Полимерные композиционные материалы 1 страница

Матрица в армированных композициях придает изделию форму и монолитность. Объединяя в единое целое многочисленные волокна, матрица должна позволять композиции воспринимать различного рода внешние нагрузки - растяжение, сжатие, изгиб, сдвиг и т.д. В то же время она принимает участие в создании несущей способности композиции, обеспечивая передачу усилий на волокна. За счет пластичности матрицы усилия от разрушенных или дискретных волокон передаются соседним волокнам, а концентрация напряжения вблизи различного рода дефектов уменьшается. Матрице отводится и роль защитного покрытия, предохраняющего волокна от механических повреждений и окисления.

ТРЕБОВАНИЯ К МАТРИЦЕ

Таблица 4.1 - Волокна, применяемые для армирования

Тип волокон	СВОЙСТВА
Температура плавления, Т°С	Плотность g, г/см^3	Предел прочности, s, МПа
Неорганические поликристаллические волокна	Борные		2,63
Углеродные		1,7
SiC		3,21	300 - 400
Al2O3		3,96	210 - 260
ZrO		6,27	240 - 270
Стекло		2,5	-
Металлическая проволока	Be		1,84	100 – 130
W		19,3
Сталь		7,83	360 - 400
Ti		4,5	150 - 200
Нитевидные кристаллы	Al2O3		3,96
AlN		3,3
SiC		3,21
SiN		3,18

Кроме того, матрица должна обеспечивать прочность и жесткость конструкции при действии растягивающей или сжимающей нагрузки в направлении, перпендикулярном к армирующим элементам. Если растягивающая нагрузка направлена по оси параллельных между собой волокон, то для получения эффекта упрочнения предельное относительное удлинение матрицы, как минимум, должно быть равно относительному удлинению волокон. Если же нагрузка перпендикулярна к оси волокон, то это оказывается недостаточным.

Чем пластичнее матрица, тем меньше допускается толщина прослойки матрицы между волокнами и тем больше волокон может быть введено в КМ.

Т.о., основные требования к матрице можно сформулировать следующим образом:

o матрица должна придавать изделию форму и делать его монолитным;

o воспринимать внешние нагрузки;

o обеспечивать передачу усилий на волокна;

o служить защитным покрытием, предохраняющим волокна от механических воздействий и окисления;

o обеспечивать прочность и жесткость системы.

Для обеспечения прочности сцепления между матрицей и волокнами необходимо некоторое взаимодействие между матрицей и волокнами. Для металлических композиционных материалов прочная связь между волокном и матрицей осуществляется благодаря их взаимодействию и образованию очень тонкого слоя (1 – 2 мкм) интерметаллидных фаз. Если между волокнами и матрицей нет взаимодействия, то на волокна наносят специальные покрытия для его обеспечения, но прослойки образующейся при этом фазы должны быть очень тонкими. Связь между компонентами в металлических композиционных материалах на неметаллической основе осуществляется с помощью адгезии. Плохой адгезией к матрице обладают высокопрочные борные, углеродные, керамические волокна. Улучшение сцепления достигается травлением, поверхностной обработкой волокон.

В зависимости от условий эксплуатации (в первую очередь от рабочих температур) используются различные матричные материалы, которые будут более подробно рассмотрены при изучении различных видов КМ.

4.2 МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

МКМ представляют собой такие материалы, в которых матрицей выступают металлы и их сплавы, а арматурой - металлические и неметаллические волокна.

В МКМ конструкционного назначения армирующие элементы (нитевидные кристаллы, поликристаллические и аморфные неметаллические волокна, металлические проволоки) воспринимают нагрузку, а металлическая матрица передает нагрузку волокнам и распределяет ее между ними. Поэтому механические свойства МКМ зависят, прежде всего, от свойств волокон.

МАТРИЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Выбор матричного материала определяется требованиями совместимости его с материалом арматуры, а также технологическими и эксплуатационными характеристиками. СОВМЕСТИМОСТЬЮ называют способность арматуры сохранять форму и структуру, а, следовательно, и высокую прочность, как в процессе изготовления МКМ, так и в условиях его эксплуатации. Наиболее остро проблема совместимости возникает в МКМ, где арматурой служат металлические волокна, т.к. они подвержены химическому взаимодействию с матрицей и взаимной диффузии. Эти явления могут привести к растворению и рекристаллизации волокон, возникновению хрупких фаз на границе раздела волокно - матрица и, как следствие, к разупрочнению арматуры и материала в целом.

