2.14 Порошковые конструкционные материалы

Порошковые конструкционные материалы – это материалы, полученные методом порошковой металлургии. Схема получения изделия из порошков такова: получение порошка, формирование с применением давления и спекания отформованного изделия. Такая схема определяет практически безотходную технологию производства и возможность получения изделия с самыми разнообразными свойствами. Изделия могут быть мягкими и твердыми, с высокой электропроводимостью и высоким электросопротивлением, жаростойкие и холодостойкие. При обработке металлов традиционными способами отходы металлов составляют в среднем 50%, а нередко доходят и до 80%. Температура спекания изделий конструкционного назначения из порошков на основе Fe 1100 – 1200˚С, а на основе Сu 800 – 900˚С.

Детали из порошков на основе Fe является наиболее распространенным видом продукции порошковой металлургии во всех отраслях машиностроения и приборостроения.

Из порошков Fe, бронзы, стали, Ti изготавливают фильтры для очистки жидкостей от твердых частиц, воздуха и газов от пыли. Они могут задерживать частицы размером 10 – 1 мкм. Эти фильтры по сравнению с бумагой, фетрой, имеют большую прочность, стабильность формы и в процессе эксплуатации их можно потоками газов, жидкостей, химическими реактивами очищать. Из порошков Сu, Fe, Sn, графита, Si изготавливают фрикционные материалы, применяемые для прокладок в тормозных дисках машин, для колодок в самолетах, тракторах. А из порошков Sn, Pb, Sb получают антифрикционные материалы, которые не могут работать в условиях сухого трения, при большой скорости скольжения. Антифрикционным материалом является Fe-графит, Fe-Сu, они имеют малый коэффициент трения.

2.15 Композиционные конструкционные материалы

Композиционными материалами (композитами) называют искусственно создаваемые материалы, которые получаются объемным сочетанием химически разнородных компонентов, причем один из компонентов (наполнитель) обладает высокой прочностью и жесткостью, а другой (связующий или матрица) обладает высокой пластичностью. Композиты позволяют решить основную задачу материаловедения – создание материалов с заданными свойствами. Наглядным примером композита является железобетон (металлическая основа заполнена бетоном, цементом). Основой композита является пластическая матрица, она связывает наполнитель и определяет форму изделия, его монолитность, электротехнические и радиотехнические свойства, геометричность, химическую стойкость. В качестве матрицы применяют металлы (Al, Mg и их сплавы), полимеры (эпоксидные смолы, полиамиды, керамику). Наполнители играют роль упрочнителей, определяют модуль упругости, твердость композита, а иногда их тепловые, электрические и магнитные свойства. В качестве наполнителя может быть тонкая проволока (d = n мкм) из высокопрочной стали, W, Ti, и стеклянные, полиамидные волокна на основе оксидов, корбидов н т.д. Для композитов характерна высокая прочность, жесткость, коррозионная стойкость, жаропрочность, термическая стабильность.

Примеры композиционных материалов на неметаллической основе:

Наполнитель		Матрица		Композит
Бумага	+	Полимер	=	Гетинакс
Ткань	+	Полимер	=	Текстолит

Берется металлический лист толщиной 0,3 – 1,2 мм и с одной или двух сторон покрывается полимером толщиной 0,05 – 1 мм. Такой материал обладает электроизолирующими свойствами, не расслаивается, не коробится при штамповке, сварке, металлопластичен, применяется для изготовления кузовов автомобиля, корпусов холодильников, стиральных машин, телевизоров. Методы различного получения композитов:

- нанесение наполнителя матричным раствором;

- нанесение материала матрицы на волокна плазменным напылением, электрохимическим способом;

- прессование, спекание;

- введение тугоплавких наполнителей в расплавленный материал матрицы.