40. Волокнистые композиционные металлические материалы.

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.

Композиционные материалы отличаются от обычных сплавов высокими значениями временного сопротивления и предела выносливости (на 50-100%), модуля упругости, коэффициента жесткости и пониженной склонностью к трещинообразованию. Применение этих материалов повышает жесткость конструкций при одновременном снижении ее металлоемкости.

41. Композиционные материалы на керамической матрице.

Керамическими называют композиционные материалы, в состав которых входят керамическая матрица и металлические или неметаллические наполнители. В качестве матриц используют оксиды металлов и безкислородные соединения – карбиды, бориды, нитриды, силициды. Например, силикатные матрицы SiO_2, алюмосиликатные (Al₂O₃ – SiO₂) алюмоборосиликатные и другие стекла; тугоплавкие оксиды ZrO₂, ВеO, Al₂O_3, MgO; нитриды Si₃N₄, бориды ТiB₂, карбиды ТiС, SiС и др.

Разработаны специальные технологии формирования ККМ, с помощью которых изготавливают износостойкие, жаропрочные, коррозионно-стойкие детали машин, тепловыделяющие элементы реакторов, режущий инструмент повышенной производительности.

Достоинства керамических композитов определяются, в первую очередь, свойствами матрицы. Керамические матрицы обеспечивают наиболее высокий уровень рабочих температур композиционных материалов. Керамика является химически и термически стойким материалом, имеет высокий уровень прочностных свойств на сжатие.

Недостатком абсолютного большинства керамических материалов является очень низкий уровень трещиностойкости. Попытки приблизить керамику по показателям вязкости к металлическим материалам привели к разработке керметов, т. е. материалов, имеющих комбинированную матрицу, полученную из порошков (более 50 % - керамика, а остальное - металл). Более эффективным является введение в керамическую матрицу металла в форме не порошка, а волокон. Одинаковая с керметами термостойкость у композитов с волокнистым упрочнителем достигается в случае, если объемная доля волокна в 3 раза меньше, чем объемная доля частиц металла в керметах.

Основными способами производства керамических композиционных материалов являются прессование со спеканием, горячее прессование и шликерное литье.