Eine Metallmatrixzusammensetzung (MMC) ist zerlegbares Material mit mindestens zwei konstituierenden Teilen, ein, ein Metall seiend. Das andere Material kann ein verschiedenes Metall oder ein anderes Material wie eine keramische oder organische Zusammensetzung sein. Wenn mindestens drei Materialien da sind, wird es eine hybride Zusammensetzung genannt. Ein MMC ist zu einem cermet ergänzend.

Zusammensetzung

MMCs werden durch die Zerstreuung eines Verstärkungsmaterials in eine Metallmatrix gemacht. Die Verstärkungsoberfläche kann angestrichen werden, um eine chemische Reaktion mit der Matrix zu verhindern. Zum Beispiel werden Kohlenstoff-Fasern in der Aluminiummatrix allgemein verwendet, um Zusammensetzungen zu synthetisieren, niedrige Dichte und hohe Kraft zeigend. Jedoch reagiert Kohlenstoff mit Aluminium, um spröden und wasserlöslichen zusammengesetzten AlC auf der Oberfläche der Faser zu erzeugen. Um diese Reaktion zu verhindern, werden die Kohlenstoff-Fasern mit Nickel oder Titan boride angestrichen.

Matrix

Die Matrix ist das monolithische Material, in das die Verstärkung eingebettet wird und völlig dauernd ist. Das bedeutet, dass es einen Pfad durch die Matrix zu jedem Punkt im Material, verschieden von zwei Materialien eingeschoben zusammen gibt. In Strukturanwendungen ist die Matrix gewöhnlich ein leichteres Metall wie Aluminium, Magnesium oder Titan, und stellt eine entgegenkommende Unterstützung für die Verstärkung zur Verfügung. In hohen Temperaturanwendungen sind Kobalt und Legierungsmatrices des Kobalt-Nickels üblich.

Verstärkung

Das Verstärkungsmaterial wird in die Matrix eingebettet. Die Verstärkung dient keiner rein strukturellen Aufgabe immer (die Zusammensetzung verstärkend), aber wird auch verwendet, um physikalische Eigenschaften wie Verschleißfestigkeit, Reibungskoeffizient oder Thermalleitvermögen zu ändern. Die Verstärkung kann entweder dauernd, oder diskontinuierlich sein. Diskontinuierlicher MMCs kann isotropisch sein, und kann mit Standardmetallbearbeitungstechniken wie Herauspressen gearbeitet werden, schmiedend oder rollend. Außerdem können sie mit herkömmlichen Techniken maschinell hergestellt werden, aber würden allgemein den Gebrauch der polycrystaline Diamantbearbeitung (PCD) brauchen.

Dauernde Verstärkung verwendet Monoglühfaden-Leitungen oder Fasern wie Kohlenstoff-Faser oder Silikonkarbid. Weil die Fasern in die Matrix in einer bestimmten Richtung eingebettet werden, ist das Ergebnis eine anisotropic Struktur, in der die Anordnung des Materials seine Kraft betrifft. Einer der ersten MMCs hat Bor-Glühfaden als Verstärkung verwendet. Diskontinuierliche Verstärkung verwendet "Schnurrhaare", kurze Fasern oder Partikeln. Die allgemeinsten Verstärkungsmaterialien in dieser Kategorie sind Tonerde und Silikonkarbid.

Die Herstellung und das Formen von Methoden

MMC Herstellung kann in drei Typen gebrochen werden: fest, Flüssigkeit und Dampf.

Methoden des festen Zustands

• Das Puder-Mischen und die Verdichtung (Puder-Metallurgie): Bestäubte metallene und diskontinuierliche Verstärkung wird gemischt und dann durch einen Prozess von compaction, Entgasen und thermomechanischer Behandlung (vielleicht über das heiße Isostatic-Drücken (HIP) oder Herauspressen) verpfändet.
• Das Folie-Verbreitungsabbinden: Schichten von Metallfolie werden mit langen Fasern eingeschoben, und dann durch gedrückt, um eine Matrix zu bilden.

Flüssige Zustandmethoden

• Galvanik / Electroforming: Eine Lösung, die mit der Verstärkung von Partikeln geladene Metallionen enthält, ist co-deposited das Formen eines zerlegbaren Materials.
• Rühren-Gussteil: Diskontinuierliche Verstärkung wird in geschmolzenes Metall gerührt, dem erlaubt wird fest zu werden.
• Drücken Sie Gussteil: Geschmolzenes Metall wird in eine Form mit darin vorgelegten Fasern eingespritzt.
• Spray-Absetzung: Geschmolzenes Metall wird auf ein dauerndes Faser-Substrat zerstäubt.
• Reaktive Verarbeitung: Eine chemische Reaktion kommt mit einem der Reaktionspartner vor, die die Matrix und den anderen die Verstärkung bilden.

Dampf-Absetzung

• Physische Dampf-Absetzung: Die Faser wird durch eine dicke Wolke von verdunstetem Metall, Überzug es passiert.

In der situ Herstellungstechnik

• Das kontrollierte Einrichtungsfestwerden einer eutektischen Legierung kann auf eine zweiphasige Mikrostruktur mit einer der Phasen, Gegenwart in lamellar oder Faser-Form hinauslaufen, die in der Matrix verteilt ist.

