Materialet e përbërë në një matricë metalike. Materialet e përbërë me një matricë metalike të përbërë me një matricë metalike

Materialet e përbërë përbëhen nga një matricë metalike (më shpesh A1, MG, NI dhe lidhjet e tyre), fibra të forta të forta (materialet fibroze) ose grimcat refraktare të shpërndara të imëta, metalet kryesore jo të tretshme (materialet e forta të shpërndara). Matrica metalike lidh fibrat (grimcat e shpërndara) në një numër të plotë të vetëm. Fibra (grimca të shpërndara) plus një bandë (matricë) që përbëjnë

Fik. një

1 - Materiali i kokrri (i shpërndarë) (L / d - i): 2 - material diskrete fibroze; 3 - material i përbërë vazhdimisht fibroze; 4 - vendosjen e vazhdueshme të fibrave; 5 - hedhjen dy-dimensionale të fibrave; 6,7 - Vëllimi hedhjen fibra

ose një përbërje të ndryshme, mori një emër materialet e përbërë (Figura 196).

Materiale fibroze të përbërë.

Në Fig. 196 tregon skemat e përforcimit të materialeve fibroze të përbërë. Materialet e përbërë me një eksipient fibroz (një plotësues) sipas mekanizmit përforcues ndahen në diskrete, në të cilat raporti i gjatësisë së fibrave në diametër l / d "10-tl03, dhe me fibra të vazhdueshme, në të cilën l / D \u003d CO. Fibrat diskrete janë të vendosura në matricën caotikisht. Diametri i fibrave nga fraksioni i qindra mikrometrave. Sa më i madh gjatësia e gjatësisë në diametër fibre, aq më i lartë shkalla e forcimit.

Shpesh është materiali i përbërë struktura e shtresuarnë të cilën çdo shtresë është përforcuar nga një numër i madh i fibrave paralele të vazhdueshme. Çdo shtresë gjithashtu mund të përforcohet nga fibrat e vazhdueshme të endura në pëlhurë, e cila është forma origjinale, në gjerësinë dhe gjatësinë e materialit përkatës përfundimtar. Shpesh fibrat janë derdhur në struktura tre-dimensionale.

Materialet e përbërë ndryshojnë nga lidhjet konvencionale rezistenca më e lartë dhe kufijtë e qëndrueshmërisë (50-100%), moduli elastik, koeficienti i ngurtësimit (Ely) dhe një tendencë e reduktuar për të plasaritur. Përdorimi i materialeve të përbërë rrit ngurtësinë e strukturës duke reduktuar konsumin e saj metalik.

Tabela 44.

Vetitë mekanike të materialeve të përbërë në bazë metalike

Forca e materialeve të përbërë (fibroze) përcaktohet nga vetitë e fibrave; Matrica në thelb duhet të rishpërndajë tensionet midis elementeve përforcuese. Prandaj, forca dhe moduli i elasticitetit të fibrave duhet të jetë dukshëm më i madh se forca dhe moduli i elasticitetit të matricës. Fibrat e ngurtë përforcuese perceptojnë tensionet që dalin në përbërjen gjatë ngarkimit, japin forcë dhe ngurtësi në drejtim të orientimit të fibrave.

Për forcimin e aluminit, magnezit dhe lidhjeve të tyre, përdoren struktura të mërzitshme (rreth b \u003d 2500 - * - 3500 MPA, E \u003d. 38h-420 GPA) dhe karboni (st b \u003d 1400-G-3500 MPA, E. Fibrat 160-b450 GPA), si dhe fibrat e përbërë nga komponimet refraktare (karbide, nitride, boride dhe oksidet) që kanë forcë të lartë dhe modul të elasticitetit. Kështu, fibra karabit silic me një diametër prej 100 μm kanë st in \u003d 2500- * t3500 MPA, E. \u003d 450 GPA. Shpesh përdorin tela çeliku me forcë të lartë si një fibër.

