Mechanical characterisation of interpenetrating network metal-ceramic composites

A variety of interpenetrating light weight metal matrix composites (porous Al2O3 preforms infiltrated with the aluminium alloy AlSi9Cu3) have been characterised under tensile und compressive loads and fractographically examined by scanning electron microscopy. Fatigue and thermophysical properties were determined. Compared to die-cast AlSi9Cu3, the mechanical properties of the interpenetrating composites were significantly improved. The elastic modulus increased more than twofold, the tensile strength increases by a factor of 2, fatigue limits increased by a factor of 2.3-2.6, density increased slightly by a factor of 1.2 and thermal conductivity is reduced by a factor of 0.5.

Unterschiedliche Metallmatrixverbundwerkstoffe mit Durchdringungsgefüge wurden durch Infiltration von der Aluminium-Gusslegierung AlSi9Cu3 in Al2O3 Preforms hergestellt. Die erzeugten Werkstoffe wurden unter Zug-, Druck- und zyklischer Belastung geprüft und anschließend fraktographisch untersucht. Die mechanischen Eigenschaften der Verbundwerkstoffe waren signifikant besser als die der von unverstärktem druckgegossenem AlSi9Cu3. Bei einer Dichtezunahme relativ zu AlSi9Cu3 von 20% verdoppelte sich die Festigkeit, der E-Modul und die Dauerfestigkeit stiegen noch stärker an, die Wärmeleitfähigkeit sank um etwa 50%.