3-Mavzu: metall matritsali va keramik kompozitsion materiallar va ulardan sanoatda foydalanish

3-Mavzu: METALL MATRITSALI VA KERAMIK KOMPOZITSION MATERIALLAR VA ULARDAN SANOATDA FOYDALANISH.

Dispersiya bilan mustahkamlangan MCM - bu ikkinchi moddaning nozik zarralari metall matritsada bir tekis taqsimlangan materialdir. Bunday materiallarda, yuklanganda, butun yuk matritsa tomonidan so'riladi, unda deyarli erimaydigan ikkinchi fazaning ko'plab zarralari yordamida plastik deformatsiyaga samarali qarshilik ko'rsatadigan struktura yaratiladi. Karbidlar, oksidlar, nitridlar va boshqalarning kichik, bir xil tarqalgan o'tga chidamli zarralari sun'iy ravishda dispersiya bilan mustahkamlangan MCMlarga kiritiladi, ular matritsa bilan o'zaro ta'sir qilmaydi va unda fazalarning erish haroratiga qadar erimaydi. To'ldiruvchi zarrachalar qanchalik kichik bo'lsa va ular orasidagi masofa qanchalik kichik bo'lsa, MKM kuchliroq bo'ladi. Tolali MCMda matritsa (ko'pincha plastik) yuqori quvvatli yoki yuqori modulli tolalar, sim va mo'ylovlar bilan mustahkamlanadi. Elyaf bilan mustahkamlangan konstruksiyalarning vazifasi matritsa materialining plastik deformatsiyasini bartaraf etish emas, balki u deformatsiyalanganda tolalarning yuklanishini ta'minlash va ularning yuqori mustahkamligidan foydalanishni ta'minlashdir. Tolali MCMni mustahkamlash bir o'qli, ikki va uch eksenli sxema bo'yicha amalga oshirilishi mumkin. Bunday materiallarning mustahkamligi va qattiqligi asosiy yukni ko'taruvchi mustahkamlovchi tolalarning xususiyatlari bilan belgilanadi. Armatura kuchning ko'proq o'sishini ta'minlaydi, ammo dispersiyani mustahkamlash texnologik jihatdan osonroqdir. Qatlamli MCMlar to'ldiruvchi va matritsa materialining ("sendvich" turi) o'zgaruvchan qatlamlaridan iborat. To'ldiruvchi qatlamlar turli yo'nalishlarga ega bo'lishi mumkin. Turli xil mexanik xususiyatlarga ega bo'lgan turli materiallardan tayyorlangan plomba qatlamlarini navbat bilan ishlatish mumkin. MCMlar matritsa materiallari asosida turli toifalarga bo'linadi. Metall matritsalar va mustahkamlovchi plombalarning eng ko'p ishlatiladigan turlari Jadvalda keltirilgan. 1.

Keramika kompozit materiallari (CCM) - bu matritsa keramikadan iborat bo'lgan materiallar va armatura metall yoki metall bo'lmagan plomba moddalaridan iborat.

Keramika materiallarini tolalar, shuningdek, metall va keramik dispers zarrachalar bilan mustahkamlash yuqori mustahkam kompozitlarni olish imkonini beradi.

Biroq, keramikani mustahkamlash uchun mos bo'lgan tolalar assortimenti manba materialining xususiyatlari bilan cheklangan. Ko'pincha metall tolalar ishlatiladi. Chiqib ketish qarshiligi biroz oshadi, lekin termal zarbaga qarshilik kuchayadi - qizdirilganda material kamroq yorilib ketadi, ammo materialning mustahkamligi pasaygan holatlar bo'lishi mumkin. Bu matritsa va plomba moddasining termal kengayish koeffitsientlarining nisbatiga bog'liq.

Metall tolali keramik kompozit materiallar issiq presslash orqali ishlab chiqariladi. Volfram, molibden, niobiy va po'latdan tolalar ishlatiladi. Kuchaytirilganda, yorilishdan keyin keramika yaxlitligini yaratishi va muddatidan oldin ishdan chiqish ehtimolini kamaytiradigan plastik to'r hosil bo'ladi. Biroq, CCMlar yuqori haroratlarda oksidlanishga nisbatan past qarshilikka ega.

Keramikani dispers metall zarralari bilan mustahkamlash yangi materiallarga olib keladi - chidamliligi, issiqlik zarbalariga chidamliligi va issiqlik o'tkazuvchanligi oshishi bilan keramik-metall (kermetlar). Ular kukunli metallurgiya usullari yordamida keramika kukunlari aralashmasini qayta ishlash orqali ishlab chiqariladi.