К технологическим требованиям относят способность компонентов материала, и в первую очередь матрицы, подвергаться тому или иному виду пластической деформации, литья, порошковой металлургии и пр.

Эксплуатационные свойства МКМ характеризуются способностью противостоять воздействию внешней среды (температуры, давления, вибрации, коррозии и т.д.).

Поскольку матрица оформляет конфигурацию изделия из МКМ и в большей степени, чем волокна, граничит с внешней средой, при выборе матричного материала необходимо учитывать и его сопротивление рабочим температурам, коррозии, эррозионному износу и т.п.

В качестве матричных материалов при изготовлении МКМ используют промышленные металлы и сплавы, которые уже применяются в различных областях техники, а также новые сплавы, разработанные специально для армирования их тем или иным видом волокон. В зависимости от условий эксплуатации, и в первую очередь от рабочих температур, в МКМ используют следующие матричные материалы:

o легкие металлы и их сплавы (на основе алюминия и магния);

o титан и сплавы на его основе;

o медь и ее сплавы;

o жаростойкие и жаропрочные сплавы на основе железа, никеля и кобальта;

o тугоплавкие металлы и сплавы.

Все перечисленные металлические матрицы по технологическому принципу можно разделить на три больших класса: деформируемые, литейные и порошковые.

К деформируемым алюминиевым сплавам относят не упрочняемые термической обработкой сплавы марок АМц, АМг, АМг3 и др., Основными легирующими элементами являются марганец и магний. Эти сплавы обладают, хорошей пластичностью, коррозионной стойкостью, свариваемостью, но сравнительно небольшой прочностью. Большую группу деформируемых алюминиевых сплавов составляют упрочняемые термической обработкой дюралюмины (Д1, Д16 и др.) и сплавы групп АВ, АК, В95. После термической обработки (закалки и искусственного старения) эти сплавы имеют повышенную механическую прочность.

Из литейных алюминиевых сплавов наиболее распространены силумины, которые обладают хорошими литейными свойствами и в качестве основного легирующего элемента содержат 4 - 13% Si. Однако они малопластичны, имеют низкую ударную вязкость и коррозионную стойкость. Теплостойкость силуминов также невелика.

Весьма перспективны для жаропрочных МКМ на алюминиевой основе матричные материалы типа САП (спеченный алюминиевый порошок), которые представляют собой алюминий, упрочненный дисперсными частицами AL₂O₃. Главное преимущество САП в их высокой жаропрочности. Кроме того, эти материалы хорошо обрабатываются давлением и резанием, обладают высокой коррозионной стойкостью.

Магний и его сплавы выгодно отличаются от других конструкционных материалов низкой плотностью, относительно высокими механическими свойствами, хорошей способностью сопротивляться ударным нагрузкам и вибрациям. Такие деформируемые магниевые сплавы как МА5, МА8-1, технологически пластичны и хорошо обрабатываются давлением. Сплав МА2-1 легко поддается прокатке и всем операциям листовой штамповки: гибке, отбортовке, вытяжке (при нагреве до 250 - 300°С). Кроме того, он хорошо сваривается аргоно-дуговой сваркой.

При 20°С этот сплав обладает прочностью 280 - 290 МПа, а его относительное удлинение составляет 16 -18 %.

Литейные магниевые сплавы, такие как МЛ5, МЛ12, МЛ15, обладают хорошей жидкотекучестью и малой линейной усадкой 1,3 - 1,6%. После термической обработки (старения) они значительно упрочняются. Их обрабатывают методами литья в песчаные формы, в кокиль и под давлением.

Из листовых МКМ наиболее распространены тонкие листы или фольга, получаемые прокаткой.

Титан и его сплавы обладают ценными физико-механическими свойствами. При малой плотности (4,5 г/см³) титановые сплавы могут иметь предел прочности от 500 (для нелегированного титана) до 1500МПа (для сплавов). Технический титан ВТ1 и большинство сплавов титана, например ВТ5, ВТ3, ВТЛ-1, имеют хорошие литейные свойства и применяются для производства фасонных и тонкостенных отливок. Мелкие фасонные отливки (до 15 кг) изготовляют литьем в оболочковые формы из графита.

Титан и его сплавы можно обрабатывать давлением, особенно в горячем состоянии в интервале температур 600 - 1200°С, всеми известными способами.