Për përforcimin e titanit dhe lidhjeve të saj, tela molibden, fibra safir, karabit silic dhe titan bordi.

Një rritje në rezistencën e nxehtësisë së lidhjeve të nikelit arrihet nga përforcimi i telave të tyre tungsten ose molibden. Fibrat metalike përdoren në rastet kur kërkohet përçueshmëri e lartë termike dhe përçueshmëri elektrike. Hardensorët e ardhshëm për materialet e forta dhe të larta të përafruara janë kristale filamentous nga oksidet dhe nitride alumini, karabit dhe silikon nitride, karabit bor, etj, duke pasur një b \u003d 15,000 G-28 000 MPA dhe E. \u003d 400 - * - 600 GPA.

Në tab. 44 Janë dhënë vetitë e disa materialeve fibroze të përbërë.

Materialet e përbërë në një bazë metalike kanë forcë të lartë (St në, A_ X) dhe të ngrohtë, në të njëjtën kohë ata janë të vegjël. Megjithatë, fibrat në materialet e përbërë zvogëlojnë shpejtësinë e përhapjes së çara, që dalin në matricë, dhe pothuajse tërësisht përjashtojnë një papritur

Fik. 197. Varësia e modulit elastik E (a) dhe rezistencë të përkohshme në lidhje me (b) materiale të përbërë boroalumin gjatë (/) dhe të gjithë (2) Akset e përforcimit nga përmbajtja e fibrave pjesa më e madhe

shkatërrim i brishtë. Një tipar dallues Materialet e përbërë fibroze uniaxial janë anisotropy vetitë mekanike Së bashku dhe në të gjithë fibrat dhe ndjeshmërinë e ulët ndaj koncentrave të tensionit.

Në Fig. 197 tregon varësinë dhe në dhe E. Materiale të përbërë nga përmbajtja e fibrave të borogut së bashku (/) dhe në të gjithë ( 2 ) Akset e përforcimit. Aq më i madh është përmbajtja volumetrike e fibrave, aq më e lartë b, a_ t dhe E. Përgjatë aksit të përforcimit. Megjithatë, është e nevojshme të merret parasysh se matrica mund të transmetojë tensione për fibrat vetëm nëse ka një lidhje solide në sipërfaqen e seksionit që përforcon matricën e fibrave. Për të parandaluar kontaktin midis fibrave, matrica duhet të rrethojë tërësisht të gjithë fibrat, të cilat arrihen kur përmbahen të paktën 15-20%.

Matrica dhe fibra nuk duhet të ndërveprojnë me njëri-tjetrin (duhet të ketë difuzion të ndërsjellë) në prodhimin ose operacionin, pasi kjo mund të çojë në një rënie në fuqinë e materialit të përbërë.

Anisotropia e vetive të materialeve të përbërë fibroze merret parasysh gjatë hartimit të pjesëve për të optimizuar pronat duke koordinuar fushën e rezistencës e fushave të tensionit.

Përforcimi i aluminit, magnezit dhe lidhjeve të titanit nga fibrat e vazhdueshme të fortë të boronit, karabit silic, diboridi titan dhe oksid alumini në mënyrë të konsiderueshme rrit rezistencën e nxehtësisë. Një tipar i materialeve të përbërë është shkalla e ulët e kohës së prishjes në kohë (Figura 198, por) Me temperaturë në rritje.

Fik. 198. Forca e gjatë e një materiali të përbërë boroalumin që përmban 50% fibër bora në krahasim me forcën e lidhjeve të titanit (a) dhe fuqinë e gjatë të materialit të përbërë të nikelit në krahasim me forcën e lidhjeve të forcimit të shpërndarjes (b):

/ - përbërë boroaluminum; 2 - aliazh titani; 3 - Materiali i përbërë për forcimin e shpërndarjes; 4 - Dispersioni dhe lidhjet e forcimit

Disavantazhi kryesor i materialeve të përbërë me përforcim një dhe dy-dimensional është rezistencë e ulët Shift ndër-shtresa dhe shkëmb tërthor. Kjo mungesë është e privuar nga materialet në përforcim të pjesa më e madhe.

