metalenmatrixcomposieten

Metalenmatrixcomposieten (MMC's) zijn composietmaterialen waarin een metalen matrix wordt versterkt met een tweede fase, meestal keramische deeltjes, whiskers of vezels. De versterking verhoogt doorgaans de sterkte, stijfheid en slijtvastheid van de basis metaal, terwijl soms de warmtegeleiding of warmtebestendigheid verbetert.

De meest gangbare matrices zijn aluminium, magnesium, koper en titaniumlegeringen, maar ook roestvast staal en nikkelbasislegeringen komen voor. Veelgebruikte versterkingen zijn keramische deeltjes zoals siliconencarbide (SiC) en alumina (Al2O3), evenals keramische whiskers en korte vezels van SiC of koolstof. De keuze van matrix en versterking bepaalt samen de mechanische eigenschappen, dichtheid en thermische gedrag van het MMC.

Procestechnieken voor MMC-productie variëren. Veel voorkomende methoden zijn gieting met toevoeging van versterkingscomponenten (stir casting), drukgieten, squeezer- en hot isostatic pressing, en poedervormige verwerking (powder metallurgy). Infiltratie- en samengestelde processen kunnen in situ keramische fasen vormen. Een van de uitdagingen is een goede hechting tussen matrix en versterking, evenals het beheersen van porositeit en verdelingsuniformiteit.

Eigenschappen en toepassingen variëren per systeem, maar MMC's bieden vaak een combinatie van hoge sterkte en stijfheid, goede slijtvastheid en, bij sommige systemen, verbeterde warmtegeleiding. Dit maakt ze geschikt voor auto- en luchtvaartcomponenten, motoronderdelen, sportuitrusting en slijtageonderdelen zoals remschijven en muntenwerkstukken. Nadelen zijn hogere kosten, beperkte ductiliteit en complexere verwerking en recycling.

Historisch gezien werden MMC's ontwikkeld in de tweede helft van de 20e eeuw en zijn ze blijven evolueren door verbeteringen in productie en ontwerp, gericht op toepassing in veeleisende omgevingen.