90. Композиционные материалы

Композиционные материалы (композиты) пред-

ставляют собой неоднородные системы, состоящие

из двух или более фаз.

Один из компонентов, обладающий непрерывнос-

тью по всему объему, является матрицей. Второй,

разделенный в объеме композиции, является арми-

рующим.

Матричными материалами могут быть металлы,

сплавы, термореактивные или термопластичные по-

лимеры, керамика или другое вещество. Армирующие

компоненты — это мелкодисперсные порош-

ки или волокнистые материалы различной природы.

По виду армирующего материала композиты делятся

на две основные группы — дисперсно-упрочненные

и волокнистые.

Структура дисперсно-упрочненного композици-

онного материала представляет собой металличес-

кую матрицу, в которой равномерно распределены

мелкодисперсные частицы второго компонента.

В промышленности нашли применение следующие

композиты:

1) на основе алюминия. Широко применяют в ави-

ационной промышленности композиты типа САП

(спеченный алюминиевый порошок), представляю-

щие собой алюминиевую матрицу, упроченную ок-

сидными частицами Al2O3;

2) на основе бериллия. Предназначены для дли-

тельной работы при высоких температурах;

3) на основе магния. Обладают низкой плотнос-

тью, высокой длительной прочностью и высоким со-

противлением ползучести;

4) на основе никеля и кобальта. Предназначены

для эксплуатации при высоких температурах — свы-

ше 1000°С;

5) волокнистые. Матрица армирована высокопрочными

волокнами — нитевидными кристаллами,

проволокой и др., воспринимающими нагрузку, за

счет чего и достигается упрочение композита. Их

свойства определяются природой материалов мат-

рицы и волокна, а также способами армирования;

6) стеклопластики. Применяют в авиационной

промышленности для изготовления баллонов высо-

кого давления;

7) органопластики — самые легкие композиты.

Используют в качестве облицовочного материала;

8) углепластики — наиболее перспективный вид

композитов. Применяют в авиационной и космичес-

кой технике, автомобилестроении;

9) боропластики. Используют в силовых конструк-

циях;

10) с углеродной матрицей. Применяют для теп-

ловой защиты дисков авиационных тормозов, хими-

чески стойкой аппаратуры;

11) с металлической матрицей (алюминиевой,

магниевой, титановой). Используют в авиационной

промышленности, в качестве жаропрочного материа-

ла.

91. Аб разивный материал

В качестве абразивных материалов (абразивов) ис-

пользуют природные и искусственные вещества, об-

ладающие высокой твердостью, т.е. карбиды, окси-

ды, нитриды, алмаз.

Абразивы предназначены для шлифования и поли-

рования самых разнообразных материалов. Выпол-

нение этих операций осуществляется абразивным

порошком в свободном состоянии, абразивным инс-

трументом (кругами, сегментами, брусками, шкур-

кой), в котором абразивные зерна соединены связкой

(органической, керамической, металлической), и пас-

тами, в состав которых, кроме абразивного порошка,

входят вязкие смазывающие вещества. Абразивные

порошки в зависимости от крупности, т.е. размера

зерен основной фракции, подразделяют на:

1) шлифзерно (2000—160 мк);

2) шлифпорошки (125—40 мк);

3) микропорошки (63—3 мк).

Наибольшее распространение в металлообработке

получили электрокорунд — Al2O3, карбид кремния —

SiC, СТМ — кубический нитрид бора — BN и алмаз.

Абразивная способность абразивов (оценивается

массой сошлифованного эталонного материала —

стекла при одинаковом расходе абразива) примерно

пропорциональна твердости (табл. 16).

Электрокорунд получают плавкой из бокситов или

глинозема. Выпускаются следующие разновидности:

нормальный, белый, легированный, монокорунд и

сферокорунд. Нормальный электрокорунд содер-

жит 92—96% Al2О3, его твердость 1900—2000 HV.

Применяют для изготовления кругов на органической

связке и паст, используемых для обработки углеро-

дистых незакаленных сталей, чугунов, цветных метал-

лов.

Белый электрокорунд содержит 97—99% Al2O3.

Твердость белого электрокорунда 2000—21000 HV.

Его применяют для изготовления кругов на органи-

ческой связке и паст, используемых для обработки

углеродистых, легированных, быстрорежущих ста-

лей.

Монокорунд используют для обработки труднооб-

рабатываемых сталей и сплавов. Из него изготавли-

вают круги на керамической связке и шлифовальную

шкурку.

Круги из легированных корундов рекомендуется

применять для обработки закаленных сталей с высо-

кой твердостью.

Инструмент из сферокорунда на различных связ-

ках используют для обработки мягких и вязких мате-

риалов: кожи, резины, пластмассы, цветных метал-

лов.

Карбид кремния применяют для обработки чугуна,

цветных металлов и неметаллических материалов.

Использование СТМ на основе алмаза позволяет

повысить производительность обработки и улучшить

качество обрабатываемых деталей.