Metallikomposiitit

Metallikomposiitit ovat materiaaleja, joissa metallinen perusmatrix yhdistetään toiseen aineeseen, kuten keraamiseen tai hiili- ja kuituvahvikkeisiin, parantamaan ominaisuuksia kuten jäykkyyttä, lujuutta ja kulutuskestävyyttä. Tavoitteena on yhdistää metallien hyvät mekaaniset ominaisuudet vahvikkeen parempiin luokkien, kuten kulutuksen kesto tai lämpötilankesto.

Vahvikkeina käytetään usein keraamisia partikkeleita tai kuituja (esim. SiC, Al2O3, B4C), grafiittia sekä hiilipohjaisia kuituja. Yleisimmät perusmetallit ovat alumiini- ja magnesiumliitokset sekä teräs- ja ruostumattomien metallien matriisit. MMC:t voivat olla sekä lyhyesti että jatkuvasti vahvistettuja ja valmistusmenetelmistä riippuen niillä on erilaiset ominaisuudet.

Valmistusmenetelmiä ovat esimerkiksi sekoitus valussa (stir casting) ja erilaiset painevalutekniikat sekä pölymetallurgia. Käytetään myös hot isostatic pressingia (HIP) sekä kehittyneempiä lisäainevalmistusmenetelmiä ja yhdistelmäprosesseja, joiden avulla voidaan hallita vahvikkeen jakautumista ja liitostyyppien hallintaa.

Ominaisuudet ja sovellukset: metallikomposiitit tarjoavat usein korkeaa kimmomoduulia, suurta lujuutta ja erinomaista kulutuskestävyyttä sekä hyvää lämpötilankestoa suhteessa perusmetalliin. Haasteina ovat valmistuksen kustannukset, liitosten luotettavuus sekä lämpölaajenemiskäytännöt. Käyttökohteita ovat ilmailu-, autoteollisuus ja työkalu- sekä leikkuukoneet sekä muiden kulutusta kestävien komponenttien sovellukset. Tutkimus keskittyy edelleen vahvikkeen ja matriisin väliseen liittämiseen sekä kustannustehokkaisiin valmistusprosesseihin.