Композиционные материалы, получаемые методом порошковой металлургии
Композиционные материалы бывают двух видов: - дисперсноупрочненные; - армированные волокнами.
8.1 Диспесноупрочненные материалы. Это композиционные спеченные материалы, содержащие искусственно вводимые в них высоко дисперсные равномерно распределенные частицы фаз, не взаимодействующие активно с матрицей и заметно не растворяющиеся в ней вплоть до температуры ее плавления. Наиболее эффективное упрочнение при содержании упрочняющей фазы в количестве 3÷15% от объема. Размер ее частиц до 1 мкм, среднее расстояние между ними 0,1÷0,5 мкм. Требование к дисперсноупрочненным материалам: 1.Высокая стойкость против ползучести при повышенных температурах. 2. Малая плотность. 3. Высокая термостойкость. 4. Низкий термический коэффициент расширения. 5. Высокая теплопроводность. Матрица – металл определяет пластичные свойства, тепло- и электропроводности (Al, Cu, Fe, Co, Ni). Фаза - упрочнитель – оксидные включения, равномерно распределенные между зернами металла. (Al2O3, SiO2, HfO2, ZrO2, Cr2O3, Ni3Al). Фаза - упрочнитель должна отвечать требованию: 1. Высокая термодинамическая прочность, высокая свободная энергия образования. 2. Малая скорость диффузии компонентов фазы в матрице и малая их растворимость в ней. 3. Высокая чистота и большая суммарная поверхность частиц дисперсной фазы. Способ ввода фазы - упрочнителя зависит от выбора типа структуры, которая бывает: · дисперсная; · агрегатная.
Дисперсная агрегатная (предпочтительнее) Способы ввода фазоупрочнителя в матрицу: 1.Мех. смешивание порошков оксида Мē + и упрочняющей фазы с последующим восстановлением оксида основного Мē. 2.Мех. смешивание порошков Мē матрицы и + порошка упрочняющей фазы. Получают агрегатную структуру. 3.Хим. смешивание, предусматривающее совместное осаждение солей и их последующее после прокалки восстановление с образованием Мē и сохранением фазы упрочнителя. 4.Внутреннее окисление порошков. Смешивают Мē основы и Мē дисперсной фазы, при высокой т-ре окисляют этот сплав. Растворенная фаза менее благородна, чем Мē-матрица Мē дисперсной фазы окисляется, образуя частицы оксидов. W сплавы упрочняют ThO2 в количестве 0,75÷2% или ZrO2. Такие сплавы используют в ракетно-космической технике. Co-вые сплавы упрочняют ThO2 (до 4%). Cu сплавы упрочняют Al2O3, ThO2 (1,5÷2%). При 650-700 °С дисперсный упрочнитель Cu имеет более высокую длительную прочность, чем сталь типа 12Х18Н10Т. Используют для обмоток роторов двигателей, теплообменников, электровакуумных приборов, контактов.
8.2 Волокнистые композиционные материалы
Матрица упрочняется волокнами или проволокой в количестве 15÷20%. Деформация матрицы используется для передачи напряжения высокопрочными волокнами, силами сцепления на границе раздела волокно-матрица. Волокна задерживают распространение трещины, повышая прочность и вязкость. Армирующие материалы: волокна, усы или проволока Fe, W, Ni, Mo, Ti, Al2O3, стали. Способы производства волокон: 1. Мех. метод – получение волокна из расплава, продавливанием расплава через отверстие диаметром 50-100 мкм. 2. Физико-химический – получают усы восстановлением соединения Мē. Можно получить усы испарением в вакууме с последующей конденсацией паров (получают усы Zn, Ag, Be, Si). Получают химическим травлением проволоки до нужного диаметра. Э/х осаждением (Fe, Ag, Cu). 3. Кермет – керамико-металлические материалы. Это композиция из керамической (более 50%) и металлической составляющих, получаемая методами порошковой металлургии. Пример керметов: Al2O3-Cr применяют в реактивных двигателях. Для него порошки размером до 40 мкм, смешивание всухую. Формование – в стальных прессформах давлением 70÷85 МПа., гидростатическое прессование при давлении до 700 МПа. Спекание в атмосфере высокочистого водорода при температурах 1450-1500 °С. Условием образования прочной связи между цементирующим металлом и неметаллической фазы является взаимная полная или частичная растворимость. Связывание в керметах – это результат хим. взаимодействия атомов, располагающихся на поверхностях разнородных фаз. Спекание керметов ведут в присутствие жидкой фазы. Методы формования: 1. Шликерное формование. 2. Пропитка. 3. Спекание под давлением эл. тока (разновидность горячего прессования). 4. Взрывное прессование. Группы керметов: · оксидные (оксид-металл); · карбидные (карбид-металл); · нитридные (нитрид-металл); · боридные (борид-металл).
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА:
1. Порошковая металлургия и напыленные покрытия. Учебник для вузов под ред. Б.С.Митина. М.: Металлургия, 1987, - 792 с. 2. Степанчук А.Н., Билык И.И., Бойко Л.А. Технология порошковой металлургии. – К. Высшая школа, 1989, - 416 с. 3. Либенсон Г.А. Производство спеченных изделий. – М.: Металлургия, 1982. – 256 с. 4. Порошковая металлургия. Материалы, технология, свойства, области применения. Справочник / И.М. Федорченко, И.Н. Францевич, И.Д. Радомысельский и др. – Киев, Наукова думка, 1985. – 624 с. 5. В.И. Фистуль. Новые материалы. Состояние, проблемы, перспективы. М.:МИСиС, 1995, - С 126-137.
Популярное: Почему стероиды повышают давление?: Основных причин три... Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... Почему люди поддаются рекламе?: Только не надо искать ответы в качестве или количестве рекламы... Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (818)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |