Получение эвтектических композитных материалов (экм)

ЭКМ- называют материалы, полученные кристаллизацией сплавов, эвтектического состава, в которых армирующий фазой служат ориентированные волокна или пластинчатые кристаллы, образованные в процессе направленной кристаллизации. Направленную кристаллизацию осуществляют перемещением расплава в зону охлаждения с постоянным температурным градиентом, при этом создается плоский фронт кристаллизации. Если объемная доля армирующей фазы меньше 12% образуется волокнистая структура, если 32% то пластическая, а между смешанная. С ростом объемной доли прочность композита аддитивно повышается. Эвтектические композиты изготавливают на основе Al,Ni,Co. Высокопрочные эвтектические композиты имеют совершенную структуру, стабильную до температуры плавления эвтектики.

Их применяют для изготовления высокопрочных электрических проводов, лопаток, крепежа выключателя.

27Пайкой называют процесс неразъемного соединения заготовок без их расплавления путем смачивания поверхностей жидким припоем с последующей его кристаллизацией. Образование соединения без расплавления основного металла дает возможность распаять соединение при необходимости.

По прочности паянные соединения уступают связным.

Прочность сцепления зависит от физико-химических и от диффузных процессов., протекающих между припоем и основным металлом , и определенными прочностными свойствами припоя.

Типы паянных соединений:

Нахлестные, стыковые, тавровые, косые, условно соприкасающиеся. По условиям заполнения зазора м/у деталями пайку разделяют на капиллярную и некапиллярную.

При капиллярной пайке припой заполняет зазор.

Соединение образуется в результате взаимодействия основы с жидким припоем с последующей кристаллизацией припоя. По механизму образования шва капиллярную пайку подразделяют на диффузионную, контактно-реактивную и реактивно-флюсовую.

При диффузионной паке соединение образуется за счет взаимной диффузии компонентов припоя и паянных металлов. При этом возможно образование твердых растворов или хрупких тугоплавких соединений.

При диффузионной пайке необходима длительная выдержка обеспечения возможности диффузии атомов.

При контактно-реактивной пайке м/у соединенными деталями или соединенными деталями и прослойкой из промежуточного Ме в результате контактного плавления образуется сплав, который заполняет зазор и при кристаллизации формирует полное соединение.

При реактивно-флюсовой пайке припой образуется за счет вытеснения м/у основным металлом и флюсом:

(Zn-припой.)

К некапиллярным способам относят пайку-сварку и сварку-пайку.

При пайке-сварке соединение образуется также, как и при сварке плавлением, только в качестве присадочного материала применяется припой.

При сварке-пайке соединяют разнородные материалы с применением местного нагрева.

Более легкоплавкий Ме при достижении температуры плавления расплавляется и выполняет роль припоя. Наиболее широко применяются капиллярные методы и пайка-сварка. Припой должен хорошо растворять осн. Металл, обладать смачивающей способностью, но быть дешевым.

Припой представляют, как правило сплавы цветных металлов сложного состава.

По температуре плавления разделяются на 4 группы:

1. Особо легкоплавкие

2. Легкоплавкие

3. Среднеплавкие

4. Тугоплавкие

К особо легкоплавким относятся олово, свинцовые припои. К среднеплавким и тугоплавким относятся преимущественно сплавы на основе меди.

Флюсы применяют для очистки поверхностей паянного материала, а также для уменьшения поверхностного натяжения и улучшения растекания и смачиваемости жидкого припоя.

Флюс ( кроме реактивно-флюсовой пайки) не должен химически взаимодействовать с припоем. флюса должна быть равна припоя. Флюсы могут быть твердыми пастообразными и жидкими.

Способы паки.

Способы классифицируют в зависимости от источников нагрева.

Пайка в печах.

Припой заранее закладывают в узлы. На места пайки наносят флюс. Всю систему помещают в печь . Консистенцию нагревают до

(т.е до припоя), припой расплавляется, заполняя при этом зазоры м/у соединенными деталями. Процесс длится несколько часов. При этом происходит равномерный нагрев соединенных деталей без их заметной деформации.

Индукционная пайка

Через индуктор поступают ТВЧ. В результате чего место пайки нагревается до необходимой температуры. Для предохранения от окисления процесс производят в вакууме или замкнутой среде, применяя флюсы.

Пайка нагружением

Выполняется в ваннах с расплавленными солями или припоем. Температура ванны составляет 700-800С. НА паянную поверхность, предварительно очищенную наносят флюс. М/у кромками или около места соединения размещают припой. Детали скрепляют и погружают в ванну . Соляная ванна предохраняет место пайки от окисления.

Поверхность, не подлежащая пайке предохраняют от контакта с припоем обмазкой и графитом с добавками извести. Пайку применяют для деталей сложных поверхностей из стальных, медных и алюминиевых сплавов.

Газоплазменная пайка

Заготовки нагревают и припой расплавляют газосварочными плазменными горелками или паяльными лампами. В качестве газов применяют природные газы, водород или пары керосина. При использовании газового пламени примой можно заранее помещать в место пайки или водить вручную в процессе пайки.

НА место пайки предварительно наносят флюс обычно в виде жидкой пасты, разведенной водой или спиртом. При пайке паяльником основной металл нагревают и припой расплавляется за счет теплоты аккумулируемой в паяльнике, который перед пайкой нагревают

28

29

30 Понятие композиционного материала должно удовлетворять следующим требованиям:

Композиция должна представлять собой объемное сочетание хотя бы двух химически разнородных материалов с четкой границей раздела между этими компонентами и характеризоваться свойствами, которых не имеет ни один из ее компонентов в отдельности. Композицию получают путем введения в основной материал(матрицу) определенного количества другого материала для получения специальных свойств.

Размер частиц компонентов может колебаться от нескольких сотых микрона до нескольких миллиметров и даже больше. Как правило процесс получения композиционного материала технологически совмещен с процессом получения изделия. Физико-химические свойства композиционного материала могут меняться в широких пределах в зависимости от концентрации компонентов их геометрических параметров, ориентации, а также технологии изготовления.

Классификация композиционных материалов

Сравнительно пластичный компонент основы, непрерывный в объеме композиционного материала, называется матрицей. Более прочный, прерывистый компонент называется армирующим элементом. В зависимости от геометрии армирующего элемента и их взаимного расположения, свойства композиционного материала м/б изотропными и анизотропными.

Матрица связывает композицию в монолит, придает ей форму и служит для передачи внешних нагрузок армирующим элементам. Ведущую роль в упрочнении композиционного материала играют армирующие элементы, которые часто называют упрочнителями . Как правило это материалы с высокой прочностью и модулем упругости. По геометрии армирующего элемента композиционные материалы подразделяют на дискретно-упрочненные, волокнистые, слоистые.