Sermetlardagi metall biriktiruvchi moddalar nikel, temir, kobalt va xrom kukunlaridir. +450...630 °C haroratda ishlash uchun Al203 (alyuminiy oksidi) asosidagi qotishmalar, +1000 °C dan yuqori bo'lmagan haroratlarda titan karbidiga asoslangan sermetlar, yuqori haroratlarda esa qotishmalarga asoslangan kompozitsiyalar qo'llaniladi. bor va kremniy karbidlari ishlatiladi.

O'tish metall boridlari (bormets) asosidagi sermetlar yuqori issiqlikka chidamliligi bilan ajralib turadi va raketa dvigatelining qismlarini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.

Sanoatda chang metallurgiya usullari bilan ishlab chiqarilgan magnit, g'ovak va kontaktli materiallar keng qo'llaniladi. Yuqori haroratli sermetlar gaz turbinalari uchun qismlar, elektr pechlari uchun armatura, raketa va reaktiv texnologiyalar uchun qismlarni tayyorlash uchun ishlatiladi. Qattiq aşınmaya bardoshli sermetlar kesish asboblari va qismlarini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.

Bundan tashqari, sermetlar texnologiyaning maxsus sohalarida qo'llaniladi - bular uran oksidi asosidagi yadro reaktorlarining yoqilg'i elementlari, tormoz qurilmalari uchun ishqalanish materiallari va boshqalar.

Seramika kompozit materiallari issiq presslash (pelletlash, keyin bosim ostida sinterlash) yoki slip quyish (tolalar matritsa materialining suspenziyasi bilan to'ldirilgan, quritgandan keyin ham sinterlanadi) bilan ishlab chiqariladi. Seramika materiallari yuqori erish nuqtasiga ega, asosan yuqori oksidlanish qarshiligiga ega.

Uglerod tolalari (oksidlar, karbidlar, silisidlar) bo'lgan keramik kompozit materiallar yuqori haroratda foydalanish uchun istiqbolli hisoblanadi.

Sermetlar

"Keramika - keramika" materiallari matritsa va plomba moddasining elastiklik moduli, kengayish koeffitsientlari va +2000 ° C gacha ishlash qobiliyatidagi engil farq tufayli katta umidga ega.

Sanoatda kubik bor nitridi (borazon, elboron) asosidagi juda qattiq materiallar ishlatilgan. Ular asosida qotishma geksanit yaratildi. Ushbu qotishmaning qattiqligi olmosning qattiqligidan oshadi va u bardosh bera oladigan harorat +1930 ° C ga etadi. Geksanit kesgich bilan ishlaganda mehnat unumdorligi 10 barobar ortadi.

Metall-keramika qattiq qotishmalaridan tashqari, mineral-keramika materiallari ishlatiladi. Ular sintetik shisha bilan birlashtirilgan metall oksidlari yoki sintetik minerallarning donalaridan iborat. Eng ko'p ishlatiladigan mikrolit. Uni ishlab chiqarish uchun magniy oksidi qo'shimchalari bilan korund (kristal alyuminiy oksidi) ishlatiladi.

Mikrolitlar

Mikrolitlar katta kimyoviy qarshilik, qattiqlik va bo'yoq qarshiligiga ega, ammo juda mo'rt. Mo'rtlik va past quvvat ularning qo'llanilish doirasini cheklaydi. Ular rangli metallardan tayyorlangan mahsulotlarni kesish chuqurligi kichik bo'lgan mahsulotlarni qayta ishlashda, po'lat va quyma temirdan yasalgan buyumlarni tugatishda samarali qo'llaniladi.

Shisha-keramika va uglerod-keramika kompozit materiallardan strukturaviy va issiqlikdan himoya qilish uchun ("Steklarm", "Gelarm", "Carbox" va boshqalar) foydalanish istiqbolli.

Kompozit materiallarni qo'llash sohalari juda ko'p. Aerokosmik, raketa va texnologiyaning boshqa maxsus sohalariga qo'shimcha ravishda ular energiya turbinalari qurilishi, avtomobilsozlik, tog'-kon sanoati, metallurgiya sanoati, qurilish va boshqalarda talabga ega. Ushbu materiallarni qo'llash doirasi doimiy ravishda o'sib bormoqda.