Композиционные материалы с металлической матрицей

В качестве металлической матрицы используют алюминий, магний, никель и их сплавы. Наполнителями служат высокопрочные волокна (волокнистые материалы) или тугоплавкие тонкодисперсные частицы.

Прочность волокнистых композиционных материалов определяется свойствами волокон. Поэтому их прочность и упругость должны быть значительно больше прочности и упругости матрицы.

Для упрочнения алюминия, магния и их сплавов применяют борные и углеродные волокна, имеющие высокие значения параметров прочности и модуля упругости, а также волокна из тугоплавких соединений (карбидов, нитридов, боридов и оксидов). Нередко используют в качестве волокон проволоку из высокопрочных сталей.

Для армирования титана и его сплавов применяют молибденовую проволоку, волокна сапфира, карбида кремния и борида титана.

Повышение жаропрочности никелевых сплавов достигается армированием их вольфрамовой или молибденовой проволокой. Металлические волокна используют и в тех случаях, когда требуются высокие тепло- и электропроводность. Перспективными упрочнителями для высокопрочных и высокомодульных волокнистых композиционных материалов являются нитевидные кристаллы из оксида и нитрида алюминия, карбида и нитрида кремния и карбида бора.

В отличие от волокнистых композиционных материалов в материалах с наполнителем из тугоплавких тонкодисперсных частиц матрица является основным несущим элементом.

Наиболее широко используют сплавы на основе алюминия — спеченные алюминиевые порошки (САП), состоящие из алюминия и дисперсных чешуек А1203. Содержание А1203 в САП-1 от 6 до 9 %, в САП-3 от 13 до 18 %. С увеличением содержания А1203 предел прочности повышается до 400 МПа, а относительное удлинение снижается до 3 %. Плотность этих материалов равна плотности алюминия. Они не уступают ему по коррозионной стойкости и даже могут заменять титан и коррозионно-стойкие стали, работающие при температуре 250—500 °С. По долговечности они превосходят деформируемые алюминиевые сплавы.

Большие перспективы использования имеют никелевые дисперсно-упрочненные материалы. Наиболее высокой жаропрочностью отличаются сплавы на основе никеля с содержанием 2—3 % двуоксида тория или двуоксида гафния. Широкое применение получили сплавы ВДУ-1 (никель, упрочненный двуокисью тория), ВДУ-2 (никель, упрочненный двуокисью гафния) и ВД-3 (матрица N1 + 20 % Сг, упрочненная окисью тория). Эти сплавы обладают высокой жаропрочностью. Дисперсно-упрочненные композиционные материалы, так же как волокнистые, стойки к разупрочнению при повышенных температурах и их продолжительности.

Область применения композиционных материалов не ограничена. Использование композиционных материалов обусловливает скачок в двигателестроении по такому показателю, как мощность, а также по массогабаритным показателям машин и приборов.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >