Aluminium-matrix composieten (deel 3)
In het derde deel zal nader worden ingegaan op vervaardigingswijzen van aluminium-matrix composieten en hun mechanische en fysische eigenschappen.
A.J. Schornagel
De ingrediënten voor de fabricage van versterkte aluminium composieten omvatten de aluminiumlegering, een stikstofatmosfeer en de aanwezigheid van magnesium. Tijdens verwarmen tot de infiltratietemperatuur (~750°C), reageert het magnesium met de stikstofatmosfeer waarbij magnesiumnitride (Mg3N2) wordt gevormd. Mg3N2 bevordert de infiltratie, waardoor het mogelijk is dat de aluminiumlegering de versterkende fase binnendringt zonder dat hierbij druk behoeft te worden uitgeoefend of dat er een vacuüm hoeft te worden getrokken. Tijdens infiltratie wordt het Mg3N2 gereduceerd door het aluminium waarbij een geringe hoeveelheid AlN ontstaat. Het AlN wordt aangetroffen als fijne uitscheiding en als een dunne film op het oppervlak van de versterkende fase. Tijdens deze reactie komt er magnesium vrij in de legering. De vaakst gebruikte gegoten composiet die via het metaal-infiltratieproces is gefabriceerd is een Al-10Si-1Mg-legering, die is versterkt met 30 vol-% SiC. De 1% Mg die in deze legering aanwezig is, is het gevolg van reductie van het Mg3N2 tijdens de infiltratie. Deze composiet wordt gebruikt voor alle gietprocessen met uitzondering van spuitgieten. De composiet die in het bijzonder voor spuitgieten wordt gebruikt komt overeen met voornoemde composiet, maar bevat ook nog 1% Fe. Voor het feitelijke infiltratieproces of in de gietpan voor het gieten kunnen er nog legeringsaanpassingen plaatsvinden. De enige algemene eis die wordt gesteld aan het systeem is de aanwezigheid van magnesium, zodat er zich Mg3N2 kan vormen. Voor SiC-houdende systemen, moet er Si in voldoende hoeveelheden aanwezig zijn om de vorming van Al4C3 te onderdrukken. Composieten die bestaan uit met Al2O3 versterkt aluminium kunnen eveneens op deze wijze worden vervaardigd.
Een belangrijk toepassingsgebied voor drukloze infiltratie...