Волокнистые композиционные материалы

Дисперсно-упрочненные композиционные материалы

В этих материалах наполнителями служат дисперсные частицы тугоплавких оксидов, нитридов, боридов, карбидов (AI₂O₃, SiO₂, BN, SiC и др.), в качестве матрицы применяются алюминий, никель и сплавы на их основе.

Виды дисперсно-упрочненных КМ:

1. Спеченные алюминиевые пудры (САП) - система AI-AI₂O₃.

Исходным материалом для получения пудры служит порошок-пулеверизат, который изготавливают распылением расплавленного алюминия. Порошок измельчают в шаровых мельницах в атмосфере азота с добавлением 2-3% кислорода. В процессе измельчения происходит окисление поверхности частиц алюминия с образованием AI₂O₃. Далее окисленный порошок брикетируют, спекают при t = 400 – 500 ºC и прессуют для получения полуфабрикатов (листы, профили, трубы, фольга, штампованные заготовки). В этом КМ матрицей является AI, а упрочнителем - AI₂O₃.

САП имеют следующие технологические свойства: хорошо деформируются в горячем состоянии, хуже в холодном, легко обрабатываются резанием, удовлетворительно свариваются контактной и аргонодуговой сваркой.

САП имеют высокую коррозионную стойкость и жаропрочность (до t = 300 – 500 ºC).

2. Спеченные алюминиевые сплавы (САС) – системы: сплав на основе AI - AI₂O₃.

Изготавливаются по технологии, аналогичной технологии САП. Исходным материалом для получения окисленной пудры являются сплавы на основе алюминия, например, сплав AI - Si (25 – 30 %) – Ni (5 – 7 %).

Преимущества САС по сравнению с обычными сплавами аналогичного состава – отсутствие литейных дефектов (ликвации, шлаковые включения и др.) и мелкозернистая структура.

3. КМ с малой плотностью на основе бериллия и магния: Be - BeO, Be - Be₂C, Mg – MgO.

4. Жаропрочные КМ на никелевой основе.

В качестве матрицы в этих сплавах используют никель и его сплавы с Cr, W, Ti и AI со структурой твердых растворов. Упрочнителями служат частицы оксидов тория, гафния и др.

В волокнистых композиционных материалах упрочнителями служат волокна или нитевидные кристаллы чистых элементов и тугоплавких соединений (В, С, AI₂O₃, SiC и др.), а также проволока из металлов и сплавов (Мо,W, Be, высокопрочная сталь). Диаметр упрочняющих элементов - 0,5 – 1200 мкм. Объемная доля упрочнителя составляет 5 – 80%. Свойства волокон и нитевидных монокристаллов приведены в табл. 15.1.

В качестве материала матрицы в волокнистых КМ применяют:

- металлы, обладающие небольшой плотностью (AI, Мg, Тi) и сплавы на их основе;

- никель и сплавы на его основе для изготовления жаропрочных КМ;

- органические полимеры (эпоксидная, фенолформальдегидная, полиимидная и другие смолы); керамика; углерод.

Прочностные характеристики КМ также зависят от прочности связи между материалом матрицы и материалом армирующего волокна. Для увеличения прочности связи с матрицей на металлические волокна наносят специальные покрытия, увеличивающие их адгезию к материалу матрицы. Неметаллические волокна подвергают травлению кислотами с целью формирования шероховатой поверхности, а также вискеризации.

Вискеризация – выращивание монокристаллов карбида кремния на поверхности борных, углеродных и других волокон перпендикулярно их оси. Полученные таким образом "мохнатые " волокна бора называют "борсик".

Дата добавления: 2017-01-13