خواص کامپوزیت زمینه سرامیکى

به دلیل مقاومت آلی در برابر اکسایش در دمای بالا، با وجود احتمال شکست ترد، بهترین گزینه برای استفاده در دمای بالا و تنش های شدید است. به ویژه در قطعات موتور خودرو و توربین های گازی هواپیما چرمگی شکست این کامپوزیت ها معمول است در حالی که در اغلب فلزات 15 است.

چقرمگی شکست نسل جدید و توسعه یافته کامپوزیت های زمینه سرامیکی (CMC) که به صورت ذزه ای، رشته ای یا ویسکری از مواد سرامیکی است. این بدان دلیل است که ترکی که در زمینه ایجاد می شود توسط ذرات، رشته ها یا ویسکرها نتنها اشاعه نمی یابد بلکه از اشاعه آن ممانعت به عمل مِی آید. به این امر کمک می کند.

کامپوزیت های زمینه سرامیکی را با روش های پرسکاری گرم، پرسکاری ایزوستاتیک گرم و زینتر کردن فاز مذاب تولید می کنند. آلومینا های تقویت شده با ویسکرهای SiC به عنوان ابزار برش در ماشین کاری آلیاژهای فلزی سخت استفاده می شود.

سرامیک های پیشرفته دارای ویژگی های مطلوبی مانند سختی، استحکام بالا، تحمل دماهای بالا، خنثایی شیمیایی، مقاومت در برابر فرسایش و چگالی کم هستند. ولی در برابر بارهای کششی و ضربه ضعیف هستند و بر خلاف فلزات، از خود انعطافپذیری نشان نمی دهند و مستعد شکست تحت بارهای مکانیکی و شوک حرارتی هستند.

اگر چه نسبت مدول الاستی سیته تقویت کننده و زمینه در کامپوزیت های زمینه فلزی و پلمیری عموماً بین 11 و 111 است ولی برای کامپوزیت زمینه سرامیکی، این نسبت معمولاً برابر یک یا کمتر از آن است. نسبت مدول بالا در کامپوزیت های زمینه فلزی و پلیمری، سبب انتقال موثر بار از زمینه به تقویت کننده می شود. در حالی که در یک کامپوزیت سرامیکی، زمینه و تقویت کننده در توانایی تحمل بار اختلاف زیادی ندارد. به این معنا که هدف از ساخت کامپوزیت سرامیکی، افزایش استحکام نیست. مگر آنهایی که زمینه آنها مدول ا لاستی سیته کمی دارند (مانند زمینه های شیشه ای).

حوزه های مهم در تهیه کامپوزیت های زمینه سرامیکی انواع گوناگون شیشه، شیشه سرامیک ها و سرامیک هایی همچون کربن، کاربید سیلیسیوم، نیتریدسیلیسیوم، آلومینات ها و اکسیدها هستند. تقویت کننده های مورد استفاده عبارتند از کاربیدها، بوریدها، نیتریدها و کربن.

کامپوزیت های زمینه سرامیکی تنها کامپوزیت هایی هستند که با لای 110 درجه سانتیگراد استحکام خود را حفظ می کنند. عمده ترین کامپوزیت های زمینه سرامیکی شامل کامپوزیت های کربن/کربن، کامپوزیت های آلومینا، کامپوزیت هایی با زمینه Si3N4 یا SiC تقویت شده با الیاف پیوسته SiC و کربن هستند.معمو لاً کاربرد کامپوزیت های سرامیکی به دو دسته هوافضایی و غیرهوافضایی تقسیم می شوند. در کاربردهای هوافضایی مساله اصلی، عملکرد کامپوزیت است.

در حالی که در کاربردهای غیر هوافضایی عامل قیمت بسیار مهم است. کامپوزیت های سرامیکی با الیاف پیوسته، عموماً دارای خواص مکانیکی ویژه با لایی هستند و می توانند در کاربردهای هوافضایی دمای با لا به کار گرفته شوند. کامپوزیت های کربن/کربن با پوشش SiC به عنوان محافظ حرارتی در شاتل های فضایی استفاده شده و کامپوزیت های کاربید سیلیسیم/کربن مواد مناسبی برای هواپیماها هستند.