Aplikasi dan Penyediaan Komposit Matriks SiC/Al

Sep 09, 2025 Tinggalkan pesanan

Dalam bidang aeroangkasa, bahan komposit SiC/Al tahan keletihan modulus tinggi yang tinggi yang dibangunkan oleh Syarikat Komposit Matriks Logam Aeroangkasa British (AMC) telah berjaya digunakan pada helikopter awam EC-120. Di bawah sokongan projek "Title E" Jabatan Pertahanan, Syarikat Komposit DWA dan Lockheed Martin Corporation, dengan kerjasama Tentera Udara, menggunakan kaedah metalurgi serbuk untuk menyediakan bahan komposit SiCp/6092Al sebagai komponen galas utama-untuk menggantikan kulit aloi aluminium 2214 asal pada sirip pejuang F16. Ini meningkatkan kekakuan sebanyak 50% dan hayat perkhidmatan sebanyak 17 kali ganda, daripada kurang daripada 1,000 jam kepada hayat penuh yang direka selama 8,000 jam, menunjukkan prestasi perkhidmatan yang cemerlang. Tentera Udara AS telah menerima pakainya sebagai alat ganti untuk sirip perut pesawat pejuang F16 dan secara beransur-ansur menggantikan bahagian asal. Selain itu, bahan komposit SiCp/2009Al telah digunakan pada silinder brek hidraulik pesawat pejuang F-168, baling pemandu saluran keluar kipas enjin Boeing 777, bahagian sambungan sistem rotor helikopter dan pembuatan pesawat penumpang yang besar. Dalam bidang komponen elektronik, IBM di Amerika Syarikat telah menggunakan bahan komposit SiC/Al pada sistem pembungkusan dan penyejukan peranti MCM, meningkatkan keupayaan pelesapan haba yang pantas bagi peranti tersebut. Pada tahun 1990-an, Syarikat LEC menggunakan bahan komposit SiC/Al untuk menggantikan aloi Cu/W dalam kereta penumpang EV1 [32]. Tentera AS juga telah menggunakan bahan komposit berasaskan SiCp/Al untuk menggantikan aloi berilium dan aloi aluminium dalam cangkerang instrumen komponen inersia peluru berpandu dan telah menyenaraikan bahan ini sebagai bahan peranti inersia aeroangkasa generasi ketiga.

