Vật liệu Metal Matrix Composite (MMC) vật liệu kim loại kết cấu ma trận

Giới thiệu vật liệu MMC

Vật liệu kim loại Metal Matrix Composite (MMC) là vật liệu tổng hợp có chứa ít nhất hai phần cấu thành - một là kim loại nền hai là gốm (ceramic) hoặc vật liệu tương tự. Ma trận kim loại được gia cố bằng vật liệu khác để cải thiện độ bền và độ mài mòn. Hầu hết các kim loại và hợp kim tạo nên ma trận kim loại tốt.

Trong các ứng dụng kết cấu, ma trận kim loại thường được cấu tạo từ kim loại nhẹ hơn như magiê, titan hoặc nhôm. Trong các ứng dụng nhiệt độ cao, ma trận kim loại hợp kim coban và coban-niken là phổ biến. Các sợi cacbon liên tục, cacbua silic hoặc sợi gốm là một số vật liệu có thể được nhúng vào (làm cốt) vật liệu ma trận kim loại.

Ví dụ, MMC ngày càng được tìm thấy nhiều hơn trong ngành công nghiệp ô tô. Những vật liệu này sử dụng kim loại như nhôm làm ma trận, và gia cố nó bằng các sợi như cacbua silic. Kỷ nguyên không gian đã làm tăng nhu cầu về MMC có độ cứng riêng cao và hệ số giãn nở nhiệt (CTE) gần bằng không.

Thuộc tính và đặc điểm vật liệu MMC

Ma trận kim loại có ưu điểm là thích hợp để sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi khả năng chống chịu lâu dài trong môi trường khắc nghiệt hơn ma trận cao phân tử (đồng nhất). Có một thực tế là cường độ chảy và mô đun của hầu hết các kim loại đều cao hơn so với các polyme. Một ưu điểm khác của việc sử dụng kim loại là chúng có thể bị biến dạng dẻo và tăng cường bằng nhiều phương pháp xử lý nhiệt và cơ học.

Các đặc tính của MMC có thể được thiết kế thành vật liệu dựa trên các ứng dụng cụ thể.

Sau đây là một số lợi ích thuộc tính vật chất chính của MMC:

• Chống lửa
• Hoạt động trong phạm vi nhiệt độ rộng hơn
• Không hút ẩm
• Dẫn điện và nhiệt tốt hơn
• Chịu được tác hại của bức xạ
• Không hiển thị outgassing
• CTE thấp và trọng lượng nhẹ
• Giảm chấn tốt và độ bền nén cao
• Độ cứng và sức mạnh cụ thể cao.

Quá trình sản xuất MMC

    Quy trình liên kết khuếch tán áp suất cao - được sử dụng để sản xuất MMC được gia cố bằng sợi liên tục. Tại đây, các lớp lá kim loại được kẹp với các sợi dài, và sau đó được ép qua để tạo thành một ma trận.

    Quá trình đúc - Được sử dụng để sản xuất MMC liên tục gia cố bằng sợi. Trong quá trình này, kim loại nóng chảy được đưa vào một dạng với các sợi được đặt sẵn bên trong nó.

    Quy trình luyện kim bột - Được sử dụng để sản xuất MMC được gia cố không liên tục. Kim loại dạng bột và cốt thép không liên tục được trộn với nhau và kết dính thông qua quá trình nén, khử khí và xử lý cơ nhiệt.

    Phun phủ: Trong quá trình này, sợi được đi qua một đám mây dày của kim loại hóa hơi, do đó phủ lên nó.

    Quá trình sản xuất bộ phận gia cố bằng sợi liên tục, không liên tục hoặc được gia cố bằng sợi liên tục bắt đầu với một phôi được định hình là bộ phận cuối cùng. Mẫu phôi được thâm nhập với một kim loại nóng chảy, ví dụ: nhôm, để sản xuất thành phần hỗn hợp ma trận kim loại.

Cần cẩn thận trong khi sản xuất MMC để duy trì độ bền của sợi gia cường, để đảm bảo liên kết chặt chẽ của sợi với ma trận và giữa các lớp ma trận, để cung cấp chiều dài sợi chính xác, lớn hơn chiều dài tới hạn, để đảm bảo sự phân bố đồng đều của sợi. trong ma trận, để đảm bảo định hướng của các sợi theo hướng của tải trọng tác dụng và để đạt được hình dạng và kích thước yêu cầu của MMC.

Các ứng dụng của MMC

Sau đây là một số lĩnh vực ứng dụng phổ biến nhất của vật liệu ma trận kim loại composite:

• Xupap cho động cơ đua
• Mũi khoan cắt cacbua
• Giáp xe tăng
• Công nghiệp ô tô - phanh đĩa, trục truyền động, động cơ
• Chi tiết trên máy bay - thành phần cấu trúc của bộ phận hạ cánh của máy bay phản lực
• Khung xe đạp
• Hệ thống của tàu vũ trụ
• Mô-đun đa chip mật độ cao trong điện tử
• Các bộ phận trong máy gia tốc hạt
• Gắn các tấm cho rô bốt tốc độ cao