Fémmátrixú kompozitok

Fémmátrixú kompozitok ( eng.  metal matrix kompozitok ) - kompozitok , amelyek mátrixa fém vagy fémötvözet.

Leírás

A fémmátrixú kompozitokat szálakkal megerősítettekre (szálas kompozitok) osztják, és finom részecskékkel töltik meg, amelyek nem oldódnak az alapfémben (diszperziós erősségű kompozitok).

A fémmátrix szálas kompozitoknak két fő előnyük van az elterjedtebb polimer mátrixos kompozitokkal szemben: sokkal magasabb hőmérsékleten használhatók, és hatékonyabbak a viszonylag kicsi, nagy igénybevételnek kitett szerkezeti elemekben. Ez utóbbi tényt az határozza meg, hogy az összekötő szerkezeti elemek tömege jelentősen csökkenthető a fémmátrixnak például a polimer mátrixhoz képest nagyobb szilárdsága miatt, valamint a kompozitok ilyen mátrixszal történő feldolgozhatósága (lehetősége menetes kötések használatáról stb.).

A CMM-ben a szálak viselik a fő terhelést, míg az ilyen típusú kompozitokban a terhelésátvitel hossza jóval kisebb, mint a polimer mátrixú kompozitok megfelelő hossza a mátrixban előforduló nagy lehetséges nyírófeszültségek miatt (feltéve, hogy kellően erős a terhelés). kötés a szál és a mátrix határfelületén ). Ez a körülmény a szálszilárdság skálafüggése miatt pozitívan befolyásolja a kompozit szilárdsági tulajdonságait. Vannak olyan helyzetek is, amikor a szál és a mátrix kölcsönhatása jelentősen növeli a szál effektív szilárdságát, ennek eredményeként a kompozit tényleges szilárdsága nagyobb, mint az egyes szálak vizsgálatának eredményei alapján kapott érték. Az ilyen típusú hatások ígéretessé teszik a rostos MMC anyagokat. A műanyag fémmátrixú CMM fontos jellemzője a törékeny szálakkal rendelkező szerkezetek tervezésének lehetősége, amelyek repedésállósága meghaladja a megerősítetlen mátrixét.

Tipikus fémmátrix kompozitok a bór -alumínium (bórszál - alumíniumötvözetek alapú mátrix), a szén-alumínium ( szénszálas kompozitok), a szilícium-karbid szálakat tartalmazó kompozitok titán vagy titán-aluminid mátrixban, valamint az oxidszálak nikkel alapú mátrix. Ez utóbbiak lehetővé teszik a hőálló anyagok üzemi hőmérsékletének jelentős emelését (akár 1200 °C-ig).

A szálas kompozitokkal ellentétben a diszperziós szilárdságú anyagokban a mátrix a fő teherviselő komponens, a diszpergált részecskék pedig lelassítják a diszlokációk mozgását, növelve az anyag folyáshatárát és szilárdságát. A nagy szilárdság 10-500 nm-es részecskeméretnél érhető el, a köztük lévő átlagos távolság 100-500 nm, és egyenletes eloszlásuk a mátrixban. A diszperziós szilárdságú kompozitokat a legtöbb mérnöki munkában használt fém és ötvözet alapján lehet előállítani.

A CMM fő alkalmazási területei jelenleg a repülőgép- és űrszerkezetek, amelyek a jövőben számos földi alkalmazásban helyettesíthetik a fémötvözeteket, beleértve az autógyártást is.

Irodalom

Linkek