Polimer, qeramike dhe matricat e tjera përdoren gjerësisht.

Karakteristikat e përgjithshme dhe klasifikimi

Materialet metalike të përdorura tradicionalisht dhe jo metalike kanë arritur në masë të madhe kufirin e tyre të forcës strukturore. Në të njëjtën kohë, zhvillimi i teknologjisë moderne kërkon krijimin e materialeve që janë duke punuar në mënyrë të besueshme në një kombinim kompleks të fushave të fuqisë dhe temperaturës kur ekspozohen media agresive, rrezatim, vakum të thellë dhe presione të larta. Shpesh kërkesat për materialet mund të jenë të diskutueshme. Zgjidhja për këtë problem mund të kryhet duke përdorur materiale të përbërë.

Materiale kompozuese (Km) ose përbërë quhet një sistem heterogjen bulk i përbërë nga shumë të ndryshme në pronat, komponentët e pazbulueshëm në mënyrë reciproke, struktura e të cilave lejon përfitimet e secilit prej tyre.

Parimi i ndërtimit të një personi km të huazuar nga natyra. Materialet tipike kompozuese janë trungjet e pemëve, gjeth bimëve, kockave të njeriut dhe kafshëve.

KM lejojnë të ketë një kombinim të dhënë të pronave heterogjene: forcë dhe ngurtësi të lartë specifike, rezistencë ndaj nxehtësisë, rezistencë ndaj veshit, vetitë e mbrojtjes së nxehtësisë, etj. Spektri i pronave km nuk mund të merret kur përdoren materiale konvencionale. Përdorimi i tyre bën të mundur krijimin e dizajneve më parë të paarritshme dhe thelbësore të reja.

Falë KM, një kërcim të ri me cilësi të lartë në rritjen e fuqisë së motorit, duke reduktuar masën e makinave dhe strukturave dhe për të rritur efikasitetin e peshës së automjeteve dhe avionëve dhe anijen.

Një karakteristikë e rëndësishme e materialeve që veprojnë në këto kushte janë forca specifike e σ në / ρ dhe ngurtësia specifike E./ ρ, ku σ in është rezistencë e përkohshme, E. - Moduli i elasticitetit normal, ρ është dendësia e materialit.

Lidhjet e forta të forta, si rregull, kanë plasticitet të ulët, ndjeshmëri të lartë ndaj koncentrave të tensionit dhe rezistencës relativisht të ulët ndaj zhvillimit të plasaritjeve të lodhjes. Megjithëse materialet e përbërë mund të kenë gjithashtu duktilitet të ulët, ato janë dukshëm më pak të ndjeshme ndaj koncentratorëve të stresit dhe rezistojnë më mirë shkatërrimit të lodhjes. Kjo shpjegohet me mekanizma të ndryshëm të plasaritjeve të çara në çeliqet dhe lidhjet me forcë të lartë. Në çelik me forcë të lartë, plasaritje, duke arritur një madhësi kritike, në të ardhmen zhvillon një ritëm progresiv.

Në materialet e përbërë ka një mekanizëm tjetër. Plas, duke lëvizur në matricë, plotëson pengesën në kufirin e seksionit të matricës. Fibrat pengojnë zhvillimin e çara, dhe prania e tyre në matricën plastike çon në një rritje në viskozitetin e shkatërrimit.

Kështu, sistemi i përbërë kombinon dy vetitë e kundërta të nevojshme për materialet strukturore - forcë të lartë për shkak të fibrave të forta të forta dhe një viskozitet të mjaftueshëm të shkatërrimit për shkak të matricës plastike dhe mekanizmit shpërndarës të energjisë së shkatërrimit.

