複合材料

SiC粒子でアルミニウム合金を強化した金属基複合材料(MMC)の性質として正しいものはどれか。

  1. A母材のアルミニウム合金に比べて、ヤング率と耐摩耗性が高く、線膨張係数が小さくなるが、延性と靭性は下がる
  2. B母材のアルミニウム合金に比べて、線膨張係数が大きくなり、延性も大きく向上する
  3. CSiC粒子は溶けたアルミニウムとまったく反応しないので、どんな温度で製造しても界面に反応生成物はできない
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正解:A. 母材のアルミニウム合金に比べて、ヤング率と耐摩耗性が高く、線膨張係数が小さくなるが、延性と靭性は下がる

ヤング率が約400 GPa と高く、線膨張係数が約4×10⁻⁶ K⁻¹ と小さい SiC 粒子を入れると、複合材料のヤング率と耐摩耗性は母材のアルミニウム合金より高くなり、線膨張係数は小さくなります。線膨張係数を半導体やセラミックス基板に近づけられるので、パワー半導体の放熱板などに使われます。一方、硬い粒子のまわりでき裂が生じやすく、延性と靭性は下がります。線膨張係数が大きくなり延性も向上するという説明は、どちらも逆です。また、SiC は高温の溶けたアルミニウムと反応して脆い Al₄C₃ をつくることがあり、製造温度や母材の Si 量を調整して反応を抑えます。

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