Anwendungen

• Karbid-Bohrmaschinen werden häufig von einer zähen Kobalt-Matrix mit harten Wolfram-Karbid-Partikeln innen gemacht.
• Einige Zisterne-Rüstungen können von Metallmatrixzusammensetzungen, wahrscheinlich mit Bor-Nitrid verstärkter Stahl gemacht werden. Bor-Nitrid ist eine gute Verstärkung für Stahl, weil es sehr steif ist und es sich in geschmolzenem Stahl nicht auflöst.
• Einige Automobilscheibe-Bremsen verwenden MMCs. Frühe Modelle von Lotus Elise haben MMC Aluminiumrotoren verwendet, aber sie haben weniger, als optimale Hitzeeigenschaften und Lotus zurück auf das Gusseisen seitdem umgeschaltet haben. Moderne Hochleistungssportwagen, wie diejenigen, die von Porsche gebaut sind, verwenden Rotoren, die aus der Kohlenstoff-Faser innerhalb einer Silikonkarbid-Matrix wegen seiner hohen spezifischen Hitze und Thermalleitvermögens gemacht sind. 3M verkauft einen vorgebildeten Aluminiummatrixeinsatz, um Wurf-Aluminiumscheibe-Bremse-Tastzirkel http://www.3m.com/market/industrial/mmc/brake_caliper.html zu stärken, ihnen erlaubend, nicht weniger als um 50 % weniger zu wiegen, während man Steifkeit vergrößert. 3M hat auch Tonerde-Vorformen für AMC pushrods verwendet.
• Ford bietet eine Getriebewelle-Steigung von Metal Matrix Composite (MMC) an. Die MMC Getriebewelle wird aus einer mit dem Bor-Karbid verstärkten Aluminiummatrix gemacht, der kritischen Geschwindigkeit der Getriebewelle erlaubend, durch das Reduzieren der Trägheit erhoben zu werden. Die MMC Getriebewelle ist eine allgemeine Modifizierung für Renner geworden, der Spitzengeschwindigkeit erlaubend, weit außer den sicheren Betriebsgeschwindigkeiten einer Standardaluminiumgetriebewelle vergrößert zu werden.
• Honda hat zerlegbare Aluminiummetallmatrixzylinderüberseedampfer in einigen ihrer Motoren, einschließlich des B21A1, H22A und H23A, F20C und F22C und des im NSX verwendeten C32B verwendet.
• Toyota hat Metallmatrixzusammensetzungen im Yamaha-bestimmten Motor von 2ZZ-GE seitdem verwendet, der in der späteren Lotus Lotus Elise S2 Versionen sowie Automodelle von Toyota einschließlich des namensgebenden Toyota Matrix verwendet wird. Porsche verwendet auch MMCs, um die Zylinderärmel des Motors in Boxster und 911 zu verstärken.
• Der F-16 Kämpfender Falke verwendet Monoglühfaden-Silikonkarbid-Fasern in einer Titan-Matrix für einen Strukturbestandteil des Fahrwerks des Strahles.
• Spezialräder haben MMC Aluminiumzusammensetzungen für seine Spitze der Reihe-Rad-Rahmen seit mehreren Jahren verwendet. Griffen Räder machen auch Bor-Karbid-Aluminium MMC Rad-Rahmen, und Univega hat kurz also ebenso getan.
• Eine Ausrüstung in Partikel-Gaspedalen wie Radiofrequenzquadrupole (RFQs) oder Elektronziele verwendet MMC Kupferzusammensetzungen wie Glidcop, um die materiellen Eigenschaften von Kupfer bei hohen Temperaturen und Strahlenniveaus zu behalten.
• Kupfersilberlegierungsmatrix, die 55 vol enthält. %-Diamantpartikeln, bekannt als Dymalloy, werden als ein Substrat für Hochleistungs- und Mehrspan-Module der hohen Speicherdichte in der Elektronik für sein sehr hohes Thermalleitvermögen verwendet.

MMCs sind fast immer teurer als die herkömmlicheren Materialien, die sie ersetzen. Infolgedessen werden sie gefunden, wo verbesserte Eigenschaften und Leistung die zusätzlichen Kosten rechtfertigen können. Heute werden diese Anwendungen meistenteils in Flugzeugsbestandteilen, Raumsystemen und hohes Ende oder "Boutique"-Sportausrüstung gefunden. Das Spielraum von Anwendungen wird sicher zunehmen, weil Produktionskosten reduziert werden.

Im Vergleich mit herkömmlichen Polymer-Matrixzusammensetzungen sind MMCs gegen das Feuer widerstandsfähig, können in der breiteren Reihe von Temperaturen funktionieren, absorbieren Sie Feuchtigkeit nicht, haben Sie besseres elektrisches und thermisches Leitvermögen, sind gegen den Strahlungsschaden widerstandsfähig, und zeigen outgassing nicht. Andererseits neigen MMCs dazu, teurer zu sein, die faserverstärkten Materialien können schwierig sein zu fabrizieren, und die verfügbare Erfahrung im Gebrauch wird beschränkt.

Siehe auch

• Fortgeschrittene zerlegbare Materialien
• Spießer (Metall)

Außenverbindungen

• Bewertung von Metallmatrixzusammensetzungen für Neuerungen
• Raumanwendung von MMCs
• Metallmatrixzusammensetzungen