KM përbëhet nga një bazë materiale relativisht plastike matricë dhe komponente më të forta dhe të qëndrueshme që janë mbushës. Vetitë e CM varen nga vetitë e fondacionit, mbushësve dhe forcës së marrëdhënies midis tyre.

Matrica lidhet me përbërjen e monolitit, i jep një formë dhe shërben për të transmetuar ngarkesa të jashtme të përforcimit nga mbushësit. Në varësi të materialit, fondacioni dallon km me matricë metalike, ose materiale të përbërë metalikë (μm), me polimer - polimer materiale të përbërë (PCM) dhe me materiale qeramike - qeramike të përbërë (CCM).

Roli kryesor në forcimin e cm luhet nga mbushësit, shpesh të referuara përforcim. Ata kanë forcë të lartë, fortësi dhe modul elastik. Sipas llojit të forcimit të mbushjes km është i ndarë u shpërndanë lart,fibroz dhe i shtresuar (Figura 28.2).

Fik. 28.2. Skemat e strukturës së materialeve të përbërë: por) të shpërndara; b.) Fibrous; në) Avokat

Grimcat e vogla, të shpërndara në mënyrë të barabartë të karbideve, oksideve, nitrideve dhe të tjerëve, jo të ndërveprojnë me matricën dhe jo të tretshme në të, duke mos bashkëvepruar me matricën dhe jo të tretshme në atë deri në pikën e shkrirjes së fazave futur artificialisht në të shpërndara. Sa më i vogël grimcat mbushëse dhe sa më e vogël është distanca mes tyre, km më e fortë. Ndryshe nga fibrous, në km të shpërndarë-up-në këmbë, elementi kryesor i transportuesit është matrica. Ansambli i grimcave të shpërndara forcon materialin për shkak të rezistencës ndaj lëvizjes së dislokimeve të zhvendosjes gjatë ngarkimit, gjë që e bën të vështirë për deformimin e plastikës. Rezistenca efektive ndaj lëvizjes së dislokimeve krijohet deri në pikën e shkrirjes së matricës, për shkak të së cilës të shpërndara të shpërndara karakterizohen nga rezistenca e lartë e nxehtësisë dhe rezistenca e zvarritjes.

Përforcimi në km fibrous mund të jenë fibra të formave të ndryshme: temat, shirita, rrjetë e gërshetimit të ndryshëm. Përforcimi i km fibrous mund të kryhet në një skemë uniaxial, dy aks dhe tre aks (Fig. 28.3, por).

Forca dhe ngurtësia e këtyre materialeve përcaktohen nga vetitë e fibrave përforcuese që perceptojnë pjesën më të madhe. Përforcimi jep një rritje më të madhe të forcës, por forcimi i shpërndarë është teknologjikisht më i lehtë.

Materialet e kompozuara të shtresuara (Fig. 28.3, b.) Ata janë rekrutuar nga shtresat alternuese të materialit të mbushësit dhe matricës (lloji "sanduiç"). Shtresat e mbushjes në CMS të tilla mund të kenë orientim të ndryshëm. Është e mundur që alternoni të përdorni shtresat e mbushjes nga materiale të ndryshme me vetitë e ndryshme mekanike. Për kompozimet e shtresuara zakonisht nuk përdoren materialet metalike.

Fik. 28.3. Skemat e përforcimit të fibrave ( por) dhe shtresa ( b.) Materialet e përbërë

Materialet e përbërë të shpërndara

Me forcim të shpërndarë, grimcat bllokojnë proceset e gabuara në matricën. Efikasiteti i forcimit, me kusht që ndërveprimi minimal me matricën varet nga lloji i grimcave, përqendrimi i volumit të tyre, si dhe uniformiteti i shpërndarjes në matricën. Grimcat e shpërndara të fazave të zjarrtë të tipit Al 2 O 3, Sio 2, BN, sic, duke pasur një densitet të ulët dhe modul të lartë të elasticitetit përdoren. KM është marrë në mënyrë tipike nga metalurgji pluhur, e cila është një avantazh i rëndësishëm i së cilës është isotropia e pronave në drejtime të ndryshme.

