Metall asosidagi kompozitsion materiallar

Karbidli va nitridli metallokeramik materiallar tarkibi va xossalari
(1-jadval)

Marka	Tarkibi, %						Xossalari
	WC	TiC	Co yoki Ni	titan- nitri- di	bog‘- lov- chi	CrC		9, kg/m^3	o, MPa	NRa
BK3	97		3	-	-	_		1530	1200	89,5
T30K4	60	30	4	-	-	-		980	1000	92
KTHM	-	26	-	42	32	-		590	1750	87,5
KXH-40	-	-	40	-	-	60		700	700	90

Kremniy va aluminiy asosidagi metallokeramik materiallardan ichki yonuv dvigitel detallari yasaladi. 750°C da. Yumshatish bilan birga kiryalanadi: diametri d = 0,3,0.12; 0,05 mm li kiryalar («filera»).


Diametri 0,5 mm boMgan volfram simlarining xossalari.
(2-jadval).

Sim markasi	Harorat, S	Puxtalik, MPa	Uzoq muddatli puxtalik, 100 soat. MPa	Oqavchanlik chegarasi, 6410-5
VA	900	1320	630	760
W+ qo'shimcha	1000	1130	480	630
—«prisadka»	1100	-	350	470
Si02 vaAl	1200	740	330	380
VT-15	900	-	-	-
W+	1000	1200	660	830
2% Th02	1100	1090	440	600
	1200	850	410	520
BP-20	900	2670	1170	1950
W+	1000	2140	1060	1300
20% Re	1100	1990	420	690
	1200	1390	240	350

BP-20 ningpuxtaligi, uzoqmuddalipuxtaligi 1100°Cgachaanchayuqori. VT-15 esa 1200°Cdahamuzoqmuddatlipuxtaliginisaqlagan.
Molibden, volfram, tantaldanyasalgansimlaro‘zmustah- kamliklarini 1200-1500°Cdasaqlabturadi. Moiibdenli simlar ham shu yo‘sinda olinadi. Molibden volframga nisbatan ancha plastik. Past haroratda ishlanadi, volframga nisbatan (100—200°C) past haroratda. Molibden qo‘shimchasiz sovuq holda ham defor- matsiyanadi va 0,3 dan 0,02 mm gacha diametrli sim olinadi.Umuman, volframli va moiibdenli simlarni issiqbardosh kompozitsion materiallarni sinchlash uchun ishlatish maqsadga muvofiq bo‘ladi.
Volframning kamchiligi
1.metall-matritsa bilan kimyoviy aktivligi;
2.polimer-matritsa bilan adgeziya pastligi.
Yuqoridagi 2 kamchilikni yo‘qotish uchun tolaga metall va keramika qoplama beriladi.
Bo‘r tolasi. Diametri d = 12 mkm bo‘lgan, tozalangan va dastlab 1100— 1200°C gacha qizdirilgan volfram simiga gaz fazodan (Bci2 + H2) bo‘r o‘tirishi bilan bor tolasi olinadi. Natijada, o‘rtasi volfram bo‘ridi(WB; W2B5; WB4) hosil bo‘ladi: diametri 15—17 mkm. Buning atrofida polikristallik bo‘r joylashadi. Hosil bo‘lgan tola diametri hammasi bo‘lib 70—200 mkm bo‘ladi. 0‘rta o‘zagi puxtaligi umumiy tola puxtaligidan past boMadi. 0‘rta siqilgan, atrofi cho‘zilgan boiadi — bu kuchlanishga va darz ketishga olib keladi.Bo‘r tolalari bebah6 xossalarga ega: kam zichlik ( u =2600 kg/m³), yetarli darajadagi yuqori mustahkamlik (oь= 3500 MPa). Yung moduli 420 000 MPa da va erish harorati 2300°C. Bo‘r tolasi havoda 400°C da tez oksidlanadi. 500°C dan yuqorida matritsa — aluminiy bilan reaksiyaga kirishadi. Buni yo‘qotish va issiqbar- doshligini oshirish uchun tola yuzasi kremniy karbidi bilan 5 mkm qalinligida qoplanadi. Buning nomi borsiq. Yuqori haron ’a borsiqning puxtaligi bo‘r tolasinikidan yuqori bo‘ladi


4-rasm.Tolalar mustahkamligining haroratga qarab o‘zgarishi:
1 — tola bo'rdan yasalgan; 2 — bo'rdan yasalgan;
3 — kremniy karbididan yasalgan.


