Al-SiC és Al-SiC(Cu) porkohászati kompozitok előállítása és összehasonlító vizsgálata

Szerző: 
Tomolya Kinga
Év: 
2007
Típus: 
PhD értekezés

Évszázadunk korszerű szerkezeti és funkcionális anyagai a kompozitok. A különböző hagyományos anyagok, mint a fémek, a kerámiák vagy a műanyagok fejlődő világunk egyre gyakrabban megjelenő speciális követelményeinek önmagukban már nem tudnak megfelelni, fejlesztést igényelnek. A mikroelektronikában a teljesítmény növelése, az autóiparban a tömegcsökkentés, a környezetvédelmi szempontok, az optimális üzemanyag felhasználás vagy a világegyetem felfedezése újabb és újabb, egyre kiválóbb tulajdonságú anyagok előállítására ösztönöz minket. A kompozitok összetett anyagok, amelyekben a második fázis egyenletesen oszlik el a folyamatos alapmátrixban. A kompozitok tulajdonságait a második fázis és a mátrix tulajdonságai, morfológiája, szerkezete és a létrejövő határfelület
határozza meg [1].

A fémmátrixú kompozitok egyik leggyakrabban alkalmazott mátrixa az alumínium, illetve alumínium ötvözetek, amelyek erősítő anyagaként általában kerámiát (SiC, Al2O3) használnak [2]. Az alumínium mátrixú kompozitokat nagyobb szilárdság, kisebb sűrűség (tömeg), előre tervezhető hőtágulási együttható, kopásállóság növekedés, hővezetési képesség javulás, jobb rezgéscsillapító képesség jellemzi a nem erősített anyaghoz képest. A kemény fázis jelenléte, amely lehet szemcse, szál vagy tűkristály (whisker), jó tribológiai tulajdonságokat kölcsönöz a kompozitnak (súrlódás, kopás). Ez a nagy fajlagos szilárdsággal kombinálva egy kitűnő versenyképes anyagot kínál olyan alkalmazásokhoz, ahol csúszási tulajdonságok érvényesülnek [3].

A fémmátrixú kompozitok előállítására többféle módszert alkalmaznak. Általános eljárások közé tartoznak a különböző öntészeti módszerek, és a porkohászati technológia.

Több-kevesebb hátrány valamennyi előállítási módszer esetében fellép. A legkedvezőbbnek a porkohászati technológia ígérkezik, amelyet nagyrészt kicsiny energiaigényének köszönhet. Valamennyi előállítás központi problémája azonban a mátrix és a második fázis közötti kapcsolat létrehozása, illetve annak tökéletesítése. A kompozitként létrehozható
tulajdonság kombinációk csak akkor teljesülhetnek, ha az alkotók kiválóan kötődnek egymáshoz. A kompozitok előállításának további lényeges körülménye a második fázis eloszlása, és a pórusok megjelenése (mennyisége, nagysága, eloszlása). Az Al/SiC kompozit előállításának hátránya nemkívánatos fázis(ok) képződése a határfelületen
(pl. a rideg Al4C3), amely a tulajdonságok (elsősorban mechanikai tulajdonságok) romlását eredményezi. A probléma lehetséges megoldása, ha az alumíniumot és a SiC-ot elhatároljuk egymástól, például a SiC felületi bevonásával. Ezzel megakadályozható a két alkotó közvetlen érintkezése és befolyásolható, hogy milyen reakciótermék(ek) jöjjön létre.

Ez a dolgozat az alumínium és a SiC szemcsék határfelületi kötésének javításával foglalkozik.

CsatolmányMéret
Disszertáció9.46 MB