Industria zakonisht përdoret nga km të shpërndara në këmbë në alumin dhe, më pak, bazat e nikelit. Përfaqësuesit karakteristik të këtij lloji të materialeve të përbërë janë materiale të tilla si PSA (pluhur alumini i sintered), i cili përbëhet nga një matricë alumini, e forcuar nga grimcat e oksidit të aluminit të shpërndarë. Pluhur alumini është marrë duke spërkatur metalin e shkrirë, e ndjekur nga bluarje në fabrikat e topit deri në madhësi rreth 1 μm në prani të oksigjenit. Me një kohëzgjatje në rritje të qëndrueshmërisë, pluhuri bëhet më i vogël dhe përmbajtja e oksidit të aluminit rritet në të. Teknologji të mëtejshme për prodhimin e produkteve dhe produkteve gjysmë të gatshme nga SAP përfshin ngutjen e ftohtë, para-sintering, shtypur nxehtë, kodrina ose shtrydhje e boshllëqeve të sintered alumini në formë produktet e përfunduaratë cilat mund t'i nënshtrohen trajtimit shtesë të ngrohjes.

Lidhjet e shkrimit të SAP janë deformuar në mënyrë të kënaqshme në shtetin e nxehtë, dhe lidhjet me 6-9% al 2 o 3 - dhe në temperaturën e dhomës. Nga këto, vizatimi i ftohtë mund të merret nga një fletë metalike me një trashësi deri në 0.03 mm. Këto materiale trajtohen mirë me prerje dhe kanë rezistencë të lartë korrozioni.

Markat e SAP të përdorura në Rusi përmbajnë 6-23% al 2 o 3. CAP-1 është i dalluar me përmbajtje 6-9, SAP-2 - me 9-13, SAP-3 - me 13-18% AL 2 O 3. Me një rritje në përqendrimin e volumit të oksidit të aluminit, fuqia e materialeve të përbërë rritet. Në temperaturën e dhomës, karakteristikat e forcës SAP-1 janë si më poshtë: σ b \u003d 280 MPa, σ 0.2 \u003d 220 MPa; SAP-3 janë si më poshtë: σ b \u003d 420 MPa, σ 0,2 \u003d 340 MPa.

Materialet e tipit të SAP kanë të lartë të papërmbajtur dhe tejkalojnë të gjitha lidhjet e deformueshme të aluminit. Edhe në një temperaturë prej 500 ° C, σ e tyre është të paktën 60-110 MPa. Rezistenca e nxehtësisë shpjegohet me efektin frenues të grimcave të shpërndara për recrystallizim. Karakteristikat e forcës së lidhjeve të saps janë shumë të qëndrueshme. Testet e forcës afatgjatë të lidhjeve të lidhjeve SAP-3 për 2 vjet pothuajse nuk kanë ndikuar në nivelin e pronave në temperaturën e dhomës dhe kur nxehen në 500 ° C. Në 400 ° C, forca SAP është 5 herë më e lartë se forca e lidhjeve të plakjes së aluminit.

Lidhjet e shkrimit të SAP përdoren në teknologjinë e aviacionit për prodhimin e pjesëve me forcë të lartë specifike dhe rezistencë korrozioni që veprojnë në temperatura deri në 300-500 ° C. Nga këto, shufrat janë bërë nga pistona, ja - kompresorë, predha të elementeve të karburantit dhe tubave të këmbyesve të nxehtësisë.