Ingichka tolada mikrodarzlar va g‘ovaklar kam bo‘ladi. Lekin, juda ingichkalari (ishlash va ishlatishda) tezroq uziladi. Shuning uchun o‘rtacha 5—15 mkm olinadi.Shisha tolalari arqon, ip, tasma, to‘qima, matolar ko‘rinishida kompozitlami sinchlash uchun ishlatiladi.Ipsimon kristallar (mo‘ylovlar). Karbidlar va kremniy nitridlari aluminiy oksidi va nitridlari hamda boshqa qiyin eriydigan birikmalarning ipsimon kristallari gaz fazasidan transport reaksivasi, piroliz reaksiyasi bilan cho‘ktirib («osajdenie») olinadi




5-rasm.Bug’- suyuqlik — kristall mexanizmi bo‘yicha kremniy kristallarining o‘sish sxemasi:
1 - bug‘; 2 - Au-Si eritmasining tomchisi;
3 - kremniyli yostiqcha; 4 - kremniy kristalli.
Tizim: bug‘ - suyuqlik - qattiq faza.
Kremniy karbidi ipsimon kristallari o‘sishi xlorisilan va uglevodorodlar hisobiga bo‘ladi:
SiC_I4+CH₄=SiC+4HCl;


CH₃SiC,₂=SiC+3HCl.
SAP ning 20°C dagi mexanik xossalari.
(3-jadval)

Markasiшр	AlOz;		°0,2	O	%E,
	% hajmi	MPa	MPa	MPa	MPa
SAP-1	6-8	300	200	7-9	67
SAP-2	9—12	320	230	4	71
SAP-3	13-17	400	340	3	76
D20		420	300	11	69

Duraluminiy-Al-Cu-Mg tizimidagi AI qotishmasi D20 ning xossalari toblash (535+—5)°C va 180°C da 124 soat ichida eskirishdan so‘ng. Bu sharoitda D20 ning mexanik xossalari SAP dan yuqori.
CAnning ilg‘orligi — yaxshi tomonlari 300°C dan yuqorida bilinadi, namoyon bo'ladi. Bu haroratda aluminiy qotishmalari o‘z puxtaliklarini yo‘qotadi.Dispersli mustahkamlangan qotishma o‘z xossalarini 0,8 T erish haroratigacha ushlab tura oladi, chunki puxtalangan zarra- chalarning termodinamik turg‘unligi katta. Kislorod aluminiyda erimaydi.
AI ₂ O₃ ning zarrachalari o‘zaro ta’sir qilaolmaydi, chunki oradagi aluminiy matritsa bunga yo‘l qo‘ymaydi. 500°C da defor- matsiyanadigangan qotishma D19 va D20 laming mustahkamligi aь= 1—5 MPa ni tashkil qiladi. CA—1 niki o_b = 80 MPa; SAP-

1. 
   niki oь =90 MPa; SAP-3 niki Oь= 120 MPa.
   

SAP laming fizik xossalari (elektr o‘tkazish, issiqlik o‘tkazish, termik kengayish koeffitsiyenti) AЬOz ning miqdoriga bog‘liq. AI2O3 ortishi bilan fizik xossalari pasayadi. Lekin SAP-3 ning elektr va issiqlik o‘tkazishi D19 va D20 larnikidan yuqori.
SAP qotishmalari issiq holda qoniqarli deformatsiyanadigan. SAP-1 sovuq holda ham deformatsiyanadigan. SAP oson qirqiladi; argon yoy va kontakt usullarida qoniqarli payvandlanadi.
SAP lardan yarimfabrikatlar chiqariladi: listlar, profillar, tru- balar, folga. SAP dan yasalgan detallar 300..500°C da bemalol ishlayveradi: kompressor, trubina, ventilator lopatkalari, porshen shtoklari. Issiq va kuch ostida ishlaydigan detallar usti SAP listlari bilan qoplanadi.
Bir o’lchamli to‘ldirgichli kompozitsion materiallar
Bu tipdagi kompozitsion materiallarda puxtalovchi komponent sifatida bir o‘lchamli elementlar ipsimon kristall, tola (sim) shaklida ishlatiladi. Tolalar va boshqa sinchlovchi elementlar matritsa vositasida bir bo‘lak qilib mahkamlanadi — qotiriladi. Matritsa tolalarni buzilishdan, zarb yeyishdan, uzilishdan saqlaydi. Matritsa kuchlanishni tolaga uzatadi. Agar bitta tola uzilsa, kuchni qayta taqsimlaydi. Bu yerda asosiy shart — tolalar matritsa bo‘ylab bir tekisda bo‘lingan bo‘lishi lozim.Kompozitsion xossalarga sinchlovchi tolalarning puxtaligi, mat- ritsaning bikrligi, matritsa bilan tola orasidagi bog‘liqlik mustah- kamligi ta’sir qiladi.
Tolalar bilan puxtalash
Matritsaga joylashgan tolalarning elastik moduli (K) matritsa materialining elastik moduli (E_m) dan katta bo‘lishi kerak: Ei >E_m.
Bu kompozitsiyaning mexanik xossalarining yuqori bo‘lishining asosiy va zaruriy shafti.Kompozitsion materiallar nazariyasi shuni taqozo qiladiki, tolalar butun matritsa bo‘yicha bir tekisda joylashgan bo‘lishi kerak.


