- •Раздел I
- •Лекция № 2 Тема «антифрикционные материалы. Классификация, основные типы и области применения»
- •Введение.
- •Раздел II
- •Композиционные материалы
- •Лекция № 1
- •Тема: «особенности строения и свойств композиционных материалов»
- •Классификация композиционных материалов
- •Композиционные материала на полимерной матрице (кпм)
- •Наполненные пластики
- •Армированные пластики
- •Слоистые армированные пластики
- •Лекция № 2 Тема: « композиционные материалы на металлической матрице»
- •Лекция № 3 Тема: «композиционные материалы на керамической матрице»
- •Композиционные материалы на керамической матрице
- •Углерод-углеродные композиционные материалы
- •Лекция № 4 Тема: «технология получения и переработки композиционных материалов»
- •Классификация способов изготовления композиционных материалов
- •Технология получения км жидкофазными методами Получение изделий из композиционных материалов методом контактного формования и напыления
- •Формование изделий из композиционных материалов под давлением
- •Метод намотки
- •Метод центробежного формования
- •Пултрузия
- •Технология получения км твердофазными методами
- •Технология формирования волокнистых кмм
- •Горячее прессование волокнистых кмм
- •Прокатка волокнистых кмм
- •Метод совместной вытяжки
- •Метод экструзии
- •Высокоскоростная сварка листовых кмм
- •Технология изготовления дисперсно-упрочненных км
- •Горячая прокатка и ковка порошков в оболочках
- •Прессование порошков взрывом
- •Горячее прессование порошков
- •Диффузионная сварка
- •Спекание порошковых композиционных материалов
- •Технология и условия получения эвтектических км
- •Технология изготовления слоистых км
- •Слоистые пластики
Слоистые армированные пластики
Текстолиты – материалы, формируемые из слоёв ткани, пропитанной термореактивной синтетической смолой.
Дублированные пластики – слоистые материалы, состоящие из листов полиэтилена, полипропилена и других термопластов, соединённых подслоем на основе ткани, химически стойкой резины, нетканых волокнистых материалов и т.п.
Линолеум – полимерный рулонный материал для покрытия полов – представляет собой многослойный или на тканевой основе КПМ, содержащий алкидные смолы, полвинилхлорид, синтетические каучуки и другие полимеры.
Гетинакс – слоистый пластик на основе бумаги, пропитанной термореактивной синтетической смолой.
Металлопласт – конструкционный материал, состоящий из металлического листа, снабженного с одной или двух сторон полимерным покрытием из полиэтилена, фторопласта или поливинилхлорида.
Древесно-слоистые пластики – материалы, получаемые «горячим» прессованием заготовок из древесины (шпона), пропитанных синтетическими термореактивными смолами.
Лекция № 2 Тема: « композиционные материалы на металлической матрице»
Композиционные материалы на металлической матрице.
Дисперсно-упрочненные материалы на металлической матрице.
Композиционные металлические материалы, формируемые спеканием.
Эвтектические композиционные металлические материалы.
Волокнистые композиционные металлические материалы.
Композиционные материалы на металлической матрице
Номенклатуру КММ делят на три основные группы:1) дисперсно-упрочненные материалы, армированные частицами, в том числе псевдосплавы, полученные методом порошковой металлургии; 2) эвтектические композиционные материалы – сплавы с направленной кристаллизацией эвтектических структур; 3) волокнистые материалы, армированные дискретными или непрерывными волокнами.
Дисперсно-упрочненные материалы
Если в металлической матрице КММ распределены частицы упрочняющей фазы размером 1…100 нм, занимающие 1…15% объема композита, матрица воспринимает основную часть механической нагрузки, приложенной к КММ, а роль частиц сводится к созданию эффективного сопротивления перемещению дислокаций в материале матрицы. Такие КММ характеризуются повышенной температурной стабильностью, вследствие чего их прочность практически не снижается вплоть до температур (0,7…0,8) Тпл, где Тпл – температура плавления матрицы. Материалы этого типа подразделяют на две группы: материалы, формируемые спеканием, и псевдоматериалы.
