compósitos de matriz metálica: propriedades, produção e aplicações

os compósitos de matriz metálica (MMCs) são uma classe de materiais composta por um metal fundido com outra substância. Estes dois componentes aparecem em diferentes fases que são física e quimicamente distintas . O material de base é uma matriz metálica, enquanto a outra substância aparece como fibras ou partículas para funcionar como material de reforço.

tal como acontece com a maioria dos compositores de matriz metálica, o objetivo de fabricar tal material é melhorar as propriedades existentes da matriz metálica, adicionando recursos suplementares que o reforço fornece.

Propriedades de Compostos de Matriz Metálica

Alta Resistência

Uma das características mais comuns de materiais compósitos de matriz metálica é o aumento da força e rigidez . Sua elevada relação força-peso torna o material útil em uma grande variedade de aplicações.

isto é evidente quando exposto a tensão ou Compressão, uma vez que a maioria dos compostos de matriz metálica tem uma elevada resistência mecânica.

alta resistência Ao Calor

alguns compostos são construídos para ter maior resistência à fluência do que os equivalentes de metal puro. Isto reduz o risco de deformação ou deformação do material, especialmente quando exposto a solda ou tensão de tração com alta temperatura. Os compostos de matriz metálica funcionam melhor em indústrias com alto risco de fadiga ou mudanças bruscas de temperatura.

além disso, estes materiais têm um coeficiente de expansão térmica mais baixo, o que é um bom presságio para aplicações que requerem integridade do material em temperaturas extremamente elevadas.

outras propriedades únicas

cada composto tem o seu próprio conjunto de propriedades assinatura única, dependendo da composição e orientação do metal e do material de reforço. Algumas destas propriedades incluem o seguinte::

• resistência ao Fogo
• Incapacidade de absorver a umidade

• resistência à Radiação
• Aumento da resistência ao desgaste

Exemplos de Compostos de Matriz Metálica

Como mais fabricantes a produzir mais materiais deste tipo, a lista de compostos de matriz metálica pode mudar a cada tantas vezes. No entanto, a maior parte dos compostos disponíveis no mercado estão geralmente classificados nos seguintes termos:

MMC de alumínio

estes compostos utilizam o alumínio como matriz metálica base. Exemplos incluem extrusão de precisão SupremEX® 620XF T5( 6061B), composto de alumínio-grafite, e compositores de alumínio-berílio como ALBEMET® AM162 HIP. O magnésio é outro excelente material de matriz para compósitos. Alguns produtos desta categoria incluem o carboneto de magnésio e silício (Mg-SiC), o óxido de magnésio e alumínio (Mg-Al2O3) e o carboneto de magnésio e titânio (Mg-TiC).

titânio MMC

titânio Puro é já um material forte em si, mas a sua forma compósita pode aumentar a sua força superior.

outros MMCs

outros materiais de base de matriz menos comuns mas altamente úteis utilizados para compósitos incluem cobre, cobalto, níquel ou uma combinação de Metais. Enquanto isso, alguns dos materiais de reforço mais comuns utilizados são fibra de carbono, carboneto de silício, alumina e boro.

produção e transformação

os compostos de matriz metálica podem ser processados de muitas formas, de acordo com um dos seguintes procedimentos: :

processamento no Estado Sólido

como o termo implica, processamento no estado sólido envolve mistura da matriz e material de reforço em suas respectivas formas sólidas. Isto pode ser feito através da deposição em fase vapor por processo físico, da ligação por difusão ou da mistura em pó.

a mistura em pó utiliza um material de matriz em pó combinado com uma substância ligante num solvente stoddard. Após secagem e laminagem, a folha em pó resultante é empilhada alternativamente com fibras de reforço. As camadas de tecido são aquecidas a vácuo e prensadas a quente . Este tipo de produção envolve a combinação de material de reforço com metal liquefeito e permite que a mistura arrefeça e solidifique. Isto pode ser realizado através de mistura, vazamento por compressão, infiltração ou decomposição por pulverização.

neste último caso, o metal líquido é pulverizado sobre um material de reforço de partículas ou fibras curtas.

processamento In Situ

este tipo de processamento produz o material de reforço através de reacções químicas dentro da matriz. Isto resulta em uma mistura composta de metal puro com fortes forças de dispersão de matriz.

quando um material compósito é formado, ele pode cair sob qualquer uma destas orientações: reforço de partículas, reforço de bigodes, e reforço de folha. As diferenças são vistas na forma como o material de reforço está incorporado ou integrado na matriz metálica.

Applications of Metal Matrix Composites

Aerospace and Aircraft Industry

Metal matrix composites work well as components in transmission systems, gearboxes, engine parts and accessors, and other internal elements.

Sports

a relação força-peso superior da maioria dos compositores de matrizes de metal torna o material adequado para raquetes de tênis, armações de bicicletas e outros esportes que envolvem velocidade e força.

Automotive Applications

Car and motor racing make use of metal matrix composites for engine and vehicle body parts due to the lightweight nature of the material.