VDU-1, VDU-2 plastik, shuning uchun turli harakatda har xil usullar bilan deformatsiyanadigan: bolg'alash, shtamplash, cho‘k- tirish, botirish.
Bir-biri bilan yuqori haroratli kavsharlash vositasida birlashtiriladi. Diffuzion payvandlashni ham qo‘llash mumkin.VDU-2, VDU-3 truba, chiviq, list, sim, folga sifatida chiqariladi. Bular, asosan, aviatsiya dvigatellari uchun ishlatiladi: lopatkalar, alanga stabilizatori, yonish kamerasi.
Bundan so'ng matritsa materialini tola bilan to'ldirish qiyin. Matritsa bilan tola bog'lanishi pasayib, ular bir-biriga nisbatan sirpanishi mumkin.
Puxtalovchi tolalaming matritsadagi kritik hajmi quyidagicha aniqlanadi:Kompozitsion materiallarning tola yo‘nalishi bo'yicha berilean kuch ta’siri ostida deformatsiyasi uch bosqichda o‘tadiBirinchi (I) bosqichda elastik deformatsiya bo‘ladi. Bu tolaga ham, matritsaga ham tegishli.
Ikkinchi (II) bosqichda matritsa elastik-plastik holatga o‘tadi, tolalar esa elastik deformatsiyanadigan. Bu holda elastik moduli bo‘ladi.

Uchinchi bosqichda matritsa to’la hajm bo’yicha mustahkamlanadi.

6-rasm.Cho‘zish diagrammasi:
1— tola; 2 — matritsa;3 - bir tomonga yo‘nalgan tolali kompozitlar uchun.
Simlar— eng arzon hammabop sinchlovchi material. Po‘lat va berilliydan olingan detallar uchun ishlatiladi. Volfram va molibdendan yasalgan simlar o‘rta hamda yuqori haroratda ishlatiladi.Hozirgi va o‘tda puxtalash uchun austenit, austenit-martensit, martensit klassidagi po'latdan olingan tola-simlar ishlatilmoqda.Austenit klassidagi(X18H9, X18H10T) po‘latlarni 92% ga qisib, kiryalab («volochenie») sim olinadi. Bunda puxtalik birdaniga ortib, plastiklik anchagina pasayadi. Turg‘un emas austenitning matrensitga aylanishini tezlashtirish uchun zagotovka sovuq (mi­nus) haroratgacha sovitiladi — bunga sovuqlayin ishlash («obra­botka xolodom») deyiladi.Martensit strukturali simning puxtaligi austenit strukturalik- nikidan 40—50% yuqori. Martensit klassidagi po‘latlar 30X13; H17H2; 13X14H3FA dan, ulami 950—1000°C da toblab (suvda yoki yog‘da), bo'shatib yuqori puxtalikdagi simlar olinadi. Masalan, 30X13 ning puxtaligi 2000 MPa ga yetadi.

Austenit va martensit klassidagi po'latlardan yasalgan sim 380— 400°C da puxtaligini yo'qotadi.Austenit-martenit klassidagi 20X15H5AM3 po‘lat puxtaligini 480—500°C da ham ushlab turadi. Sovuq holda kiryalash (80%) bilan uning puxtaligini ancha oshirish mumkin: 3200 MPa.Puxtalanish simning diametriga bog‘liq: diametr kichiklashishi bilan puxtalanish ortadi.