Metal matrix composites(MMC) consist of metal matrix into which is distributed a second solid phase. The normal intension is to develop a material with superior mechanical properties (for example increased toughness, stiffness and wear resistance) compared to those inherent in the matrix component. In this study, WC-12%Co/low carbon steel MMC overlays have been prepared by Gas Metal Arc Welding(GMAW) according to feeding rate of WC-12%Co grit. The macro and microstructures were examined using optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy(SEM) each other. The characteristics of hardness and wear resistance have been investigated. WC-12%Co/low carbon steel MMC overlays which have been taken good beads without porosity and cracks were manufactured by method of GMAW. Matrix of overlayed surface was seen as fish bone and faceted dendrite structures. It was known that structures were iron tungsten carbides, Fe$_{6}$W$_{6}$C which have been occurred by melting of WC-12%Co grits. After MMC had been tested by block-roll wear test it was known that WC-12%Co/low carbon steel MMC has a excellent wear resistance by exiting Fe6w6c and WC-12%Co grit. The consequence was that region of overlay with Fe$_{6}$W$_{6}$C phase has been showed a model of adhesive wear, but region of overlay with WC-12%Co grit was restrained as a result of mechanism that wear of WC-12%Co grit is not adhesive but fracture.racture.
The protection of steel surfaces against wear is a practical problem far agricultural, mining and manufacturing industries. Commercial processes are available in which a hard tungsten carbides rich steel layer is formed on the surface of carbon steel digging, drilling and gouging tools to improve their wear resistance. The nature of the interaction of the tungsten carbide with the steel matrix is important in determining the wear and corrosion properties of the resulting metal matrix composites(MMC). In the study, WC-12%Co/low carbon steel MMC overlays have been prepared by gas metal arc welding(GMAW) according to size of WC-12%Co grits. The characteristics wear resistance and wear mechanism have been investigated in relation to the experiment conditions each other. After MMC overlay had been tested by rubber wheel abrasion test, it was known that MMC overlay has a excellent wear resistance. Fe$_{6}$W$_{6}$C carbides of matrix in overlays were not important to restrain rubber wheal abrasion wear. Wear loss is proportioned to a applied load according to time. On the case of low load, wear occurred severely in the matrix of overlay more than WC-12%Co grit, on the contrary it is reverse on the case of high load because of fracture of WC-12%Co grits.its.
The fiber orientation distribution and interface bonding in hot extrusion process have an effect on the maechanical properties of metal matrix composites(MMC's). Aluminium alloy matrix composites reinforced with alumina short fibers are fabricated by compocasting method. MMC's billets are extruded at high temperature through conical and curved shaped dies with various extrusion ratios and temperature. This present study was directed to describe the systematic correlation between extrusion die shape and subsequent results such as fiber breakage, fiber orientation and tensile strength to hot extruded MMC's billet. Extrusion load, tensile strength and hardness for variation of extrusion ratios and temperature are investigated to examine mechanical properties of extruded MMC's SEM fractographs of tensile specimens are observed to analyze the fracture mechanism.
MMC was developed that had distinguished mechanical properties and light weighted. MMC has excellent mechanical properties in many ways in automotive industrial, and get into the spotlight as a light materials substituted for iron and steel. But the know-how about MMC research lack, MMC is expensive and difficult to apply the sound parts. Especially it is difficult to produce the hollow type parts composed with MMC. Therefore, hollow type parts of metal matrix composites by thixoforging process which as co-existing solidus-liquidus phase, it is very important to obtain forming condition. In this study, used materials were A357, A380, A380 $10\%$vol, and $20\%$vol SiCp, and the size of particulates were $14{\mu}m$ and $5.5{\mu}m$
금속 기지재 복합재료들(MMCs, Metal matrix composites)은 우수한 기계적 물성(강성, 강도, 마모 저항성, 경도 등)과 뛰어난 특성(열전도, 전기전도도, 부식 저항 등)으로 다양한 산업군에 활용되고 있다. 적층제조 기술이 발달함에 따라 복잡한 형상을 시간과 비용을 절약하여 제조할 수 있다는 이점으로, 적층 제조한 MMCs에 관한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 하지만 MMCs를 적층 제조할 경우, 다양한 원인들에 의해 여러 문제들이 발생할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 다양한 MMCs의 특징들을 소개하고, 위의 문제들이 발생하는 원인을 고찰하여 소재와 Powder bed fusion (PBF) 공정 설계 관점에서 해결책을 제시하고자 한다. 본 논문은 향후 PBF 방식으로 적층 제조한 MMCs를 개발할 때 설계 및 제조 가이드라인을 제시하여 줄 수 있을 것이다.
