46. Композиционные материалы на неорганической матрице. Классификация композиционных материалов на неорганической матрице. Структура и свойства. Области применения.

Композиты с матрицами на основе неорганических веществ, которые широко распространены в природе или могут быть получены путем переработки природных материалов с применением достаточно простых технологий, являются перспективным конструкционным материалом. Типичными представителями неорганических связующих КМ являются силикаты, керамика, нитриды, бориды, карбиды. Интерес к ним вызван не только доступностью сырья, но и высокой прочностью атомных связей в молекулах этих связующих. В качестве наполнителей используют высокопрочные волокна, сетки, порошковые частицы. Наибольшее применение в машиностроении нашли керамические композиционные материалы (ККМ), созданные на основе оксидов металлов и безкислородных соединений – карбидов, боридов, нитридов, силицидов. Разработаны специальные технологии формирования ККМ, с помощью которых изготавливают износостойкие, жаропрочные, коррозионно-стойкие детали машин, тепловыделяющие элементы реакторов, режущий инструмент повышенной производительности. Неорганические полимеры подразделяют на две группы. В первой из них макромолекулы состоят из гомоатомных (т.е. образованных одинаковыми атомами) цепей. Во второй макромолекулы имеют гетероатомную структуру, т.е. представляют собой комбинацию разных атомов.

47. Антифрикционные композиционные материалы. Классификация по типам и областям применения. Достоинства и недостатки.

Антифрикционными называются материалы с низким коэффициентом трения. Основными антифрикционными материалами являются серые чугуны, бронзы, баббиты, материалы на основе полимеров и металлических порошков с твердыми смазками. Основное требование к структуре антифрикционных материалов ее специфическая “неоднородность” – мягкая структура, в которую вкраплены твердые и мягкие включения. Мягкие составляющие вырабатываются и смазывают вал, твердые - его удерживают.

В конструкциях с парой трения - скольжением применение имеют баббиты -антифрикционные сплавы олова и свинца с медью и сурьмой с низким коэффициентом трения.

Существуют баббиты оловянные и свинцовые ГОСТ 1320 - 74 и кальциевые ГОСТ 1209 - 78.

Оловянные баббиты содержат кроме олова, 8 - 10 % сурьмы и 3...6 % меди. Марки Б88, Б83, Б83С (1% Pb). Цифры содержание олова в %. Оловянные баббиты используют для изготовления подшипников, работающих преимущественно в тяжелых условиях и при больших окружных скоростях. Свинцовистые баббиты содержат дополнительно Sb, Sn, Cu, а отдельные марки - Ni, K, Al. Б16, БН, БС6, БКА, БК2.

В композиции вводят различные добавки - фтористый кальций, графит, турбостратный нитрид бора, обладающие смазывающими и противозадирными свойствами. Сформированная спеканием пористая структура позволяет в поровых каналах удерживать масла и жидкие смазки. Все это делает их наиболее эффективными материалами для замены дорогих бронзовых и баббитовых металлических антифрикционных сплавов. Среди неметаллических материалов для изготовления деталей пар трения применяют гетинакс и текстолит. Структура их включает твердые нити или пленки армирующей фазы, например, стеклянных волокон, которые позволяют работать текстолитам в паре трения со сталью.

Антифрикционные спеченные материалы используются для изготовления деталей узлов трения (подшипников скольжения, распорных втулок, колец. торцевых уплотнений, шайб, подпятников, поршневых колец и др.) Введение в состав спеченных антифрикционных материалов веществ, играющих роль твердой смазки, присадок, повышающих прочностные свойства материала, а также наличие пор, которые после операции спекания пропитываются смазочными жидкостями, увеличивает срок службы деталей в 2...10 раз. В качестве присадок применяют графит, сульфиды. фториды, фторопласты, иногда оксиды. Универсальность метода порошковой металлургии позволяет создавать композиционный материал со строго заданными свойствами для конкретных условий работы. Антифрикционные материалы промышленность изготавливает на основе меди, железа и их сплавов. Кроме материалов на основе меди и железа для авиации и кораблестроения применяют спеченные материалы на основе алюминия и никеля.

Полуфабрикаты из антифрикционных материалов выпускаются в виде готовых изделий, а также для экономии цветных металлов (меди и олова) на стальных компактных подложках-биметаллические полуфабрикаты.