Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Uchebnoe_posobie_TPM.doc
Скачиваний:
480
Добавлен:
14.02.2015
Размер:
18.97 Mб
Скачать

5.4.1. Композиты с металлической матрицей

Для композитов с металлической матрицей характерны высокие значения прочностных характеристик, модулей упругости, вязкости разрушения, ударной вязкости. Эти материалы сохраняют стабильность своих характеристик в более широких температурных интервалах, чем материалы с полимерными матрицами; они обладают также высокой тепло- и электропроводностью, малой чувствительностью к тепловым ударам и поверхностным дефектам.

Металлические матрицы обладают высокой реакционной способностью в жидкофазном состоянии и высоким сопротивлением деформированию в твердофазном состоянии. Поэтому проблемы химической и механической совместимости для композитов этого типа весьма серьезны и требуют комплексного решения в направлениях выбора материалов матрицы и армирурующих компонентов, назначения технологии получения материала и изделия, конструирования изделия и т.д. Для конструкционных композитов преобладающими являются твердофазные процессы, когда матрица находится в состоянии высокой пластичности и ограниченной реакционной способности.

Для конструкционных композитов в качестве матриц преимущественно применяются алюминий, титан, магний и сплавы на их основе.

Алюминиевые матрицы имеют временное сопротивление от 60 до 750 МПа, обладают низкой плотностью, высокой пластичностью, хорошей технологичностью и т.д. В качестве матриц широко применяются технический алюминий АД1 и легированные сплавы: АМц, АМг2, АМг6, АД33, АВ, 1201, Д20, Д16, В95 и др.

Для повышения совместимости алюминиевой матрицы с различного типа волокнами на поверхность волокон наносят промежуточный слой (например: из карбида кремния или окиси алюминия). Для дополнительного упрочнения матрицы в ряде случаев применяют напыление матричного материала, в этом случае матрица формируется в результате высокоскоростного перемещения расплавленных мелких частиц, соударения их с поверхностью и высокоскоростной кристаллизации. При напылении в атмосфере воздуха при напылении образуются тонкие частицы окислов. Поэтому матрица в указанных условиях формируется в виде скопления тонкопластинчатых частиц размером 2 … 10 мкм, по границам которых наблюдаются сплошные либо дискретные тончайшие оксидные пленки, что существенно изменяет и структуру и свойства алюминиевых матриц.

Титановые и магниевые матрицы имеют перед алюминиевыми ряд достоинств (магниевые обладают меньшей плотностью, титановые сохраняют высокие прочностные свойства при повышенных температурах), однако по технологичности (особенно при горячем деформировании) они заметно уступают алюминиевым матрицам.

В качестве матричных составляющих применяются магниевые сплавы МА2-1, МА5, МА8 и другие с прочностью и пластичностью на уровне: В= 250 … 310 МПа,= 8 … 15%.

Титановые матрицы обладают удовлетворительной технологичностью при горячем деформировании, хорошей свариваемостью, способностью длительно сохранять высокие прочностные характеристики (В= 360 … 1050 МПа) при повышенных температурах (300 … 450ОС).

Армирующие материалы. Наиболее широко применяются - стальная нагартованная проволока, борные и угольные волокна, жгуты из вышеперечисленных материалов, ленты из угольных волокон и т.д.

Свойства композиционных материалов с металлической матрицей весьма разнообразны, но объединяет их то, что их можно подвергать обработке давлением как в горячем, так и в холодном состоянии и различным видам термической обработки (в основном это закалка и старение). Эти возможности позволяют получать различные полуфабрикаты на специализированных производствах и затем из них изготавливать, порой в полевых условиях, необходимые детали. К основным видам полуфабрикатов можно отнести следующие: листовые и трубчатые, получаемые послойной укладкой или намоткой армирующего материала с нанесением матричного материала; ленточные монослойные полуфабрикаты с плазменным напылением матричного материала; полуфабрикаты сплошного круглого или фигурного сечения с армирующими волокнами в виде жгутов, получаемые методом непрерывного литья или пропитки под давлением; полуфабрикаты, полученные размещением в полости формы волокон армирующего материала (с порошком матричного материала) с требуемой ориентацией, нагревом до температуры плавления матричного порошка и последующей опрессовкой.

Прочность некоторых композиционных материалов с металлической матрицей достигает величины более 2000 МПа. Например, у литого композита с алюмостальной матрицей, армированной жгутами из борных волокон В = 1550 … 2250 МПа.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]