Metal matris nanokompozitler (MMNC), içine nano boyutlarda
(genellikle <100 nm) takviye malzeme yerleştirilmiş biçimlendirilebilir
(ductile) bir metal veya alaşım matrisli malzemelerdir. Veya, hem matris ve hem
de takviye nanometre boyutlarda olabilir. Bu tip malzemeler metal ve seramik
özellikleri bir arada içerirler ductilite, dayanıklılık (taughness), yüksek
kuvvet ve yüksek modül gibi. Bu nedenle MMNC’ler kayma/sıkıştırma proseslerine
ve yüksek servis sıcaklıklarına dayanıklı malzemelerin üretiminde
kullanılabilir; uzay endüstrisi, otomobil endüstrisi ve yapısal malzemeler
önemli kullanım alanlarıdır.
MMNC’lerin MMC’lere kıyasla daha üstün özelliklere sahiptir;
nano boyutlu takviyelerin mikro boyutlulara göre daha kuvvetli olması ve
matrisin ince zerreciklerinin de etkileriyle mekanik özellikleri daha üstündür.
Karbidler, nitridler, oksitler gibi nanoseramik partiküller ve karbon nanotüp
takviyeli çeşitli metal (Al, Mg ve Cu gibi) matrisli nanokompozitler üretilmektedir.
Metal matris nanokompozitler iki grup altında toplanabilir:
Metal matris süreksiz takviyeli sistemler; metal matris-karbon nanotüp (CNT)
kompozitler.
Metal matris nanokompozitlerin ve metal-CNT
nanokompozitlerin hazırlanmasında kullanılan çeşitli metotlar vardır: 1. sprey
piroliz, 2. sıvı metal infiltrasyon, 3. hızlı katılaştırma (RPS), 4. buhar
teknikleri (PVD, CVD), 5. öğütme (yüksek enerji bilyalı) elektrodepozisyon, 5.
kimyasl metotlardır (koloidal ve sol-jel prosesleri).
Tabloda metal bazlı tipik bazı nanokompozit sistemler ve metal CNT nanokompozit
sistemler ile bu sistemlere uygulanan proses metotları verilmiştir.
Metal Bazlı Nanokompozit
Sistemler ve Proses Metotları
|
|
Proses
|
Sistem
|
Sprey piroliz
|
Fe/MgO, W/Cu
|
Sıvı
infiltrasyon
|
Pb/Cu, Pb/Fe,
W/Cu/ Nb/Cu, Nb/Fe, Al-C
|
Hızlı
katılaştırma prosesi (RPS)
|
Al/Pb,
Al/X/Zr (X = Si, Cu, Ni), Fe alaşım
Al/SiC (Ultrasonikle RPS) |
Buhar
teknikleri (CVD, PVD)
|
Al/Mo, Cu/W,
Cu/Pb
|
Öğütme
(yüksek enerji bilyalı)
|
Cu-Al2O3
|
Kimyasl
metotlar (koloidal ve sol-jel prosesleri)
|
Ag/Au, Fe/SiO2,
Au/Fe/Au
|
Metal CNT Nanokompozit
Sistemler ve Proses Metotları
|
|
Proses
|
Sistem
|
Elektriksiz
kaplama
|
Co-CNT, Sn/CNT, SnSb0.5/CNT,
Sn2Sb/CNT
|
Sıcak
presleme
|
Al/CNT
|
Nanoskala
dağıtma
|
Al/CNT
|
PM/infiltrasyon
|
Mg-Al2O3-CNT
|