М а т е р и а л ы, ф о р м и р у е м ы е с п е к а н и е м, содержат мелкодисперсные частицы оксидов, карбидов, нитридов и других тугоплавких соединений, а также интерметаллидов, которые при формировании КММ не плавятся и не растворяются в матрице. Технология формирования изделий из таких КММ относится к области порошковой металлургии и включает операции получения порошковых смесей, их прессования в форме, спекания полученных полуфабрикатов, деформирования и термообработки заготовок.
Материалы на матрице из алюминия. Нашедшие применение КМ с алюминиевой матрицей в основном армируют стальной проволокой, борными и углеродными волокнами В качестве матрицы используют как технический алюминий (например, АД1), так и сплавы (В95, Д20 и др.).
Дисперсно – упрочненные стали содержат в качестве упрочняющих компонентов оксиды: Аl2O3, TiO2, ZrO2 и др
КММ на матрице из кобальта в качестве дисперсной добавки содержат оксид тория, на матрице из магния – собственные оксиды.
Материалы на основе меди, упрочненные оксидами, карбидами, нитридами, приобретают жаростойкость, которая сочетается с высокой электропроводностью медной матрицы. Такие КММ используются для изготовления электрических контактов, электродов для роликовой сварки, инструментов для искровой обработки и т.д.
КММ на основе никеля, наполненные оксидом тория и оксидом гафния, предназначены для работы при температурах выше 1000 оС и используются в авиастроении, энергомашиностроении, в космической технике.
П с е в д о с п л а в – дисперсно-упрочненные КММ, состоящие из металлических и металлоподобных фаз, не образующих растворы и не вступающих в химические соединения. Технология формирования псевдосплавов относится к области порошковой металлургии. Заключительными операциями получения псевдосплавов является пропитка либо жидкофазное спекание формовок.
Пропитка заключается в заполнении пор формовки или спеченной заготовки из тугоплавкого компонента расплавом легкоплавкого компонента псевдосплава. Пропитку осуществляют, погружая пористую заготовку в расплав.
Номенклатура псевдосплавов включает преимущественно материалы триботехнического назначения.
Псевдосплавы на основе вольфрама W – Cu и W – Ag сочетают высокую твердость, прочность и электропроводность. Они применяются для изготовления электрических контактов. Такое же назначение имеют псевдосплавы на основе молибдена (Мо – Cu) и никеля (Ni – Ag) и др.
Э в т е к т и ч е с к и е КММ – сплавы эвтектического или близкого к нему состава, в которых армирующей фазой служат ориентированные волокнистые или пластинчатые кристаллы, образовавшиеся в процессе направленной кристаллизации металлической матрицы.
Технология формирования эвтектических КММ состоит в том, что образец вытягивают из расплава с постоянной скоростью, подвергая его непрерывному охлаждению. Форма фронта кристаллизации зависит от скорости вытяжки и условий теплообмена, регулируемых с помощью элементов конструкции кристаллизатора.
В о л о к н и с т ы е м а т е р и л ы. Технология формирования волокнистых КММ включает методы прессования, прокатки, совместной вытяжки, экструзии, сварки, напыления или осаждения, а также пропитки.
«Горячим» прессованием (прессованием с нагревом) получают КММ, исходным материалом матрицы которых служат порошки, фольги, ленты, листы и другие металлические полуфабрикаты. Их и армирующие элементы (проволоку, керамические, угольные или другие волокна) в определенном порядке укладывают на плиту пресса или в форму а затем прессуют при нагревании на воздухе или в инертной атмосфере.
Методом прокатки перерабатывают те же компоненты, что и прессованием.
Метод совместной вытяжки заключается в следующем. В заготовке из матричного металла высверливают отверстия, в которые вставляют армирующие прутки или проволоку. Заготовку нагревают и производят ее обжатие и волочение, которое завершают отжигом.
Методом экструзии изготавливают изделия в виде прутков или труб, армированных непрерывными и дискретными волокнами. Исходным материалом матрицы являются металлические порошки,
Н о м е н к л а т у р а волокнистых КММ включает множество материалов на матрицах из алюминия, магния, титана, меди, никеля, кобальта и др.