ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный авиационный технический университет» филиал в г. Туймазы
Реферат на тему:
«Твердофазные методы получения композиционных материалов»
Выполнила: студ.гр. СМТ 202Д
Кабирова К.Н.
Проверил: доцент,
кандидат физико-математических наук.
Мусин Фаниль Фанусович
Туймазы 2012
Оглавление
Введение 3
Получение композиционных материалов твердофазными методами 4
Диффузионная сварка 5
Сварка взрывом 7
Экструзия. 8
Горячее прессование. 10
Заключение 13
Список используемой литературы 14
Введение
Композиционные материалы — искусственно созданные материалы, которые состоят из двух или более компонентов, различающихся по составу и разделенных выраженной границей, и которые имеют новые свойства, запроектированные заранее.
Отличие большинства КМ от традиционных материалов в том, что процесс получения КМ технологически совмещается с процессом изготовления изделия.
Физико-механические свойства КМ в зависимости от концентрации компонентов, их геометрических параметров и ориентации, а также технологии изготовления могут меняться в широких пределах. Тем самым открывается возможность специального создания материала с заданными свойствами для определенного изделия.
Компоненты композиционного материала различны по геометрическому признаку. Компонент, непрерывный во всем объеме композиционного материала, называется матрицей. Компонент прерывистый, разделенный в объеме композиционного материала, называется арматурой. Матрица придает требуемую форму изделию, влияет на создание свойств композиционного материала, защищает арматуру от механических повреждений и других воздействий среды.В качестве матриц в композиционных материалах могут быть использованы металлы и их сплавы, полимеры органические и неорганические, керамические, углеродные и другие материалы. Свойства матрицы определяют технологические параметры процесса получения композиции и ее эксплуатационные свойства: плотность, удельную прочность, рабочую температуру, сопротивление усталостному разрушению и воздействию агрессивных сред. Армирующие или упрочняющие компоненты равномерно распределены в матрице. Они, как правило, обладают высокой прочностью, твердостью и модулем упругости и по этим показателям значительно превосходят матрицу
Получение композиционных материалов твердофазными методами
В твердофазных методах получения КМ материал матрицы имеет вид порошка, фольги, листов, ленты; волокна могут быть непрерывные, дискретные, в виде ткани и жгутов. Для получения КМ используют высокопроизводительные процессы обработки давлением: прокатку, прессование, экструзию, взрывное компактирование, диффузионную сварку. В качестве исходных заготовок для обработки в твердой фазе могут использоваться КМ, полученные литьем или методами осаждения – напыления.
Кроме волокон используют нитевидные кристаллы, получаемые осаждением из газовой фазы, выращиванием в электрическом поле, кристаллизацией из растворов. Волокна изготавливают с аморфной (стекловолокно, кремниевые волокна), композиционной (борные) и кристаллической (углеродные) структурой. В качестве металлической матрицы используют сплавы Al, Mg, Cu, Co. Керамической матрицей могут быть оксиды Al, Zr, MgБ карбиды титана, кремня, бора, нитриды кремния, бора, титана. Основой полимерной матрицы являются термореактивные смолы (фенолформальдегидные, эпоскидные).
Для двухкомпонентных КМ, армированных непрерывными волокнами, прочность КМ определяют по уравнению аддитивности:
,
Где вf – временное сопротивление волокна, МПа; m – приведенная прочность матрицы, МПа; Vf – объемная доля волокна, %; kf, km – коэффициенты, зависящие от условий работы волокна и матрицы.
Применение в КМ дискретных (коротких) волокон требует создания условий, при которых волокна не вытягиваются из матрицы, а воспринимают нагрузку. Прочное сцепление волокна и матрицы определяется длиной волокна, которая должна превышать критические значения. Критическую длину lкр определяют:
lкр=вfd/2,
где d и bf – диаметр и временное сопротивление волокна (МПа); - прочность на сдвиг между матрицей и волокном.
Рассмотрим несколько твердофазных методом получения композиционных материалов.Они заключаются в предварительном совмещении (объединении) армированных элементов и матрицы и их последующего компактирования в изделие с помощью горячего прессования, ковки, прокатки, диффузионной сварки, экструзии и др. методов.
Для изготовления композитов, армированных высокопрочными частицами, непрерывными и короткими волокнами, матами, сетками, наибольшее применение находят твердофазные методы порошковой металлургии. Эти методы позволяют получать композиты с заданной пористостью, но к недостаткам методов следует отнести трудности равномерного распределения армируемой фазы в объеме матрицы на этапе подготовки шихты, а также возможность повреждения волокон при компактировании.