금속 매트릭스 복합재란 무엇인가요?

비금속 매트릭스 복합 재료에 비해 금속 매트릭스 복합 재료의 잠재력은 아직 완전히 실현되지 않았으며 적용 범위가 상대적으로 좁고 성숙한 품종이 거의 없습니다. 이러한 상황은 1970년대 중반까지 조금도 개선되지 않았다. 1974년 미국 재료 컨설팅국(US Materials Consulting Bureau)은 처음으로 금속 매트릭스 복합 재료의 개발 및 사용의 정확성을 확인하고 이 작업에 중요성을 부여하고 지원해야 함을 표명했습니다. 이는 주로 항공, 우주항공, 에너지 산업의 발전에 따라 제시된 일련의 엄격한 요구 사항이며 금속 매트릭스 복합 재료와 파인 세라믹에 의존해야만 해결할 수 있는 것으로 보입니다. 금속 매트릭스 복합재료에 사용되는 보강재로는 흑연, 붕소(붕규산염) 섬유 외에 고강도 강선, 고융점 합금선(텅스텐, 몰리브덴), 위스커(알루미나, 탄화규소) 등이 있다. 이 섬유는 알루미늄, 마그네슘, 티타늄, 구리 및 니켈-코발트 기반 고온 합금과 복합 재료를 형성하는 데 사용됩니다.

붕소-알루미늄 복합재료 개발은 일찍부터 시작돼 일정한 성과를 거뒀다. 이 소재는 우주 왕복선의 동체 중앙 프레임 튜브에 사용되며 무게를 80kg 줄일 수 있습니다. 붕소-알루미늄 복합재료를 사용하는 항공기는 현재 '아틀라스' 미사일 케이싱 외에 F-111, S-3A 등이 있을 뿐이다.

붕소-알루미늄 복합 재료의 가장 유망한 용도는 제트 엔진 압축기 및 팬 블레이드 제조에 있습니다. 티타늄 합금 대신 이를 사용하면 무게를 33% 줄이고 약 45%를 절약할 수 있습니다. 비용의 %. Pratt & Whitney, General Electric, TRW 등과 같은 미국의 몇몇 주요 엔진 회사에서는 붕소-알루미늄 복합 팬 블레이드에 대한 연구를 수행했습니다. 붕소-알루미늄 압축기 블레이드는 작동 온도가 300°C에 달하는 JT8D 엔진에 시험되었습니다. 또한 베릴륨-알루미늄 압축기 블레이드는 TF-41-P3 엔진에 시험되었습니다.

흑연-알루미늄 복합재료는 비강도와 비탄성률도 높아 헬리콥터, 미사일, 탱크, 공격용 폰툰에 사용하기에 적합합니다. CH47 헬리콥터의 변속기는 다층 흑연-알루미늄 가드 플레이트를 사용하여 진동 소음을 크게 줄입니다. 또한 흑연-알루미늄 및 흑연-마그네슘은 인공위성과 위성 지지대 및 평면과 같은 대형 우주 구조물에 사용됩니다. 안테나, 접이식 포물선 안테나 보조 장치 등

니켈계, 코발트계 초합금에 고융점 몰리브덴과 텅스텐 와이어 위스커를 첨가해 강화한 내열 복합소재다. 이 작업은 작동 온도와 부하가 증가하는 고급 터빈 엔진의 요구 사항을 충족하기 위해 수년 동안 여러 국가에서 수행되었습니다. 이러한 내열성 복합재료를 사용하여 견고한 터빈 블레이드를 제작하면 터빈의 온도와 회전 속도를 높이고, 터빈 단수와 냉각 가스 소비를 줄이며, 엔진 개선을 위한 조건을 만들 수 있습니다. 이산화토륨과 하프늄 카바이드가 포함된 텅스텐 와이어 강화 복합 재료를 사용하면 작동 온도는 1160~1200°C이며 이는 현재 터빈 작동 온도보다 최소 100°C 더 높습니다.

알루미나 위스커 매트나 단결정 섬유를 사용해 녹는점 몰리브덴 텅스텐을 보강한 후 1650°C에서의 강도가 텅스텐의 2배에 달하는 테스트를 통과했습니다. 재료.

강판을 기반으로 한 다양한 적층판도 일반적인 복합재료이다. 예를 들어 보잉 767, 757 항공기에 사용되는 스테인리스 스틸 코팅 알루미늄판은 엔진의 내화재료인 티타늄 합금을 대체할 수 있으며, 가볍고 가격도 저렴하다.

다른 하나는 강판, 다공성 청동을 중간층으로, 폴리테트라플루오로에틸렌 플라스틱을 표면층으로 기반으로 한 3층 복합 재료로 트럭 섀시 부싱, 공작 기계 가이드 레일을 제조하는 데 사용할 수 있습니다. 부식성 매체에서 작동하는 베어링.

초전도 케이블은 구리-주석 합금을 매트릭스로 하고 그 안에 니오브 와이어 295개를 매립해 확산 처리하면 7마이크론 두께의 Nb2Sn 금속 화합물이 형성되는 복합재료다. 인터페이스에서 초전도성을 가지며 자기 부상 고속 열차, 핵융합로 전자석, 에너지 저장 초전도 센서 및 초전도 발전기와 같은 신제품을 제조하는 데 사용할 수 있습니다.