Медь, имеющая высокую электро- и теплопроводность в сочетании с высокой коррозионной стойкостью, широко применяется в электротехническом аппаратостроении. В технологическом отношении медь очень удобный металл, так как она хорошо куется, прокатывается в пруток, ленту, фольгу, протягивается в проволоку. Многие медные сплавы обладают хорошими литейными свойствами и их часто используют для получения фасонных отливок методом точного литья.

Из металлических матриц на основе железа, никеля и кобальта при создании МКМ чаще всего применяют окалиностойкие и жаропрочные стали и сплавы. Окалиностойкими (жаростойкими) обычно называют стали и сплавы, обладающие стойкостью против разрушения поверхности в газовых средах при нагревании выше 500°С и работающие в ненагруженном или слабонагруженном состоянии (нихромы, сильхромы и т.д.). Армирование таких сплавов тугоплавкими волокнами позволяет резко повысить их жаропрочность и использовать их при температурах на 150 - 200°С выше, чем рабочие температуры неармированных матриц.

Жаропрочные сплавы также обладают значительной окалиностойкостью, но главное их качество - это способность работать в нагруженном состоянии при высоких температурах. Повышенная длительная прочность, высокое сопротивление ползучести и усталости в никелевых сплавах достигается за счет введения Ti и AL, образующих дисперсные упрочняющие фазы, а также при легировании тугоплавкими элементами (W, Mo, Nb), упрочняющими твердый никелевый раствор, и малыми добавками бора, церия и других элементов. Примеры таких сплавов - деформируемые сплавы ЭИ437А, ЭИ437Б, ЭИ617 и др.

Методами порошковой металлургии стало возможно получить МКМ с матрицей из особо тугоплавких металлов - ниобия, вольфрама, молибдена и сплавов на их основе. Чаще всего такие матрицы подвергают дисперсионному упрочнению частицами тугоплавких соединений примерно равноосной формы с размерами в пределах 0,01 - 0,1 мкм. Волокнистыми наполнителями (усами, волокнами тугоплавких соединений) эти матрицы армируют для того, чтобы придать им особые эксплуатационные характеристики - ударопрочность, термостойкость, специальные физические свойства. Создавая такие МКМ, используют матричный материал в виде тонких порошков с размерами 0,1 - 5 мкм, тонкой металлической фольги толщиной 10 – 100 мкм, а также применяют различные методы осаждения матрицы на волокна с последующим уплотнением покрытых волокон горячим прессованием, прокаткой и т.д.

ВИДЫ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Основными методами получения МКМ являются пластическая деформация, литье и методы порошковой металлургии. При разработке технологий изготовления МКМ следует учитывать природу волокна и матрицы, и в соответствии с этим назначать режимы - температуру, деформацию, время, скорость, среду и т.п. Для всех технологических процессов изготовления МКМ общими являются следующие стадии:

o -очистка поверхности волокон и матрицы (мойка, чистка, сушка);

o -объединение волокон и матрицы (сборка чередующихся слоев матричных элементов и волокон либо приготовление каркаса из волокон в литейной форме под заливку матричным металлом);

o -получение компактных МКМ методами пластической деформации, порошковой металлургии или литья либо комбинацией этих методов.

Как было сказано ранее все МКМ по способу армирования можно разделить на три группы:

1. волокнистые композиционные материалы;

2. слоистые композиционные материалы;

3. дисперсионно - упрочненные композиционные материалы.

Композиционные материалы с волокнистым наполнителем (упрочнителем) по механизму армирующего действия делят на дискретные, в которых отношение длины волокна к диаметру примерно равно 10: 1, и с непрерывным волокном, в которых это соотношение равно бесконечности. Дискретные волокна располагаются в матрице хаотично. Диаметр волокон от долей до сотен микрометров. Чем больше отношение длины к диаметру волокна, тем выше степень упрочнения.

Для упрочнения алюминия, магния и их сплавов применяют борные (предел прочности равен 2500-3500 МПа, модуль упругости - 38 - 450 ГПа) и углеродные (предел прочности равен 1400 - 3500 МПа, модуль упругости 160 – 450 ГПа) волокна, а также волокна из тугоплавких соединений (карбидов, нитридов, боридов и оксидов), имеющих высокие прочность и модуль упругости. Так волокна карбида кремния диаметром 100 мкм имеют предел прочности 2500 - 3500 МПа и модуль упругости 450 ГПа. Нередко используют в качестве волокон проволоку из высокопрочных сталей.

