فرم دهی و شکل دهی کامپوزیت‌های فلزی

اطلاعات کلی

کامپوزیت های زمینه فلزی یا (MMC) Metal Matrix Composite، دسته ای از مواد محسوب می شوند که از چند جزء تشکیل شده اند یه طوری که وجود حداقل یک جزء فلزی در آن ضروری است. به طور مثال کامپوزیتی که در آن از فلز آلومینیوم به عنوان تقویت کننده استفاده می شود، یک کامپوزیت پایه فلزی نامیده می شود.

جهت کسب اطلاعات بیشتربه سایت Taksaan.ir مراجعه نمایید.

کامپوزیت زمینه‌ فلزی MMC که مخفف عبارت Metal Matrix Composite می باشد، کامپوزیتی است که در اجزای آن از حداقل یک جزء فلزی استفاده شده باشد. به این صورت که از یک قطعه فلز مانند فلز آلومینیوم به عنوان تقویت کننده در آن استفاده می شود.کامپوزیت های زمینه فلزی اغلب از فلزات سبک و کم چگالی مانند آلومینیوم (Al) یا منیزیم (Mg) ساخته می شوند که با ذرات سخت سرامیکی یا الیافی مانند سیلیسیم کربید (SiC) تقویت می شوند.

جالب است بدانید توسعه کامپوزیت های زمینه فلزی یک نوآوری مهم در مهندسی مواد در سه دهه گذشته بوده است. کامپوزیت های زمینه فلزی به دلیل خواص برتر خود مزیت های جذابی نسبت به مواد مهندسی سنتی ارائه می کنند. این کامپوزیت ها از نظر سختی و نسبت استحکام به وزن، دمای کار، و مقاومت در برابر سایش و خوردگی بهتر از از فلزات تقویت نشده عمل می کنند.  امروزه به دلیل نوسانات بازار و قیمت آهن آلات، قیمت کامپوزیت زمینه فلزی، افزایش یافته است، اما همچنان قیمت این محصول نسبت به بقیه کامپوزیت ها معقول تر است.

انواع کامپوزیتهای پایه فلزی

کامپوزیت ها را می توان به طور کلی بر اساس نوع ماتریس، نوع تقویت کننده، اندازه، فرم، ترکیب و … طبقه بندی کرد. به طور مثال انواع کامپوزیت های زمینه فلزی با توجه به نوع تقویت کننده، به چهار دسته نانوکامپوزیت ها، کامپوزیت های ساختاری، کامپوزیت های تقویت شده با الیاف و کامپوزیت های تقویت شده با ذرات تقسیم می شوند. همچنین فلزهای زیادی به عنوان زمینه برای کامپوزیت ها استفاده می شود و هر فلز کاربرد متفاوتی دارد و ویژگی های منحصر به فرد دارد. انواع مختلف پایه های فلزی براساس نوع فلز زمینه نیز عبارتند از: منیزیم، مس، آهن، تیتانیوم، آلومینیوم و نیکل.

با این حال یکی از رایج ترین تقسیم بندی انواع کامپوزیت های زمینه فلزی در سه دسته کلی و به صورت زیر می باشد:

1. کامپوزیت های ماتریس تقویت شده با الیاف پیوسته،

2. کامپوزیت های ماتریسی تقویت شده با الیاف کوچک و

3. کامپوزیت های ماتریسی تقویت شده با ذرات

در میان انواع کامپوزیت پایه فلزی که معرفی کردیم، کامپوزیت‌ های زمینه فلزی تقویت ‌شده با ذرات به دلیل خواص برتر و هزینه‌ های ساخت کم، بیشتر از بقیه مورد توجه قرار گرفته اند. در کامپوزیت های زمینه فلزی سبک بیشتر Al یا Mg به عنوان ماتریس فلز پایه و ذرات سرامیکی (کاربیدها، نیتریدها و اکسیدها) به طور کلی به عنوان فاز تقویت کننده استفاده می شوند.

کاربردکامپوزیت زمینه فلزی

به دلیل تقاضای روز افزون برای کاهش مصرف انرژی به ویژه در صنعت خودروسازی، کامپوزیت های پایه فلزی محبوبیت پیدا کرده اند. به خصوص توسعه کامپوزیت های زمینه فلزی با ماتریس های فلزی سبک به دلیل خواص بهبود یافته همراه با کاهش وزن، توجه روزافزونی را به خود جلب کرده است. در همین راستا توسعه کامپوزیت های سبک بر پایه آلومینیوم را می توان یکی از راه حل های امیدوارکننده برای رفع مشکل مصرف انرژی معرفی کرد. تاکنون مطالعات گسترده ای برای تولید کامپوزیت های زمینه آلومینیومی انجام شده است و اکنون این کامپوزیت ها به صورت تجاری برای کاربردهای صنعتی متعددی تولید می شوند.

این ویژگی‌ های منحصر به‌ فرد کامپوزیت های زمینه فلزی را برای صنایع خودروسازی و هواپیماسازی که در آن کاهش وزن عامل حیاتی است، جذاب می‌کند. با وجود کاربرد کامپوزیت های زمینه فلزی در صنایع فوق، اما در کشورمان ایران به دلیل صرفه جویی در هزینه، از کامپوزیت های پلیمری استفاده می شود که کیفیت کم تری دارند.

نکته: به عنوان کاربرد نانو کامپوزیت پایه فلزی نیز می توان نانوکامپوزیت‌های آلومینیومی را مثال زد. توسعه نانوکامپوزیت‌های آلومینیومی، نیاز به توسعه مواد سبک وزن مناسب برای کاربردهای صنعتی و تجاری را برآورده می‌کند.

خواص کامپوزیت های زمینه فلزی

کامپوزیت های زمینه فلزی می توانند نسبت استحکام به وزن، سختی و شکل پذیری بسیار بالاتری نسبت به مواد سنتی داشته باشند. کامپوزیت های زمینه فلزی معمولاً دارای رسانایی حرارتی و الکتریکی کمتر و مقاومت ضعیف در برابر تشعشعات هستند که استفاده از آنها را در محیط های خاص محدود می کند. همچنین گفتیم که بهترین و پرکاربردترین زمینه برای کامپوزیت ها، آلومینیوم و منیزیم است که این دو پایه نسبت به سایر فلزها، خواص منحصر به فردی دارند و از این خواص می توان به قابلیت ماشین کاری و ریخته گری اشاره نمود.

مقاومت پایین در برابر فرسایش، بزرگ ترین عیب این محصول است. کامپوزیت های فلزی در مقایسه با کامپوزیت های زمینه پلیمری ظرفیت گرمایی بالایی دارند. کامپوزیت های زمینه فلزی نسبت به کامپوزیت های زمینه سرامیکی از ظرفیت گرمایی پایین تری برخوردار هستند.

منابع:

https://ahanmelal.com