Metoda e metalurgjisë pluhur është marrë nga km duke përdorur sic silikoni karabit grimcave të shpërndara. Kompleksi kimik SIC ka një numër të pronave pozitive: një pikë e lartë e shkrirjes (më shumë se 2650 ° C), forca e lartë (rreth 2000 MPA) dhe një modul elastik ("450 GPA), densitet i ulët (3200 kg / m 3) dhe rezistencë e mirë korrozioni. Lirimi i pluhurave gërryes të silikonit është zotëruar nga industria.

Pluhuret e aliazh alumini dhe sic janë të përziera, të nënshtruara të para-kompaktimit nën presion të ulët, pastaj me presion të nxehtë në kontejnerët e çelikut në vakum në pikën e shkrirjes së aliazhit të matricës, i.e. në gjendje të ngurtë të lëngshme. Puna që rezulton i nënshtrohet deformimit sekondar për të marrë produkte gjysëm të gatshme të formës dhe madhësisë së nevojshme: fletët, shufrat, profilet etj.

Materialet e përbërë përbëhen nga një matricë metalike (më shpesh al, mg, ni dhe lidhjet e tyre), forcohen me fibra të forta (materiale fibroze) ose grimca të ndara të shpërndara që nuk zgjidhin kryesisht metalin (materialet e ngurtësuara të shpërndara). Matrica metalike lidh fibrat (grimcat e shpërndara) në një numër të plotë të vetëm. Fibra (grimca të shpërndara) plus një bandë (matricë) që përbëjnë

Fik. 196. Skema e strukturës (a) dhe përforcimi i fibrave të vazhdueshme (b) të materialeve të përbërë: 1 - Grain (shpërndarjen e shpërndarjes) (L / D \u003d 1); 2 - material diskrete fibroze përbërë; 3 - Materiali i vazhdueshëm fibroz i përbërë; 4 - vendosja e vazhdueshme e fibrave; 5 - Vendosja dy-dimensionale e fibrave; 6.7 - Vëllimi hedhjen fibra

ose një përbërje të ndryshme, të quajtur materiale të përbërë (Figura 196).

Materiale fibroze të përbërë. Në Fig. 196 tregon skemat e përforcimit të materialeve fibroze të përbërë. Materialet e përbërë me një mbushës fibroz (përfundimi) në mekanizmin përforcues ndahen në diskrete, në të cilat raporti i gjatësisë së fibrave në diametër dhe me fibra të vazhdueshme, në të cilën fibrat diskrete janë të vendosura në matricën caotikisht. Diametri i fibrave nga fraksioni i qindra mikrometrave. Sa më i madh gjatësia e gjatësisë në diametër fibre, aq më i lartë shkalla e forcimit.

Shpesh, materiali i përbërë është një teknologji e shtresuar në të cilën çdo shtresë është përforcuar nga një numër i madh fibra paralele të vazhdueshme. Çdo shtresë gjithashtu mund të përforcohet nga fibrat e vazhdueshme të endura në pëlhurë, e cila është forma origjinale, në gjerësinë dhe gjatësinë e materialit përkatës përfundimtar. Shpesh fibrat janë derdhur në struktura tre-dimensionale.

Materialet e përbërë ndryshojnë nga lidhjet konvencionale me kufizime më të larta të rezistencës dhe qëndrueshmërisë (me 50-100%), modulin e elasticitetit, ngurtësi () koeficient () dhe një prirje të reduktuar për të plasaritur. Përdorimi i materialeve të përbërë rrit ngurtësinë e strukturës duke reduktuar konsumin e saj metalik.

Tabela 44 (shih skanim) vetitë mekanike të materialeve të përbërë në bazë metalike

Për forcimin e aluminit, magnezit dhe lidhjeve të tyre, boric dhe fibrave të karbonit janë përdorur, si dhe fibra nga komponimet refraktare (karbide, nitride, boride dhe oksidet) që kanë forcë të lartë dhe modul të elasticitetit. Kështu, fibrat e karabit të silikonit me një diametër prej 100 μm shpesh përdoren si një tela fibre nga çeliku me forcë të lartë.