Для армирования титана и его сплавов применяют молибденовую проволоку, волокна сапфира, карбида кремния и борида титана.

Повышение жаропрочности никелевых сплавов достигается армированием их вольфрамовой или молибденовой проволокой. Металлические волокна используют и в тех случаях, когда требуется высокие тепло- и электропроводность. Перспективными упрочнителями для высокопрочных и высокомодульных волокнистых композиционных материалов являются нитевидные кристаллы из оксида и нитрида алюминия, карбида и нитрида кремния, карбида бора и др., имеющие предел прочности 15000 – 28000 МПа и модуль упругости 400 - 600 ГПа.

Армирование алюминиевых, магниевых и титановых сплавов непрерывными тугоплавкими волокнами бора, карбида кремния, диборида титана и оксида алюминия значительно повышает жаропрочность.

Основным недостатком композиционных материалов с одномерным и двухмерным армированием является низкое сопротивление межслойному сдвигу и поперечному обрыву. Этого недостатка лишены материалы с объемным армированием.

В настоящее время широко распространены волокнистые металлические композиционные материалы (ВКМ) и слоистые металлические композиционные материалы (СКМ) с никелевой и алюминиевой матрицами. Крайне перспективны МКМ с матрицей из алюминия или сплава Al с 6% Mg и волокнами из бора. Их плотность составляет 2,55 г/см³, модуль упругости примерно в пять раз больше, чем у стали 30ХГСА. Эти композиты широко применяются в аэрокосмической технике, судостроении. Для авиакомпрессоров не менее перспективны композиты с титановой матрицей, армированной волокнами SiC диаметром 60 – 70 мкм с долей волокон 25 - 35%. Типичные для них значения предела прочности около 3000 - 5000 МПа.

К МКМ слоистым и волокнистым относится также большая группа материалов с особыми физическими свойствами:

o высокопрочные композиты с высокой проводимостью (медный провод в оболочке из нержавеющей стали с пределом прочности более 1000 МПа; меднониобиевые провода с пределом прочности до 1950 МПа);

o сверхпроводники (металлические и керамические);

o проводники с контролируемыми свойствами.

Сверхпроводники (СП), работающие при температурах жидкого гелия (4,2 К), представляют собой многоволоконные ВКМ с волокнами из деформируемого сврехпроводящего сплава НТ - 50 (50% Nb + 50% Ti) с диаметром волокон (жил) 6 - 200 мкм и числом жил от 6 до 9000, расположенных в матрице из меди или бронзы. Получают такие СП многократной экструзией “сборок” медных капсул, заполненных стержнями из бронзы, меди и сплава НТ - 50 с последующим волочением экструдированных прутков.

СП для работы при температуре жидкого гелия и жидкого водорода (20,65 К) делают также на основе волокон интерметаллидов типа А₃В (“А” - Nb; “B” - Sn, Ga, Al) в бронзовой или бронзовомедной матрице. Медная оболочка или сердцевина провода повышает его пластичность (стабилизирует проводник). В СП с волокнами из Nb₃Sn диаметр сечения волокон 2 - 2,5 мкм, числом волокон в проводе 14641 - 44521. Получают эти СП также экструзией с последующей термообработкой и волочением.

К композиционным проводникам с управляемыми свойствами можно отнести медно-углеродные ВКМ с медной матрицей и углеродными волокнами, на которые медь наносят электролизом, а также специальную токопроводящую резину. Это эпоксидная резина, усиленная стеклянными волокнами и содержащая, около 1,5% углерода. Она используется для облицовки частей самолетов, склонных к накоплению статического электричества.

В технике высоких температур широко используются естественные волокнистые композиты, так называемые “направленные эвтектики” (НЭ) или “эвтектические композиты” (ЭК).

В отличии от обычных двухфазных эвтектик с неупорядоченным распределением двух фаз в НЭ в результате медленной направленной кристаллизации наблюдается особая структура. Одна из фаз (та, которой меньше) формируется в процессе кристаллизации в виде упорядоченно расположенных вдоль оси теплоотвода непрерывных стержней или полос (пластин). При доле этой фазы < 32% образуются стержни, при > 32% пластины. Другая фаза играет роль матрицы. На роль матрицы выбирают пластичные фазы, а на роль армирующей фазы высокопрочные соединения. Такая армирующая фаза сохраняется уже до температуры солидуса, что существенно повышает температуру службы сплава. В настоящее время наиболее широко используются НЭ с матрицами на основе никеля.