Dalam bidang-bahan tahan haus, Duralcan di Amerika Syarikat telah menggunakan bahan komposit SiC/Al pada pembuatan cakera brek automotif, bukan sahaja mengurangkan berat sebanyak 40% hingga 60%, tetapi juga meningkatkan rintangan haus cakera brek dengan ketara, mengurangkan bunyi bising semasa penggunaan dan mempercepatkan pelesapan haba dengan ketara. Selain itu, syarikat itu telah menggunakannya dalam omboh enjin automotif, kotak gear dan bahagian automotif lain. Akibatnya, bahan komposit SiC/Al telah digunakan secara meluas sebagai-bahan tahan haus dalam pad brek untuk pelbagai kereta. Terdapat banyak kaedah untuk menyediakan bahan komposit berasaskan SiC/Al-, termasuk tuangan, metalurgi serbuk, penyusupan, sintesis dalam-situ dan tuangan kacau separa-pejal. Kaedah biasa ialah tuangan, metalurgi serbuk, dan penyusupan. Metalurgi serbuk melibatkan penggunaan serbuk logam atau campuran serbuk logam dan bukan{12}}logam sebagai bahan mentah, dan melalui proses pembentukan dan pensinteran, ia dijadikan logam aloi, bahan komposit atau jenis bahan lain. Langkah pertama ialah menyediakan serbuk yang diperlukan, yang boleh menjadi subjek penyelidikan kejuruteraan serbuk khusus. Kemudian, melalui pembentukan serbuk, proses pensinteran, dan pemprosesan terma seterusnya, bahan yang dikehendaki diperolehi. Kelebihan metalurgi serbuk ialah ia boleh melaraskan komposisi fasa pengukuhan dan matriks secara bebas, memastikan pengedaran seragam komposisi bahan, dan prosesnya agak mudah. Walau bagaimanapun, metalurgi serbuk adalah sukar untuk mengeluarkan produk siap bersaiz besar-dan kompleks dari segi struktur, dan proses pembuatan adalah panjang dengan keperluan yang tinggi untuk peralatan. Walaupun begitu, metalurgi serbuk kekal sebagai kaedah yang agak maju untuk menyediakan bahan komposit berasaskan SiC/Al{19}}. Kaedah tuangan termasuk tuangan picit dan tuangan kacau. Antaranya, terdapat dua cara untuk menyediakan bahan komposit SiC/Al dengan tuangan picit: 1. Masukkan SiC pada aloi cecair Al, kacau rata, dan kemudian masukkan ke dalam acuan untuk tuangan picit. 2. Jadikan SiC ke dalam bentuk pra dan letakkannya di dalam acuan, kemudian gunakan tekanan pada aloi Al cecair untuk membuat ia menembusi preeform dan tuangkan kemudian melakukan penembusan ke dalam preeform. Kelebihan tuangan picit terletak pada prosesnya yang ringkas dan mudah, langkah pengeluaran yang sedikit dan cekap, kos pengeluaran yang rendah dan keupayaan untuk menghasilkan-produk siap berbentuk kompleks. Walau bagaimanapun, semasa proses pemutus picitan, zarah SiC mungkin memendakan, mengakibatkan taburan tidak sekata.

The advantage of powder metallurgy lies DWA Composites of the United States

Kaedah tuangan kacau melibatkan penambahan SiC pada aloi Al cecair dan kacau cecair logam campuran untuk menghomogenkannya sebelum menuang ke dalam acuan. Kelebihan kaedah tuangan kacau juga ialah kesederhanaan, langkah pengeluaran yang sedikit dan cekap, kos pengeluaran yang rendah dan keupayaan untuk menghasilkan produk siap berbentuk{1}}kompleks. Walau bagaimanapun, jika zarah SiC terlalu kecil, ia cenderung untuk menggumpal. Kacau juga mudah memperkenalkan kemasukan dan gas. Apabila menyediakan komposit SiC/Al melalui tuangan, tindak balas antara muka yang teruk berlaku, dan banyak jongkong tuang memerlukan pemprosesan sekunder. Terdapat dua bentuk utama kaedah penyusupan, termasuk penyusupan tanpa tekanan dan penyusupan tekanan. Penyusupan tanpa tekanan adalah agak mudah dan telah dibangunkan oleh Syarikat Lanxide di Amerika Syarikat pada tahun 1989, oleh itu juga dikenali sebagai proses Lanxide. Ia melibatkan pemanasan aloi Al matriks dalam relau atmosfera terkawal hingga melebihi suhu liquidus; maka, larutan aloi dibenarkan menyusup ke dalam prabentuk SiC tanpa menggunakan tekanan. Perbezaan dalam penyusupan tekanan ialah penggunaan tekanan, yang serupa dengan tuangan penyusupan picit dan tidak akan dihuraikan dengan lebih lanjut. Penyusupan juga merupakan{11}}kos rendah dan teknologi penyediaan yang mudah. Oleh itu, ia sering digunakan untuk menyediakan komposit matriks SiCp/Al dengan pecahan isipadu tinggi, dan zarah SiC dalam bahan yang diperolehi secara relatifnya teragih sama rata. Penyusupan tanpa tekanan matang-komposit SiC/Al yang disediakan malah telah digunakan dalam pembungkusan elektronik. Walau bagaimanapun, kaedah ini sukar untuk mengawal keliangan tinggi yang diperkenalkan oleh prabentuk, menjadikannya sukar untuk terus mengaplikasikannya pada bahan instrumen ketepatan.