Metallmatriskompositer (MMC) är en klass av material som består av en metall smält med en annan substans. Dessa två komponenter förekommer i olika faser som är fysiskt och kemiskt distinkta . Basmaterialet är en metallmatris, medan det andra ämnet verkar som fibrer eller partiklar för att fungera som förstärkande material.
som med de flesta metallmatriskompositer är målet att tillverka ett sådant material att förbättra metallmatrisens befintliga egenskaper genom att lägga till kompletterande funktioner som förstärkningen ger.
- egenskaper hos Metallmatriskompositer
- hög hållfasthet
- hög värmebeständighet
- andra unika egenskaper
- exempel på Metallmatriskompositer
- Aluminium MMC
- Magnesium MMC
- Titanium MMC
- andra MMC
- produktion och bearbetning
- Solid State Processing
- Liquid State Processing
- In Situ-bearbetning
- tillämpningar av Metallmatriskompositer
- flyg-och flygindustrin
- Sport
- fordonsapplikationer
egenskaper hos Metallmatriskompositer
hög hållfasthet
en av de vanligaste egenskaperna hos metallmatriskompositmaterial är ökad styrka och styvhet . Dess höga styrka-till-vikt-förhållande gör materialet användbart i en mängd olika applikationer.
detta är uppenbart när det utsätts för spänning eller kompression, eftersom de flesta metallmatriskompositer har hög mekanisk hållfasthet.
hög värmebeständighet
vissa kompositer är byggda för att ha högre krypmotstånd än de rena metallkomponenterna. Detta minskar risken för vridning eller deformation i materialet, särskilt när det utsätts för svetsning eller dragspänning vid hög temperatur. Metallmatriskompositer fungerar bäst i branscher med hög risk för kryptrötthet eller plötsliga temperaturförändringar.
dessutom har dessa material en lägre termisk expansionskoefficient, vilket bådar gott för applikationer som kräver materialintegritet vid extremt höga temperaturer.
andra unika egenskaper
varje komposit har sin egen unika signaturuppsättning av egenskaper beroende på metallens och armeringsmaterialets sammansättning och orientering. Några av dessa egenskaper inkluderar följande:
- brandmotstånd
- oförmåga att absorbera fukt
- strålningsbeständighet
- ökad motståndskraft mot slitage
exempel på Metallmatriskompositer
eftersom fler tillverkare producerar mer material av detta slag kan listan över metallmatriskompositer ändras så ofta. De flesta kompositer som finns tillgängliga på marknaden klassificeras emellertid vanligtvis under följande:
Aluminium MMC
dessa kompositer använder aluminium som basmetallmatris. Exempel är SupremEX 620xf T5 precisionsträngsprutning (6061B), aluminium-grafitkomposit och aluminium-berylliumkompositer som AlBeMet Asia am162 HIP.
Magnesium MMC
Magnesium är ett annat utmärkt matrismaterial för kompositer. Vissa produkter i denna kategori inkluderar magnesium-kiselkarbid (Mg-SiC), magnesium-aluminiumoxid (Mg-Al2O3) och magnesium-titankarbid (Mg-TiC).
Titanium MMC
rent titan är redan ett starkt material i sig, men dess kompositform kan förbättra sin överlägsna styrka.
andra MMC
andra mindre vanliga men mycket användbara matrisbasmaterial som används för kompositer inkluderar koppar, kobolt, nickel eller en kombination av metaller. Under tiden är några av de vanligaste armeringsmaterialen som används kolfiber, kiselkarbid, aluminiumoxid och bor.
produktion och bearbetning
metallmatriskompositer kan bearbetas på många sätt under ett av följande procedurer :
Solid State Processing
som termen antyder innefattar solid state-bearbetning blandning av matrisen och förstärkningsmaterialet i sina respektive fasta former. Detta kan göras genom fysisk ångavsättning, diffusionsbindning eller pulverblandning.
pulverblandning använder ett pulverformigt matrismaterial kombinerat med ett bindemedel i ett stoddard-lösningsmedel. Efter torkning och rullning staplas det resulterande pulverarket alternativt med förstärkande fibrer. Tygskikten är vakuumuppvärmda och varmpressade .
Liquid State Processing
denna typ av produktion innebär att kombinera förstärkningsmaterial med flytande metall och låta blandningen svalna och stelna. Detta kan genomföras genom omrörningsgjutning, pressgjutning, infiltration eller sprutnedbrytning.
för den senare sprutas flytande metall på ett partikel-eller kortfiberförstärkande material.
In Situ-bearbetning
denna typ av bearbetning producerar förstärkningsmaterialet genom kemiska reaktioner i matrisen. Detta resulterar i en ren metallkompositblandning med starka matrisdispersionsbindningskrafter.
när ett kompositmaterial bildas kan det falla under någon av dessa riktningar: partikelförstärkning, morrhårförstärkning och arkförstärkning. Skillnaderna ses i hur armeringsmaterialet är inbäddat eller integrerat i metallmatrisen.
tillämpningar av Metallmatriskompositer
flyg-och flygindustrin
Metallmatriskompositer fungerar bra som komponenter i överföringssystem, växellådor, motordelar och tillbehör och andra interna element.
Sport
det överlägsna förhållandet mellan styrka och vikt för de flesta metallmatriskompositer gör materialet lämpligt för tennisracketar, cykelramar och andra sporter som involverar hastighet och styrka.
fordonsapplikationer
bil-och motorsport använder metallmatriskompositer för motor-och fordonskroppsdelar på grund av materialets lätta natur.