НЭ отличаются от искусственных ВКМ высокой стабильностью при высоких температурах, связанной с хорошей химической совместимостью фаз, образовавшихся в естественных условиях. НЭ сохраняют свою прочность до температур 0,8 - 0,9 Т_пл.

Наряду с направленными эвтектиками к естественным волокнистым композитам относится и один из древнейших волокнистых композитов - булат, или индийский вутц, в котором разноориентированные высокопрочные волокна высокоуглеродистой стали находятся в вязкой малоуглеродистой матрице. При этом особую роль для свойств булата играют переходные зоны между волокнами и матрицей.

СВОЙСТВА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Из всего вышесказанного можно сделать вывод о том, что, комбинируя соединения из различных видов армирующих волокон и матрицы, а также количественное соотношение матричного материала и материала наполнителя можно изменять различные, как физические, так и механические свойства МКМ.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА:

Плотность. Поскольку композиционные материалы представляют собой механическую смесь двух или более компонентов, их плотность при отсутствии в них пор определяется правилом смеси:

, (4.1)

где rК - плотность композиционного материала;

rВ - плотность волокон;

rМ - плотность матричного материала;

СВ - объемная доля волокон в материале.

На рисунке 4.6 представлены расчетные данные по зависимости плотности композиционных материалов, армированных различными волокнами, от объемной доли упрочнителя. Заштрихованной полосой выделен интервал объемных содержаний упрочнителя, который обычно представляет интерес с точки зрения требований инженерного проектирования по удельной жесткости и удельной прочности.

Рисунок 4.6 - Зависимость плотности от объемного содержа-

ния волокон для композиционных материалов с

алюминиевой матрицей, армированной

волокнами различного типа:

1 – сталь; 2 – Al₂O₃; 3 – SiC; 4 – В (d = 100 мкм);

5 – В (d = 100 мкм); 6 – SiО₂; 7 – Be; 8 – графит

Термическое расширение зависит от направления армирующих волокон в композиционном материале, и будет существенно различаться вдоль и поперек укладки волокон.

Удельная теплоемкость и теплопроводность композиционного материала при постоянном давлении или при постоянном объеме не равна сумме удельных теплоемкостей компонентов, умноженных на их относительные объемные содержания в металле. Это обусловлено тем, что температурные изменения, не приводящие к изменению объема композиционного материала в целом, могут сопровождаться изменением объема каждой из составляющих его фаз.

В случае однонаправленного армирования эффективная теплопроводность может быть выражена через свойства отдельных фаз. В этом случае теплопроводность вдоль оси волокон μ_ι и в поперечном направлении μ_t определяется соотношением:

(4.2)

(4.3)

где m_м и m_в - соответственно теплопроводность матрицы и волокон,

С_в – удельная теплоемкость волокон.

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА:

Свойства при растяжении вдоль волокон.

Модуль Юнга композиционных материалов в направлении вдоль оси волокон сравнительно хорошо предсказывается правилом смеси:

, (4.4)

где E_м и E_в - модули Юнга матрицы и волокон соответственно.

Теоретический предел прочности на растяжение вдоль оси волокон также выражается правилом смеси:

, (4.5)

где sв - предел прочности волокон на растяжение;

sм - напряжение в матрице при достижении предельной деформации волокон.

Прочность композиционных материалов можно предсказать более точно, используя значение средней прочности волокон, которая может быть почти на 50% выше, чем прочность пучка.

Свойства композиционных материалов при сжатии вдоль оси волокон также можно прогнозировать, если предположить, что геометрия образцов для испытаний на сжатие выбрана правильно и характеристики материала (прочность матрицы, связь волокон с матрицей и т.д.) таковы, что волокна при испытаниях не изгибаются.

На рисунке 4.7 представлены типичные данные по модулям упругости композиционных материалов с алюминиевой матрицей, армированной борными волокнами.

В таблице 4.2 приведены свойства некоторых волокнистых композиционных материалов.

Вязкость разрушения. При использовании малопластичных волокон (бор, бериллий и т.д.) для армирования композиционных материалов возникает вопрос: будут ли вязкость и сопротивление удару контролироваться свойствами хрупких волокон? Ответ на этот вопрос зависит от типа упрочнителя и его содержания в материале, от ориентации волокон по отношению к удару (от условий испытания).

