دسته ای از مواد هستند که ماکزیمم دارای دو جزء تشکیل دهنده میباشند، و وجود حداقل یک جزء فلزی در آن‌ها اجباری است. 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. در این مقاله ما قصد داریم شما را با کامپوزیت های زمینه فلزی آشنا کنیم. با فولاد کاویان همراه باشید.

کامپوزیت زمینه فلزی چیست؟

برای تولید محصول MMC که کوتاه شده عبارت Metal Matrix Composite، در کامپوزیت های زمینه فلزی یک قطعه فلزی در زمینه را با یک سری الیاف از جمله سیلیکون ترکیب می‌کنند که این کار به منظورتقویت خواص قطعه صورت می‌گیرد. کامپوزیت زمینه فلزی به تازگی وارد بازار شده و در مدت زمان کوتاهی بسیارمورد توجه واقع شده است.

کامپوزیت‌هایی که با زمینه فلزی تولید می‌شود، اقتصادی‌تر و به صرفه‌تر از دیگر کامپوزیت‌های موجود است. حتی با افزایش قیمت های صعودی در سال های اخیر، همچنان قیمت آن نسبت به بقیه کامپوزیت‌ها معقول‌تر است.

انواع کامپوزیت زمینه فلزی

فلزهای متفاوتی به عنوان زمینه برای کامپوزیت‌ها استفاده می‌شود. که هر فلز، کاربرد متفاوتی دارد و ویژگی‌های خاصی دارد. انواع مختلف پایه‌های فلزی عبارتند از: منیزیم، مس، آهن، تیتانیوم، آلومینیوم و نیکل.

خواص و تفاوت کامپوزیت‌های پایه فلزی نسبت به سایر مواد مرکب

کامپوزیت‌های فلزی، نسبت به سایر کامپوزیت‌ها، دارای فرایند متفاوتی است. بهترین و پرکاربردترین زمینه، آلومینیوم و منیزیم می‌باشد. این دو پایه نسبت به بقیه‌ی فلزها، خواص منحصر به فردی دارد. از جمله این خواص می‌توان به قابلیت ماشین کاری، قابلیت ریخته گری، استحکام بالا و غیره اشاره کرد. مقاومت پایین پایه نسبت به فرسایش، عیب بزرگ این محصول است. کامپوزیت‌های پایه فلزی در مقایسه با کامپوزیت‌های زمینه پلیمری ظرفیت گرمایی بالاتری دارد. کامپوزیت‌های پایه فلزی نسبت به کامپوزیت‌های زمینه سرامیکی از ظرفیت گرمایی پایین‌تری برخوردار هستند. انواع کامپوزیت‌ها، در مورد تقویت کننده‌ها نیز با یکدیگر متفاوت هستند. در کامپوزیت‌های فلزی، جنس زمینه، یک فلز آلیاژی یا خالص می‌باشد، ولی دو نوع دیگر که پلیمر یا سرامیک است که جنس زمینه را تشکیل می‌دهند.

روش‌های ساخت کامپوزیت‌های زمینه فلزی

روش متالوژی پودر

در روش ساخت کامپوزیت به روش متالوژی پودر، از کامپوزیت با الیاف نا پیوسته استفاده می‌شود.

در ابتدای کار، تقویت کننده را با پودرهای مواد زمینه مخلوط می‌کنند و داخل قالب می‌ریزند. سپس با پرس کاری سرد اتصال را بهتر می‌کنند. در مرحله‌ی بعدی، ذرات را تا زیر نقطه ذوب آنها حرارت می‌دهند. و نهایتاً کامپوزیت تولید می‌شود.

این روش یک روش مطمئن برای تولید کامپوزیت زمینه فلزی است. و از محبوبت زیادی برخوردار است. متالوژی پودر گران‌ترین روش در روش‌های تولید کامپوزیت زمینه فلزی می‌باشد.

روش مایع یا ریخته‌گری

در روش مایع یا ریخته گری، ذرات تقویت کننده به فلز مذاب اضافه می‌شود. و به شکل مکانیکی در داخل فلز پراکنده می‌شود. اغلب کامپوزیت‌های پایه فلزی، با این روش تولید می‌شود. کامپوزیت دارای یک مایع با حالت آبکی است. در قالب‌های مختلفی ریخته می‌شود تا برای انجام مراحل نهایی آماده گردد. مهم‌ترین مزیت روش مایع یا ریخته‌گری، تولید کامپوزیت با هزینه بسیار پایین است. از معایب این روش می‌توان به عدم مرطوب کردن ذرات تقویت‌کننده به‌وسیله آلومینیوم مایع اشاره کرد.

روش آلیاژسازی مکانیکی

یکی از بارزترین راه های انجام فرایند نانو کامپوزیت های زمینه فلزی، آلیاژ سازی مکانیکی است. در این روش، ذرات نانو پودری را با هم آسیاب میکنند. سپس بعد از تغییر شکل، شکست ذرات و جوش خوردن، انتقال مواد صورت می‌گیرد. درصورتی که ترکیب شیمیایی ذرات نانو پودر یکسان باشد، بعد از عملیات اندازه ذرات کم می‌شود.

کاربرد کامپوزیت زمینه فلزی

از پرکاربردترین نوع کامپوزیت میتوان کامپوزیت های زمینه فلزی را نام برد که از این نوع کامپوزیت، در صنایع مختلفی مانند صنعت خودرو سازی، هوافضا و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرد.

در ایران به جهت صرفه جویی در هزینه، از کامپوزیت‌های پلیمری استفاده می‌شود، که به نسبت از کیفیت پایین تری برخوردار می‌باشد. اما در کشورهای پیشرفته در صنعت خودرو سازی، از کامپوزیت های فلزی و نانو استفاده می‌کنند، که به مراتب کیفیت بسیار  بالاتری دارد و در برابر ضربه و تخریب‌های شیمیایی مقاومت خوبی از خود نشان می‌دهد، همچنین از وزن کمتری نیز برخوردار است.