کامپوزیتهای زمینه فلزی ( MMC ) Metal Matrix Composite هنوز در مرحله توسعه و یا در مراحل نخستین تولید تجاری بوده و مانند کامپوزیت های زمینه پلمیری در انواع مختلف و با جنس های مختلف به صورت تجاری کمتر وارد بازار شده و کمتر مورد استفاده قرار گرفته اند .
فلزات را می توان توسط رشته های پیوسته یا منقطع و یا تقویت کننده های ذره ای تقویت کرد . اکسید آلومینیوم و کاربید سیلیسیم تقویت کننده هایی هستند که در مقیاس وسیعی در تقویت فلزات مورد استفاده قرار گرفته اند و بدین طریق طیف گسترده ای از کامپوزیتهای زمینه فلزی تولید شده است .
در دهه ۱۹۶۰ و اوایل دهه ۱۹۷۰ تولید الیاف بر و کاربید سیلیسیم تقویت فلزات سبک مخصوصا آلیاژهای آلومینیوم را که به طور جدی مورد توجه بودند امکان پذیر نمود . تحقیقات قابل توجه ای در رابطه با آلیاژهای تقویت شده به وسیله الیاف بر در اوایل دهه ۱۹۷۰ در ایالات متحده انجام گردید و منجر به کاربردهای گسترده ای از کامپوزیتهای زمینه فلزی در کاربردهای هوافضای مانند سفینه های فضایی و هواپیماهای نظامی گردید .
خواص کامپوزیتهای زمینه فلزی
کامپوزیتهای زمینه فلزی مزایای فراوانی نسبت به فلزات یکپارچه دارند که بخشی از این مزایا در ذیل اشاره شده است :
- مدول یا ضریب مخصوص بالاتر
- استحکام مخصوص بیشتر
- خصوصیات بهتر در درجه حرارت های بالا
- ضرایب انبساط حرارتی کمتر
- مقاومت در مقابل سایش بیشتر
به خاطر این ویژگی ها برای برخی از قطعات که در صنایع هوافضا کاربرد دارند ، این کامپوزیتها برای طیف وسیعی از کاربردها مورد توجه می باشند . با این وجود از سوی دیگر چقرمگی آنها نسبت به فلزات یکپارچه کم بوده و از نظر قیمت در حال حاضر گران تر می باشند .
در مقایسه با بیشتر کامپوزیت های زمینه پلیمری ، کامپوزیت های زمینه فلزی خواص مکانیکی برتر و بالاتری از جمله استحکام عرضی بالاتر ، استحکام فشاری و برشی بیشتر و قابلیت های بهتر در درجه حرارت های بالا را دارا می باشند . همچنین برترهایی در برخی خواص فیزیکی آنها عبارت از نداشتن خاصیت جذب رطوبت ، نداشتن قابلیت اشتعال ، رسانایی حرارتی و الکتریکی بالا و مقاومت در مقابل اکثر تشعشعات وجود دارد .
کاربردهای کامپوزیتهای با زمینه ی فلزی
در جدول ذیل کاربردهای مختلف این کامپوزیتها آمده است:
تعدادی از کاربردهای کامپوزیتهای فلزی
کاربردهای صنعتی | کاربرد کامپوزیت با زمینه فلزی |
هوافضا | ستون های هواپیما، آنتن ها |
خودرو | تاج پیستون ها |
ساخت | ابرهادی ها، اتصال ها، فیلامان ها، الکترودها |
در جدول ذیل کاربردهای هوافضایی این کامپوزیتها آمده است:
کامپوزیتهای زمینه فلزی برای کاربردهای هوافضایی
ماتریس | الیاف | کاربرد |
پایه ی مس | C | محفظه ی احتراق |
SiC | نازل (راکت وسایل فضایی) | |
W | مبدل جرارتی NASP | |
پایه ی آهن | W | تیوپ ها |
پایه ی نیکل و ترکیب های بین فلزی | Al2O3 | تیغه ها، دیسک ها |
W | تیغه ها، دیسک ها | |
پایه ی تیتانیم و ترکیب های بین فلزی | SiC | محفظه ها، تیوپ ها |
TiB2 | تیغه ها، دیسک ها | |
TiC | محورها، لانه زنبوری ها | |
پایه ی آلومینیوم | SiC | محفظه ها (پمپ ها، وسایل اندازه گیری)، مفصل های مکانیکی، ماهواره ها، سازه ها |
Al2O3 | بدنه ی هواپیماها | |
C | اعضای سازه ای | |
پایه ی منیزیم | SiC | بال ها، تیغه ها |
Al2O3 | اعضای ساز ای |
در شکل زیر انواع کامپوزیتهای زمینه فلزی آورده شده است :

روشهای ساخت کامپوزیتهای فلزی
روش های تولید متنوعی برای ساخت این گروه از کامپوزیتها مورد استفاده قرار گرفته است که در یکی از گروه های زیر تقسیم بندی می شوند :
- روش های تولید حالت جامد
- روش های تولید حالت مایع
- روش های تولید حالت رسوب
- روش های تولید حالت درجا (بی خود)
منابع
Ref: F. L. Matthews, R. D. Rawwlings, “Composite materials Engineering & Science”.