¿Qué tipos de materiales compuestos metálicos existen?
El material compuesto metálico se refiere a un material compuesto formado por una combinación metalúrgica de múltiples metales con diferentes propiedades químicas y mecánicas en la interfaz, lo que mejora en gran medida la expansión térmica, la resistencia y la tenacidad a la fractura de un solo material metálico. , tenacidad al impacto, resistencia al desgaste, propiedades eléctricas, propiedades magnéticas y otras propiedades, por lo que se usa ampliamente en productos como el petróleo, la industria química, la construcción naval, la metalurgia, la minería, la fabricación de maquinaria, la energía eléctrica, la conservación del agua, etc.
Clasificados por matriz:
(1) Materiales compuestos a base de aluminio
(2) Árbol de materiales compuestos a base de níquel
( 3) Materiales compuestos a base de titanio
Clasificados por refuerzo
(1) Materiales compuestos reforzados con partículas
(2) Materiales compuestos estratificados
( 3) Materiales compuestos reforzados con fibra
Características de rendimiento de los materiales compuestos de matriz metálica
(1) Alta resistencia específica y alto módulo específico
Añadidos al matriz metálica Cantidades apropiadas de fibras, bigotes, partículas y otros refuerzos de alta resistencia, alto módulo y baja densidad pueden mejorar significativamente la resistencia específica y el módulo específico de los materiales compuestos, especialmente las fibras continuas de alto rendimiento. ¿Qué pasa si la densidad es sólo 1,85? La resistencia máxima de la fibra de carbono a g/cm3 puede alcanzar los 7?000?MPa, que es 10 veces mayor que la de la aleación de aluminio. El módulo máximo de la fibra de grafito puede alcanzar los 900? GPa, ¿la densidad de la fibra de boro y la fibra de carburo de silicio es 2,5 ~ 3,4? G/cm3, la resistencia es de 3?000-4?500?MPa y el módulo es de 350-450? GPA. Al agregar entre un 30 y un 50 % de fibra de alto rendimiento como soporte principal del material compuesto, la resistencia específica y el módulo específico del material compuesto se duplican en comparación con la aleación de matriz. Los componentes fabricados con materiales compuestos con alta resistencia específica y alto módulo específico son livianos, rígidos, de alta resistencia y tienen un largo alcance, lo que los hace ideales para la tecnología aeronáutica.
(2) Buena conductividad térmica
La matriz metálica en los materiales compuestos de matriz metálica ocupa una fracción de volumen muy alta, generalmente superior a 60, por lo que aún mantiene las propiedades únicas de los metales. Conductividad térmica y eléctrica. Una buena conductividad térmica puede transferir calor de manera efectiva, reducir el gradiente de temperatura después del calentamiento y disipar rápidamente el calor. Esto es especialmente importante para componentes con alta estabilidad dimensional y alta integración de dispositivos electrónicos. También puede prevenir la acumulación de electricidad estática en los componentes de la aeronave.
El uso de refuerzos de alta conductividad térmica puede mejorar aún más la conductividad térmica de los materiales compuestos de matriz metálica, haciendo que la conductividad térmica de los materiales compuestos sea mayor que la de la matriz metálica pura. Para resolver el problema de disipación de calor de los dispositivos electrónicos altamente integrados, los materiales compuestos a base de aluminio y cobre reforzados con fibra de grafito de módulo ultra alto, fibra de diamante y partículas de diamante tienen una conductividad térmica más alta que el aluminio puro y el cobre puro. Los backplanes de circuitos integrados y los paquetes fabricados con ellos pueden disipar el calor de manera efectiva y rápida, mejorando la confiabilidad de los circuitos integrados.
(3) Pequeño coeficiente de expansión lineal y buena estabilidad dimensional.
Los refuerzos utilizados en los compuestos de matriz metálica tienen un coeficiente de expansión lineal pequeño y un módulo elástico alto. En particular, las fibras de grafito de módulo ultraalto tienen un coeficiente de expansión lineal negativo. Agregar una cantidad considerable de refuerzos no solo puede aumentar en gran medida la resistencia y el módulo del material, sino también reducir significativamente el coeficiente de expansión lineal. Al ajustar el contenido de refuerzos, se pueden obtener diferentes coeficientes de expansión lineal para cumplir con los requisitos de diversas condiciones de trabajo. Por ejemplo, materiales compuestos a base de magnesio reforzados con fibra de grafito, cuando el contenido de fibra de grafito alcanza 48, el coeficiente de expansión lineal del material compuesto es cero, es decir, el material compuesto no sufre deformación térmica cuando cambia la temperatura, lo cual es particularmente importante para los componentes del satélite.
El material compuesto metálico es un nuevo tipo de material metálico fabricado a partir de varios metales con diferentes propiedades químicas y físicas mediante tecnología metalúrgica. Tiene muy buena resistencia y tenacidad y excelentes propiedades de expansión, por lo que los materiales compuestos metálicos se utilizan en muchos campos. Por ejemplo, los materiales compuestos metálicos se utilizan en la industria petrolera, industria química, industria de construcción naval, industria metalúrgica, industria minera, industria de fabricación de maquinaria, industria de energía eléctrica, industria de conservación de agua, industria del transporte, industria de protección ambiental, industria de fabricación de recipientes a presión, industria alimentaria. , industria cervecera, industria farmacéutica, etc.
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