Metal Matris Nanokompozitler (metal matrix nanoсomposites)

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