44 Армированные керамические композиционные материалы.

Армированные ККМ содержат усиливающие элементы (арматуру) чаще всего, волокнистые, расположенные в матрице произвольно или ориентировано. В качестве арматуры применяют проволоку и сетки различного плетения на основе углеродистых, нержавеющих и мартенситостареющих сталей. Высокопрочные материалы армируют проволокой из титана, бериллия, вольфрама, молибдена. Широко используют наполнение ККМ волокнами на основе бора, карбида кремния, борсика (В/SiС), углеродными и стеклянными. Развивается технология получения керамических волокон, которые применяют в качестве компонентов теплозащитных и жаропрочных ККМ. Сырьем для таких волокон обычно служат Al₂O₃, TiC, Al₂O₃Cr₂O₃, SiO₂. Все чаще применяют армирование ККМ нитевидными кристаллами, которые получены направленной кристаллизацией Al₂O₃, SiC, AlN, TiO₂ и других соединений.

Армированные ККМ имеют более высокие прочностные характеристики и иной механизм разрушения. Препятствием для роста трещин служат многочисленные поверхности раздела матрица-арматура. Процесс разрушения волокнистого ККМ состоит из стадий разрыва адгезионных связей на границе матрица-волокно, разрушения матрицы, волокон и извлечения волокон. Расположение армирующих волокон влияет на распределение напряжений в композите и направление развития трещин в керамической матрице. Типичным представителем этого развивающего класса ККМ является разработанный в Японии трещиностойкий спеченный композит, который состоит из карбидных (SiC) волокон диаметром порядка 10 мкм, соединенных углеродными прослойками. В отличие от обычной керамики он не хрупок, имеет предел прочности при растяжении поперек волокон 600 МПа в диапазоне температур до 1600^оС, низкую плотность (3200 кг/м³) и высокую теплопроводность при температурах выше 1000^оС. Материал применяют для изготовления лопаток газотурбинных двигателей, где наиболее полно реализуется его высокая жаростойкость, а сравнительно низкая удельная масса обусловливает снижение напряжений, возникающих в турбине под действием центробежных сил.

45. Эвтектические керамические композиционные материалы.

Эвтектические ККМ, чаще всего, металл-оксидные, формируются в процессе направленной кристаллизации эвтектик. Они состоят из керамический матрицы, в которой распределены выращенные в ней армирующие монокристаллы металла. Эвтектические ККМ более устойчивы при повышенных температурах, чем дисперсные. В отличие от обычных композиционных материалов, эвтектические получают за одну операцию. Направленная ориентированная структура может быть получена на уже готовых изделиях. Форма образующихся кристаллов может быть в виде волокон или пластин. Способами направленной кристаллизации получают композиционные материалы на основе алюминия, магния, меди, кобальта, титана, ниобия и других элементов, поэтому они используются в широком интервале температур. Структура и свойства эвтектических ККМ зависят не только от природы компонентов и соотношения фаз в эвтектике, но не в меньшей мере от состава газовой среды в кристаллизационной печи и от градиента температуры на границе твердая фаза-расплав.