Unidirectional fiber-metal matrix composites have superior mechanical properties along the longitudinal direction. However, the applicability of continuous fiber reinforced MMCs is somewhat limited due to their relatively poor transverse properties. Therefore, the transverse properties of MMCs are significantly influenced by the properties of the fiber/matrix interface. In this study, the interfacial stress states of transversely loaded unidirectional fiber reinforced metal matrix composites investigated by using elastic-plastic finite element analysis. Different fiber volume fractions $(5-60\%)$ were studied numerically. The interface was treated as thin layer (with different properties) with a finite thickness between the fiber and the matrix. The fiber is modeled as transversely isotropic linear-elastic, and the matrix as isotropic elastic-plastic material. The analyses were based on a two-dimensional generalized plane strain model of a cross-section of an unidirectional composite by the ANSYS finite element analysis code.
MMC has excellent mechanical properties in many ways in automotive industrial, and get into the spotlight as a light materials substituted for iron and steel. But the know-how about MMC research lack, MMC is expensive and difficult to apply the sound parts. Especially it is difficult to produce the hollow type parts composed with MMC. Therefore, hollow type parts of metal composites by using thixoforming process which as co-existing solidus-liquidus phase, it is very important to obtain forming condition. In this study, MMC billet producted by electro-magnetic stirring and mechanical stirring process is formed to hollow type parts of thixoforming process and inspected of suitability for application. It is optimized production condition, and applied to experiment. After variable materials were produced for thixoforming process, it were inspected of suitability for application by comparsion with mechanical properties. In this study, used materials were A357, A380 10%vol, and 20%vol SiCp, and the size of particultes were 14$\mu\textrm{m}$ and 5.5$\mu\textrm{m}$.
Under longitudinal loading continuous fiber reinforced metal matrix composite(MMC) have interpreted an outstanding performance. However, the applicability of continuous fiber reinforced MMCs is somewhat limited due to their relatively poor transverse properties. Therefore, the transverse properties of MMCs are significantly influenced by the properties of the fiber/matrix interface. In this study, elastic-plastic behavior of transversely loaded unidirectional fiber reinforced metal matrix composites investigated by using elastic-plastic finite element analysis. Different fiber placement(square and hexagon) and fiber volume fractions were studied numerically. The interface was treated as three thin layer (with different properties) with a finite thickness between the fiber and the matrix. The analyses were based on a two-dimensional generalized plane strain model of a cross-section of an unidirectional composite by the ANSYS finite element analysis code.
Metal matrix composites with whisker reinforcements have significant potential for demanding mechanical applications including defense, aerospace, and automotive industries. Especially, metal matrix composites, which are reinforced with aluminum borate whisker, have been used for the part of piston head in automobile because of good specific strength and wear resistance. Aluminum alloy-based metal matrix composites with whisker reinforcements have been produced using squeeze casting method, which is kind of an infiltration method. In this study, AC4CH-based metal matrix composites with $Al_{18}B$_4$O_{33}$ reinforcement have been produced using squeeze casting method, after T6 heat treatment, we evaluated mechanical properties of matrix and MMC composite were evaluated.
Metal matrix composites(MMCs) have been rapidly becoming one of the strongest candidates for structural materials fur many high temperature application. However, among the various high temperature environments in which metal matrix composites was applied, thermal shock is known to cause significant degradation in most MMC system. Due to the appreciable difference in coefficient of thermal expansion(CTE) between reinforcement and metal matrix, internal stresses are generated following temperature changes. Infernal stresses affect degradation of mechanical properties of MMC by causing microscopic damage in interface and matrix during thermal cycling. Therefore, the nondestructive evaluation on thermal shock damage behavior of SiC/A16061 composite has been carried out using ultrasonics. For this study, SiC fiber reinforced metal matrix composite specimens fabricated by a squeeze casting technique were thermally cycled in the temperature range 298$\~$673 K up to 1000cyc1es. Three point bending test was conducted to investigate the efffct of thermal shock damage on mechanical properties. The relationship between thermal shock damage behavior and the propagation characteristics of surface wave and SH-ultrasonic wave was discussed by considering the result of SEM observation of fracture surface.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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