Metal matris kompozitler (MMC), matrisi metal veya metal
alaşım olan kompozitlerdir.
Monolitik metalik alaşımlar makine mühendisliği
uygulamalarda çok fazla kullanılan malzemelerdir. Bunların sürekli fiberler,
süreksiz fiberler, whiskerler ve partiküllerle takviye edilmesiyle, örneğin,
daha yüksek kuvvet, stiffness ve aşınmaya dayanıklılıkta; düşük termal genleşme
katsayılı yeni modifiye malzemeler elde edilir.
Metal matris kompozitlerde bir metal matris (örneğin,
aluminyum) ve kuvvetlendiriciler bulunur. Metal matrisler olarak en çok
kullanılan malzemeler, hafif aluminyum, magnezyum ve titanyum alaşımlarıdır.
Metal matrisler elektrik iletkenliği, yumuşaklık (ductilite), yüksek kuvvet ve
yüksek sıkılık özelliklerine sahiptir. Çalışma sıcaklıkları 200-800 0C
dolayındadır; bu nedenle yüksek sıcaklık uygulamaları gerektiren ortamlara
uygundur.
Metal matris kompozitler başlıca iki grup altında
toplanabilir:
·
Fiber takviyeli kompozitler; fiberli kompozitler
·
Baz metalde çözünmeyen ince partiküllerle
dolgulu kompozitler; dispersiyon-kuvvetlendirilmiş kompozitler
Metal matrisli fiberli kompozitlerin, daha yaygın olan polimer
matrisli kompozitlere göre iki önemli avantajı vardır; daha yüksek
sıcaklıklarda kullanılabilirler ve nispeten küçük ağır yüklü yapısal
elementlerde daha yüksek performans gösterirler. fiberli MMC’lerin yüksek
performans özelliği, metal matrislerin polimer matrislere kıyasla daha kuvvetli
olması ve bu nedenle kapling elementlerin önemli miktarda azalmasından
dolayıdır.
MMC’lerde ana yükü fiberler taşır, yük transfer uzunluğu,
yüksek olası makaslama (shear) stresleri, fiber-matris arayüzün yeteri kadar
kuvvetli olmasını sağladığından, benzer yapılı polimer matris kompozitlerde
olduğundan daha küçüktür. Bu durum, fiber kuvvetinin skalaya bağımlılığı
nedeniyle, kompozitin kuvvet özelliklerinde pozitif etkiler sağlar. Bazı
durumlarda, fiberf-matris etkileşimi etkin fiber kuvvetini önemli ölçüde
artırabilir ve sonuçta, bileşiğin gerçek kuvveti, bireysel fiber test
sonuçlarını kullanarak elde edilen değerden daha yüksek olur. Bu tür etkiler
fiberli MMC'lerin önemli malzemeler olmasını sağlar.
Metal matrisli tipik kompozitler arasında, boron-aluminyum
(boron fiber ve aluminyum alaşım-bazlı matris), karbon-alüminyum (alüminyum
matris karbon fiber), titanyum veya titanyum alüminid matriste silikon karbid
fiberli kompozitler ve nikel-bazlı bir matriste oksit fiberler sayılabilir.
Fiberli kompozitlerinin aksine, dispersiyonla-kuvvetlendirilmiş
malzemelerde matris ana yük-taşıyıcı bileşendir; takviye dispers partiküller
dislokasyon (yer değiştirme) hareketini engelleyerek, malzemenin akma noktasını
(yield point) ve kuvvetini yükseltir. Partikül boyutları 10 to 500 nm ve
patiküller arasındaki ortalama mesafe 100 to 500 nm olduğunda ve matriste
düzenli bir dağılımda bulunduğunda malzeme yüksek kuvvete ulaşır. Dispersiyonla
kuvvelendirilmiş kompozitler pek çok mühendislik metalleri ve alaşımlarında
hazırlanabilir.
Metal matris kompozitler günümüzde esas olarak havacılık
yapılarında kullanılmaktadır; Gelecekte otomotiv de dahil olmak üzere birçok
karasal uygulamada metal alaşımlarının yerini alabilir.