Для исследования этих характеристик возможно применение образцов Шарпи с V - образным надрезом, показанных на рис. 4.8.

Рисунок 4.7 – Влияние объемного содержания борных воло-

кон в КМ с матрицей из алюминиевого сплава,

армированной борными волокнами,на модуль

Юнга в направлении:

1 – вдоль оси волокон;

2 – поперек оси волокон

Таблица 4.2 - Свойства волокнистых композиционных

материалов

Материал	Предел прочности, МПа	Модуль упругости, ГПа
Бор-алюминий (ВКА-1А)
Бор-магний (ВКМ-1)
Алюминий-углерод (ВКУ-1)
Алюминий-сталь (КАС-1А)
Никель-вольфрам (ВКН-1)		-

В случаях, когда надрез параллелен оси волокон, работа разрушения не увеличивается с ростом содержания упрочнителя, так как разрушение происходит в результате расщепления волокон. В том случае, когда надрез перпендикулярен оси волокон, они оказываются нагруженными в продольном направлении, и работа, необходимая для разрушения образцов, увеличивается с ростом объемного содержания упрочнителя.

ПРИМЕНЕНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Перспективность использования металлических композиционных материалов в различных отраслях техники определяется их широким спектром самых различных свойств. Высокие прочность и удельная жесткость, малая чувствительность к концентраторам напряжений и высокое сопротивление усталостному разрушению и т.д. определяют области применения МКМ.

Весьма перспективным является применение металлических композиционных материалов в ракето- и авиастроении, в частности при создании тяжелых транспортных и сверхзвуковых пассажирских самолетов.

Применение таких материалов в количестве до 30% позволяет снизить массу самолета на 15 - 20%. Наиболее рационально в этом случае применение титановых и алюминиевых сплавов, армированных волокнами бора и борсика или титановых сплавов армированных волокнами из боралюминия, соединяемых пайкой.

Рисунок 4.8 – Влияние объемного содержания волокон на ударную вязкость композиционных материалов, определенную при испытании образцов Шарпи с V – образным надрезом, расположенным различным образом к оси волокон:

1 – надрез перпендикулярен к оси волокон;

2, 3 – надрез параллелен оси волокон

Боралюминиевые композиционные материалы могут применяться на космических летательных аппаратах, в узлах конструкций, подвергающихся нагреву от реактивной струи двигателя, в герметических кабинах экипажа.

Композиционные материалы на основе алюминия и титана, армированные бериллиевой проволокой применяются при создании газотурбинных двигателей для изготовления лопаток вентилятора и компрессора.

Применяются металлические композиционные материалы также в машиностроении, судостроении, автомобилестроении. Целесообразность их применения связана со значительным уменьшением массы конструкций при сохранении или даже повышении прочностных характеристик (например, для облегчения кузовов, коробок передач, поршней цилиндров, передаточных механизмов, рессор и т.д.).

Композиционные материалы со свинцовой матрицей, армированные углеродными волокнами, применяют в химической промышленности при производстве батарей и аккумуляторов, в строительстве, в изделиях, работающих на трение, и др.

В сельскохозяйственном машиностроении из МКМ изготовливают режущие части плугов, дисковых косилок, детали тракторов и т.д., что позволяет увеличить срок службы сельскохозяйственной техники.

Применение МКМ в мостостроении позволяет увеличить длину пролетов в связи с более высокой жесткостью указанной композиции, что приводит к уменьшению металлоемкости мостовых конструкций и улучшению их транспортабельности.

Применяют МКМ и в ядерной технике. Так, алюминиевый сплав, армированный стекловолокном, содержащим окись урана, обладает повышенной прочностью при температурах 550°С и может быть использован в качестве топливных пластин реакторов.

Для изготовления подшипников, работающих без смазки, успешно опробовали антифрикционный композиционный материал на основе свинца, армированный 20% проволоки из нержавеющей стали или оловянистой бронзы. В космических условиях, где применение обычной смазки в узлах трения невозможно, можно также применять МКМ с нитевидными кристаллами Al₂O₃.

Как износостойкий материал в коробках передач, дисковых муфтах, направляющих пусковых устройствах и других тяжелонагруженных механизмах можно использовать МКМ, армированные усами и волокнами.

Дата добавления: 2014-12-27