82. Классиф-ия композиционных материалов.(КМ)

Понятие композиционный материал должно удовлетворять след. Критериям: должна представлять собой объемное сочетание хотя двух хим. Разнородных материалов с четкой границей раздела между этими компонентами и иметь хар-ые свойства, кот . не имеет ни один из компонентов отдельности. Композит получают введением в основной материал(матрицу) опред. кол-ва другого с целью получения спец-ых свойств. Размеры компонентов от нескольких сотых долей микрона до нескольких мм.

Композиты подразделяются на: волокнистые, слоистые, дисперсионно упрочненные.

Компонент непрерывный в объеме – матрица, прерывистый – армирующий элемент. В зависимости от геом-ии и взаим-го расположения армир-х элементов свойства композитов могут быть изотропными и анизотропными.

По способу изготовлении: жидкофазными(пропитка полимером или жидким металлом; направленной кристаллизацией) и твердофазными(прессование, прокатка, экструзия, ковка, сварка взрывом, волочением, диф. сварка) методами получения., методами осаждения-напыления(матрица наносится на волокна и раствора солей, парогазовой фазой или плазмой), комбинированными(совмещение нескольких методов) методами

83. Жидкофазные методы получения композиционных материалов.

Выбор метода получения основан на анализе межфазного взаимодействия компонентов, хим. и мех. совместимости. Хим. совместимость- способность компонентов в условиях эксплуатации не образовывать хрупких хим. соед-ний, кот-ые разрушаются под действием внешней нагрузки. прочность связи опред-ся их хим. и мех. совместимостью по модулю упругости, коэф-ту термического расширения, пределу прочности и показателю пластичности.

Пропиткой волокон расплавленным металлом или термореактивными смолами получают изделия любой конфигурации без допол-ой мех. обработки.

Прочность связи компонентов опред-ся смачиванием поверх-ти армирующего элемента в жидкой матрице. Пропитку проводят при нормальном давлении.

Также получают методами направленной кристаллизации.

84. Твердофазные методы получения композиционных материалов.

Материал матрицы имеет форму порошка, фольги, листов, ленты. Волокна могут быть непрерывными, дискретными, в виде ткани и жгутов. Для получения КМ используют высокопроизводительные методы обработки давлением. Кроме волокон используются нитевидные кристаллы, полученные осаждением из газовой фазы. Волокна изгот-ся с аморфной(стекловолокно,Si-волокна), композиционной, кристаллической углеродной структурой.

в качестве мет. матрицы испол. сплавы Al,Mg,Co,Cu. Керамической матрице-оксиды Al,Mg,Zr, карбиды Ti,B,нитриды B.Основой полимерной матрицы явл-ся термореактивные смолы(эпоксидные, фенол-формальдегидные).

Для двухкомпонентных КМ, армированных непрерывными волокнами, прочность опред-ся по уравнению аддитивности.

Применение в КМах дискретных волокон требует создания условий, при которых волокна не вытягиваются из матрицы, а воспринимают нагрузку.

Прочность сцепления волокна и матрицы опред-ся длиной волокна, кот. должна превышать критическое значение.

85. Получение эвтектических, дисперсно-упрочненных и слоистых км.

Эвтектические КМ получают кристаллизацией из сплавов эвтектического состава, в кот. армирующей фазой служат ориентир-ые волокна или пластинчатые кристаллы, образованные в процессе направленной кристаллизации. . Направленная кристаллизация осуществляется перемещением расплава в зону охлажд. с постоянным температурным градиентом. Эвтектические КМ получают, создавая плоских фронт кристаллизации . Если объемная доля армирующей фазы менее 12% образ-ся волокнистая структура, если свыше 30% - пластинчатая. С ростом объемной доли армир. фазы прочность эвтек. материала повышается. Изготовляется на основе Al,Ni,Co.

применяют для изгот. высокопрочных проводов, крепежа, лопаток.

Дисперсно-упрочненные КМ. Их относят к классу порошковых. Упрочняющей фазой явл-ся дисперсные частицы(нитриды,карбиды,оксиды) Методы получения : мех. и хим. смешивание порошков, поверхностное или внутреннее окисление, мех. легирование. Поверхностное окисление мет. упрочнителя осущ-ся при распылении жидкого металла в контролируемой окис. атмосфере. Внутреннее окисление заключается в контролируемом окислении порошков, низколегированных тв.растворов.

Окисляется компонент , имеющий больше сродство к кислороду, при t , обеспечивающее необходимую скорость диффузии кислорода. Средний размер упроч-щей фазы 0,01-0,02 микрона.

Высокопрочные изделия получают спеканием при нагреве до температур 0,7-0,9 t(плав) и выдержке в защитной атмосфере или вакууме.

Горячее прессование осущ-ся при t=0,5-0,8 tплав матричного металла.

Дисперсно-упроч. КМ используют для изготовления изделий, работающих при повышенных t.

Слоистые КМ

Получают в виде листов, труб, прутков, лент. Изготавливают прессованием, прокаткой, волочением, центробежным литьем, диффузионной сваркой, пайкой и склеиванием исходных материалов.

Соед. по большей площади контакта. Требуют при жидкофазном методе: высокой смачиваемости компонентов; при тв. фазном – определнного давления и t для протекания диффузионных процессов.

Необходимо очистить поверхность от загрязнений.

Слоистые КМ применяют для изготовления биметаллического инструмента,высокопрочных и корроз. стойких мат.