Kompozyty o osnowie metalicznej (z ang. metal matrix composites
Transkrypt
Kompozyty o osnowie metalicznej (z ang. metal matrix composites
Nr wniosku: 203073, nr raportu: 12520. Kierownik (z rap.): dr inż. Dariusz Marek Jarząbek Kompozyty o osnowie metalicznej (z ang. metal matrix composites - MMCs) są szeroko stosowane w wielu gałęziach współczesnej inżynierii. Wystarczy wymienić tutaj przemysł lotniczy i kosmiczny, samochodowy oraz energetyczny. Materiały te są mieszaniną metalu oraz ceramiki. W tym projekcie badano materiały, w których ceramika występowała w formie mikro i nanocząsteczek. Kompozyty takie charakteryzują się znacznie lepszymi właściwościami mechanicznymi - wytrzymałością, sztywnością, niższą gęstością - w porównaniu do konwencjonalnych materiałów monolitycznych. Ponadto są atrakcyjne ze względu na stosunkowo niewysoki koszt ich produkcji, izotropowe właściwości oraz możliwość obrabiania ich przy zastosowaniu znanych metod (toczenie, frezowanie itp.). Wiele zespołów badawczych zajmuje się ostatnio badaniami właściwości mechanicznych kompozytów z cząstkami ceramiki. Powstają nowe technologie ich wytwarzania oraz symulacje komputerowe modelujące ich zachowanie. Modelowanie komputerowe pozwala na stosunkowo tanie i efektywne przewidywanie właściwości kompozytu o danym składzie na podstawie właściwości mechanicznych jego składowych (bez wytwarzania kompozytu w rzeczywistości). Niestety, ze względu na brak danych na temat właściwości interfejsu pomiędzy metalem a ceramiką, modele te nie są w stanie podać parametrów projektowanego kompozytu z odpowiednią dokładnością. Dlatego też, konieczne jest opracowanie metod pomiaru siły adhezji i wytrzymałości interfejsu metal-ceramika, w szczególności w mikro i nanokompozytach. Rozwijająca się intensywnie w ostatnich latach nanotechnologia zapewnia już techniki pomiaru sił rzędu nawet pikoniutonów. Projekt tutaj przedstawiony wpisuje się w ten trend. Opracowano w nim interesujące podejście do pomiaru wytrzymałości interfejsu metal-ceramika w nanokopozytach. Metoda polega na rozciąganiu bardzo cienkich drutów zawierających kilka cząstek ceramiki, w tym z całkowicie wyeksponowanym interfejsem. Rozciągany drucik powinien pęknąć w interfejsie, dzięki czemu poznana zostanie jego wytrzymałość. Testy rozciągania zostały wykonane na specjalnie zaprojektowanej do tego i wykonanej w naszej pracowni mikrozrywarce. Dzięki rezultatom projektu jest obecnie możliwe m.in. badanie wpływu parametrów procesu technologicznego (temperatury, ciśnienia itp.) na wytrzymałość interfejsu w kompozytach typu MMC. Taka wiedza może posłużyć w optymalizacji procesu technologicznego i powinna doprowadzić do powstania nowych materiałów o lepszych właściwościach mechanicznych.