compozite cu matrice metalică: proprietăți, producție și aplicații

compozite cu matrice metalică (MMC) sunt o clasă de materiale compuse dintr-un metal topit cu o altă substanță. Aceste două componente apar în faze diferite, care sunt distincte fizic și chimic . Materialul de bază este o matrice metalică, în timp ce cealaltă substanță apare ca fibre sau particule pentru a funcționa ca material de armare.

ca și în cazul majorității compozitelor cu matrice metalică, scopul fabricării unui astfel de material este de a spori proprietățile existente ale matricei metalice, prin adăugarea de caracteristici suplimentare pe care le oferă armătura.

proprietățile compozitelor cu matrice metalică

rezistență ridicată

una dintre cele mai comune caracteristici ale materialelor compozite cu matrice metalică este rezistența și rigiditatea crescute . Raportul său ridicat rezistență-greutate face ca materialul să fie util într-o mare varietate de aplicații.

acest lucru este evident atunci când este expus la tensiune sau compresie, deoarece majoritatea compozitelor cu matrice metalică au o rezistență mecanică ridicată.

rezistență ridicată la căldură

unele compozite sunt construite pentru a avea o rezistență mai mare la fluaj decât omologii din metal pur. Acest lucru reduce riscul de deformare sau deformare a materialului, în special atunci când este expus la sudură sau stres la tracțiune cu temperatură ridicată. Compozitele cu matrice metalică funcționează cel mai bine în industriile cu risc ridicat de oboseală a fluajului sau schimbări bruște de temperatură.

în plus, aceste materiale au un coeficient de dilatare termică mai mic, ceea ce este de bun augur pentru aplicații care necesită integritatea materialului la temperaturi extrem de ridicate.

alte proprietăți unice

fiecare compozit are propriul set unic de proprietăți în funcție de compoziția și orientarea metalului și a materialului de armare. Unele dintre aceste proprietăți includ următoarele:

• rezistența la foc
• incapacitatea de a absorbi umezeala

• rezistența la radiații
• rezistență crescută la uzură

Exemple de compozite cu matrice metalică

pe măsură ce mai mulți producători produc mai multe materiale de acest fel, Lista compozitelor cu matrice metalică se poate schimba din când în când. Cu toate acestea, majoritatea compozitelor disponibile pe piață sunt de obicei clasificate în următoarele categorii:

aluminiu MMC

aceste compozite utilizează aluminiul ca matrice a metalelor de bază. Exemplele includ SupremEX 620xf T5 extrudare de precizie (6061b), compozit din aluminiu-grafit și compozite din aluminiu-beriliu, cum ar fi albemet XV AM162 HIP.

magneziu MMC

magneziul este un alt material matricial excelent pentru compozite. Unele produse din această categorie includ carbură de magneziu-siliciu (Mg-Sic), oxid de magneziu-aluminiu (Mg-Al2O3) și carbură de magneziu-titan (Mg-TiC).

Titan MMC

titan pur este deja un material puternic în sine, dar forma sa compozit poate spori puterea superioară.

alte MMC-uri

alte materiale de bază matriciale mai puțin obișnuite, dar foarte utile, utilizate pentru compozite includ cupru, cobalt, nichel sau o combinație de metale. Între timp, unele dintre cele mai comune materiale de armare utilizate sunt fibra de carbon, carbura de siliciu, alumina și borul.

producție și prelucrare

compozitele cu matrice metalică pot fi prelucrate în mai multe moduri în cadrul uneia dintre următoarele proceduri :

prelucrare în stare solidă

după cum sugerează termenul, prelucrarea în stare solidă implică amestecarea matricei și a materialului de armare în formele lor solide respective. Acest lucru se poate face prin depunerea fizică a vaporilor, lipirea prin difuzie sau amestecarea pulberilor.

amestecul de pulbere utilizează un material matricial sub formă de pulbere combinat cu o substanță liantă într-un solvent stoddard. După uscare și laminare, foaia de pulbere rezultată este stivuită alternativ cu fibre de armare. Straturile de pânză sunt încălzite în vid și presate la cald .

procesare în stare lichidă

acest tip de producție implică combinarea materialului de armare cu metalul lichid și permiterea amestecului să se răcească și să se solidifice. Acest lucru poate fi realizat prin turnare prin agitare, turnare prin stoarcere, infiltrare sau descompunere prin pulverizare.

pentru acesta din urmă, metalul lichid este pulverizat pe un material de armare cu particule sau fibre scurte.

prelucrare in Situ

acest tip de prelucrare produce materialul de armare prin reacții chimice în cadrul matricei. Acest lucru are ca rezultat un amestec compozit metalic pur cu forțe puternice de legare a dispersiei matricei.

când se formează un material compozit, acesta poate intra sub oricare dintre aceste orientări: armarea particulelor, armarea mustății și armarea tablelor. Diferențele sunt văzute în modul în care materialul de armare este încorporat sau integrat în matricea metalică.

aplicații ale compozitelor cu matrice metalică

industria aerospațială și aeronautică

compozitele cu matrice metalică funcționează bine ca componente în sistemele de transmisie, cutii de viteze, piese și accesorii ale motorului și alte elemente interne.

sport

raportul superior rezistență-greutate al majorității compozitelor cu matrice metalică face ca materialul să fie potrivit pentru rachete de tenis, rame pentru biciclete și alte sporturi care implică viteză și rezistență.

aplicații auto

mașinile și cursele cu motor utilizează compozite cu matrice metalică pentru părțile caroseriei motorului și vehiculului datorită naturii ușoare a materialului.