Che cosa sono i materiali MMC? Proprietà e applicazioni

 

I compositi a matrice metallica (MMC) sono materiali ingegneristici avanzati, ottenuti infiltrando una struttura porosa in carburo di silicio (SiC) con silicio metallico.

Questa combinazione ottimizza le proprietà meccaniche e fisiche, offrendo soluzioni innovative per diversi settori industriali.

 

Proprietà principali degli MMC

• Elevata durezza e resistenza all’usura: Grazie ai rinforzi ceramici, come il carburo di silicio (SiC), gli MMC possiedono un’elevata durezza, risultando estremamente resistenti all’usura e all’abrasione.

• Buona lavorabilità: Nonostante la loro durezza, gli MMC offrono una lavorabilità superiore rispetto ai materiali ceramici puri, come il SiC. Ciò consente la produzione di componenti complessi e di alta precisione, riducendo al contempo i costi di produzione.

• Stabilità termica: Gli MMC mantengono prestazioni elevate anche a temperature estreme, rendendoli ideali per ambienti termicamente impegnativi.

• Bassa espansione termica: La combinazione tra matrice metallica e rinforzo ceramico conferisce agli MMC un basso coefficiente di espansione termica, garantendo stabilità dimensionale anche in caso di variazioni di temperatura.

 

 

 

MMC shower plate

 

 

 

Applicazioni comuni degli MMC

Grazie alle loro proprietà uniche, gli MMC trovano impiego in numerose applicazioni:

• Componenti meccanici: L’alta resistenza e la leggerezza li rendono ideali per parti di macchine che richiedono un elevato rapporto resistenza/peso.

• Utensili e attrezzature: Gli MMC vengono impiegati nella produzione di utensili e attrezzature industriali che richiedono durabilità e precisione.

• Industria aerospaziale e automobilistica: La combinazione di leggerezza e resistenza li rende perfetti per componenti strutturali nel settore aerospaziale e automobilistico.

• Dissipatori di calore e gestione termica: Grazie alla loro elevata conducibilità termica, i compositi a matrice metallica vengono utilizzati nei dispositivi elettronici per la dissipazione del calore e la gestione termica.

 

 

Tabella di confronto delle proprietà dei materiali compositi

 

Property (Unit)	Composizione	Tasso di contenuto (%) (vol％)	Durezza Vickers (GPa)	Resistenza alla flessione (GPa)	Resistenza alla frattura (MPam¹/²)	Temperatura massima di utilizzo (℃)	Coefficiente di espansione termica （×10-⁶/℃）	Conduttività termica (W/(m・K))	Resistività volumetrica (μΩ･㎝)
Materiale
SS501	SiC Si	50 50	–	300	3	1,200 (solo per riferimento)	2.8 (RT～200℃)	175	2×10-2
SS701	SiC Si	70 30	–	300	3	1,200 (solo per riferimento)	3.0 (RT～200℃)	190	2×10-2
PARUCOCERAM SI	SiC Si	82 18	–	250	3	1,350 (solo per riferimento)	3.4 (RT～700℃)	220	10-1 (solo per riferimento)
SA701	SiC Al	70 30	–	340	8	–	7.0 (RT～200℃)	160	10-5
SiC sinterizzato di elevata purezza	SiC	99	24	500	3	–	2.9 (RT)	150	＞10⁶

 

 

Conclusione

I compositi a matrice metallica (MMC) rappresentano una soluzione versatile e all’avanguardia per numerose applicazioni industriali.

L’unione di eccellenti proprietà meccaniche, lavorabilità e stabilità termica li rende una scelta privilegiata nei settori che richiedono alte prestazioni e massima affidabilità.

La continua ricerca e sviluppo in questo ambito promette ulteriori innovazioni e nuove applicazioni per il futuro.

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