deze categorie omvatten magnesium-siliciumcarbide (Mg-SiC), magnesium-aluminiumoxide (Mg-Al2O3) en magnesium-titaancarbide (Mg-TiC).

Titaan MMC

Zuiver titaan is al een sterk materiaal op zich, maar zijn samengestelde vorm kan zijn superieure sterkte versterken.

andere MMC ‘ s

andere minder gangbare maar zeer nuttige matrixbasismaterialen die voor composieten worden gebruikt, zijn koper, kobalt, nikkel of een combinatie van metalen. Ondertussen zijn enkele van de meest gebruikte versterkende materialen koolstofvezel, siliciumcarbide, aluminiumoxide en borium.

productie en verwerking

metaalmatrixcomposieten kunnen op vele manieren worden verwerkt volgens een van de volgende procedures: :

verwerking in vaste toestand

zoals de term impliceert, omvat verwerking in vaste toestand het mengen van de matrix en het versterken van het materiaal in hun respectieve vaste vorm. Dit kan gebeuren door middel van fysische afzetting uit de dampfase, diffusiebinding of poedermenging.

Poedermixing maakt gebruik van een poedervormig matrixmateriaal gecombineerd met een bindmiddel in een Stoddard-oplosmiddel. Na het drogen en walsen wordt het resulterende poederblad als alternatief gestapeld met versterkende vezels. De doek lagen zijn vacuüm-verwarmd en heet geperst .

verwerking in vloeibare toestand

bij deze productie wordt wapeningsmateriaal gecombineerd met vloeibaar metaal en kan het mengsel afkoelen en stollen. Dit kan worden uitgevoerd door roergieten, knijpgieten, infiltratie, of spray ontbinding.

bij deze laatste wordt vloeibaar metaal op een deeltje-of kortvezelversterkend materiaal gespoten.

verwerking In Situ

dit soort verwerking produceert het wapeningsmateriaal door chemische reacties binnen de matrix. Dit resulteert in een zuiver metaal samengesteld mengsel met sterke matrix dispersiebindende krachten.

wanneer een composietmateriaal wordt gevormd, kan het onder een van deze oriëntaties vallen: deeltjesversterking, snorhaarversterking en plaatversterking. De verschillen worden gezien in de manier waarop het versterkende materiaal is ingebed of geïntegreerd in de metaalmatrix.

toepassingen van Metaalmatrixcomposieten

lucht-en ruimtevaartindustrie

Metaalmatrixcomposieten werken goed als componenten in transmissiesystemen, versnellingsbakken, motoronderdelen en toebehoren, en andere interne elementen.

Sport

de superieure kracht-gewichtsverhouding van de meeste composieten met metalen matrix maakt het materiaal geschikt voor tennisrackets, fietsframes en andere sporten waarbij snelheid en kracht nodig zijn.

toepassingen voor auto ’s

Auto’ s en autosport maken gebruik van metaalmatrixcomposieten voor motor-en voertuigcarrosserieonderdelen vanwege het lichtgewicht karakter van het materiaal.