روش های ساخت کامپوزیت زمینه فلزی و مواد تقویت کننده آن

مواد تقویت کننده
مواد تقویت کننده ای که به یک زمینه فلزی افزوده می شوند به عنوان یک فلز ثانویه در نظر گرفته می شوند. اصولاً این تقویت کننده ها شامل سرامیک ها ( کاربید, اکسید, نیترید و …) می باشند. سرامیک ها موادی هستند که در محیط هایی با دمای معمولی و یا دمای بالا استحکام و سختی خود را حفظ می کنند. تقویت کننده ها به دو گروه تقویت کننده های الیافی و تقویت کننده های ذره ای (ویسکرها) دسته بندی می شوند و تقویت کننده های الیافی خود به دو گروه الیاف یکپارچه و الیاف کوتاه تقسیم می شوند.

تقویت کننده ها با جلوگیری از تغییر شکل زمینه, باعث استحکام و سختی کامپوزیت می شوند. در کامپوزیت هایی که با ذرات ویسکر تقویت شده اند زمینه, عنصر اصلی تحمل کننده بار اعمالی محسوب می شود اما در کامپوزیت هایی که با الیاف یکپارچه تقویت می شوند مواد تقویت کننده عنصر اصلی تحمل کننده بار در نظر گرفته می شوند. لازم به ذکر است که خواص ایزوتروپیک کامپوزیت هایی که با الیاف کوتاه تقویت می شوند بهتر بوده و خواص این الیاف در جهت های گوناگون یکنواخت تر می باشد.

روش های ساخت کامپوزیت های زمینه فلزی به سه دسته زیر تقسیم می شوند:

روش مایع (ریخته گری)
در این روش مواد تقویت کننده به فلز مذاب افزوده شده و داخل فلز توزیع می شوند. یکی از معایب این روش جدا شدن ذرات تقویت کننده از فلز مذاب است. جدا شدن فاز نانوذره یک ساختار ناهمگن ایجاد می کند و واکنشی که اغلب بین فاز مذاب و نانوذرات رخ می دهد خواص مکانیکی را کاهش می دهد.

روش متالوژی پودر
روش متالوژی پودر با مخلوط نمودن پودرهای فلزی یا آلیاژی همراه است. در این روش ذرات پودر در داخل قالب و تف جوش پرس شده و بهم متصل می شوند و به دلیل کاهش میزان حفره ها, چگالی بالا می رود. روش متالوژی پودر, اصولاً برای تولید کامپوزیتی به کار می رود که توسط الیاف ناپیوسته و ویسکرها تقویت می شود. این روش نسبت به سایر روش ها بهتر است اما مخلوط کردن آن زمان بر و هزینه بردار است.

آلیاژسازی مکانیکی
در عصر حاضر این روش مهم ترین روش تهیه کامپوزیت های زمینه فلزی به شمار می آید. در آلیاژسازی مکانیکی, ذرات نانوپودری دو فاز باهم آسیاب می شوند. در صورتی که ذرات نانوپودر دارای ترکیب شیمیایی یکسانی باشند و اندازه ذرات فقط با شکست کوچک تر شوند, فرآیند آسیاب مکانیکی رخ می دهد. برای تهیه پودرهای کامپوزیتی می توان ذرات فاز تقویت کننده را به طور مستقیم به ذرات زمینه اضافه نمود و آنها را هم زمان آسیاب کرد.