کامپوزیت های زمینه فلزی

کامپوزیت های زمینه فلزی که به آن ها (Metal Matrix Composite)mmc نیز گفته می شود از یک جزء زمینه فلزی و یک جزء تقویت کننده تشکیل می شوند. اصولاً زمینه یک آلیاژ، فلزی انتخاب می شود و فلز خالص به ندرت برای زمینه به کار می رود.

در کل این کامپوزیت ها از یک زمینه آلیاژ فلزی نرم و افزودنی تقویت کننده که اغلب یک ماده سرامیکی است تشکیل می شوند.

اولین کامپوزیت MMC، سرمت هاي WC-Co بود که در ابزارهاي برشی و ماشین کاري مثل مته ها کاربرد یافتند.

سرمت ها کامپوزیت های زمینه فلزی هستند که یک فاز ثانویه سرامیکی یا غیر آلی مانند اکسید،کاربید به آن ها افزوده می شود.

دلیل کاربرد فراوان کامپوزیت پایه فلزی، علاوه بر خواص آن، هزینه‌ کمتری است که نسبت به سایر کامپوزیت‌ها دارد.

این مواد قابلیت استفاده برای تنوع گسترده‌ای از کاربردهای سازه‌ای و کاربردهای حرارتی را دارا می‌باشند. کامپوزیت‌های زمینه فلزی، قادر به تحمل میزان حرارت بالاتری نسبت به رقبای خود هستند. ویژگی های بارز این محصول عبارت است از: هدایت حرارتی، مقاومت به سایش، مقاومت به خزش یا پایداری ابعادی و غیره. 

به طور کلی انگیزه براي ساخت کامپوزیت هاي زمینه فلزي نسبت به کامپوزیتهاي زمینه پلیمـري در قـرن بیسـتم چنـدان بالا نرفت و این موضوع به دلیل آن بود که:

۱- فلزات را میتوانستند با فراینـدهایی از قبیـل پیرسـازي و یـا آلیاژسـازي و انجـام کـار سـرد استحکام بخشی نمایند درحالی که براي پلیمرها انجام چنین فرایندهایی ممکن نیست.

۲- ساخت الیاف تقویت کننده براي کاربرد در زمینه هاي فلزي نیاز به تکنولوژي بالاتري داشت.

۳- بسیاري از خواص مکانیکی فلزات به حد کـافی خـوب هسـتند ؛ درحالی کـه پلیمرهـا از لحـاظ اسـتحکام چنـدان مطلوب نیستند.

تاریخچه تولید کامپوزیت زمینه فلزی:

در گذشته برخی اجزای غیرفلزی مانند سرامیک ها را در فلزات و آلیاژها به منظور افزایش استحکام و مقاومت در برابر عوامل تخریب و کاهش خواص مکانیکی بکار می بردند.

در اواسط دهه ۶۰ پودر گرافیت با پوشش نیکل را به وسیله جریان گاز آرگون در مذابی از آلیاژ آلومینیوم وارد کردند. این پروسه در واقع شروع و تولید کامپوزیت های زمینه فلزی بود که در آن زمان MMPC نام گذاری شد.

انتخاب ماده زمینه:

در کامپوزیت هاي زمینه فلزي انتخاب ماده زمینه بر اساس فاکتورهاي زیر انجام میپذیرد:

۱- ترشوندگی خوب با فاز تقویت کننده (فاز ثانویه)

۲ – سیالیت خوب فلز

 ۳ – تطابق با فاز ثانویه

 ۴ – فلز انتخابی دانسیته کمی داشته باشد

۵-ترکیب شیمیایی فلززمینه بایستی مناسب باشد.

انتخاب فاز ثانویه:

در انتخاب فاز ثانویه براي MMC بایستی فاکتورهاي زیر را مدنظر قرار داد:

۱ – فاز ثانویه بایستی خواص فیزیکی، حرارتی و مکانیکی مناسبی داشته باشد: چگالی کم ، سازگاري مکانیکی  (ضریب انبساط حرارتی پایین و قابل قبول در مقایسه با زمینه) ، سازگاري شیمیایی ، پایداري حرارتی ، مدول یانگ بالا ، استحکام بالا (کششی و فشاري)

۲ – قیمت آن پایین و به صرفه باشد.

انواع کامپوزیت زمینه فلزی:

فلزهای گوناگونی به عنوان زمینه در این کامپوزیت‌ به کار گرفته می‌شوند و همین امر موجب گستردگی کاربردها و ویژگی‌های آن شده است. انواع پایه‌های فلزی مورد استفاده در این کامپوزیت‌ها به شرح زیر است:

• پایه‌ مس

• پایه‌ تیتانیوم

• پایه‌ منیزیم

• پایه‌ آهن

• پایه‌ آلومینیوم

• پایه‌ نیکل

هر کدام از این پایه‌ها هم خصوصیت خاصی را به کامپوزیت اضافه می‌کنند تا بتوان در صنایع مختلف از آن بهره‌مند شد. فرآیند تولید هرکدام از این کامپوزیت‌ها هم تقریبا متفاوت است. کامپوزیت‌های پایه‌ فلزی در انواع خود، مراحل دقیقی را برای تولید طی می‌کنند، چرا که در صنایع حساسی مثل هوافضا استفاده می‌شوند و کوچک‌ترین خطا در این صنایع می‌تواند خسارات جبران‌ناپذیری را به همراه داشته باشد.

کاربرد کامپوزیت های زمینه فلزی:

کامپوزیت‌های زمینه فلزی، یکی از پرکاربردترین کامپوزیت‌هایی است که در صنایع مختلف استفاده می‌شود. این نوع کامپوزیت، در صنایع مختلفی مانند صنعت خودرو سازی، هوافضا و غیره کاربرد دارد.

در صنعت خودرو سازی، از نانو کامپوزیت و کامپوزیت‌های فلزی استفاده می‌کنند که به مراتب کیفیت فوق العاده ای دارد و در برابر ضربه و تخریب‌های شیمیایی مقاومت گسترده‌ای دارد و وزن آن کمتر می باشد.

منبع:asremavad