Për përforcimin e titanit dhe lidhjeve të saj, tela molibden, fibra safir, karabit silic dhe titan bordi.

Një rritje në rezistencën e nxehtësisë së lidhjeve të nikelit arrihet nga përforcimi i telave të tyre tungsten ose molibden. Fibrat metalike përdoren në rastet kur kërkohet përçueshmëri e lartë termike dhe përçueshmëri elektrike. Perspektiva e perspektivës për materialet e forta dhe të larta të përafërta fibroze janë kristale filamenteore nga oksidi dhe nitride alumini, karabit dhe nitride silic, karabit bor, etj, duke pasur

Në tab. 44 Janë dhënë vetitë e disa materialeve fibroze të përbërë.

Materialet e përbërë në një bazë metalike kanë forcë të lartë dhe të ngrohtë, në të njëjtën kohë ata janë të vegjël. Megjithatë, fibrat në materialet e përbërë zvogëlojnë shpejtësinë e përhapjes së çara, që dalin në matricë, dhe pothuajse tërësisht përjashtojnë një papritur

Fik. 197. Varësia e modulit të elasticitetit e (a) dhe rezistencës kohore (b) të materialit të përbërë boroalumin përgjatë (1) dhe të gjithë (2) të boshtit të përforcimit nga përmbajtja volumetrike e fibrave të borxhit

shkatërrim i brishtë. Një tipar dallues i materialeve uniaxial të përbërë fibroze janë anisotropia e vetive mekanike përgjatë dhe në të gjithë fibrat dhe ndjeshmërinë e ulët ndaj koncentrave të tensionit.

Në Fig. 197 tregon varësinë dhe materialin e përbërë nga përmbajtja e fibrave të borxhit përgjatë (1) dhe në të gjithë aksin e përforcimit. Sa më i madh të jetë përmbajtja volumetrike e fibrave, më e lartë dhe e përgjatë aksit të përforcimit. Megjithatë, është e nevojshme të merret parasysh se matrica mund të transmetojë tensione për fibrat vetëm nëse ka një lidhje solide në sipërfaqen e seksionit që përforcon matricën e fibrave. Për të parandaluar kontaktin midis fibrave, matrica duhet të rrethojë tërësisht të gjithë fibrat, të cilat arrihen kur përmbahen të paktën 15-20%.

Anisotropia e vetive të materialeve të përbërë fibroze merret parasysh gjatë hartimit të pjesëve për të optimizuar pronat duke përputhur fushën e rezistencës me 6 fusha të tensionit.

Përforcimi i aluminit, magnezit dhe lidhjeve të titanit nga fibrat e vazhdueshme të fortë të boronit, karabit silic, diboridi titan dhe oksid alumini në mënyrë të konsiderueshme rrit rezistencën e nxehtësisë. Një tipar i materialeve të përbërë është shkalla e ulët e prishjes në kohë (Figura 198, a) me një rritje të temperaturës.

Fik. 198. Forca e qëndrueshme e një materiali të përbërë boroalumin që përmban 50% fibër borik, krahasuar me forcën e lidhjeve të titanit (a) dhe fuqinë e gjatë të materialit të përbërë të nikelit në krahasim me forcën e lidhjeve të forcimit të shpërndarjes (b): 1 - përbërë boroaluminum; 2 - aliazh titani; 3 - Materiali i përbërë i forcuar i shpërndarjes; 4 - lidhjet e forcimit të shpërndarjes

Disavantazhi kryesor i materialeve të përbërë nga përforcimi i një dhe dy-dimensional është rezistenca e ulët e ndryshimit të interlayer dhe shkëmbit tërthor. Kjo mungesë është e privuar nga materialet në përforcim të pjesa më e madhe.

Materialet e përbërë të ngurtë të shpërndarë. Në kontrast me materialet e përbërë fibroze në materialet e përbërë të shpërndara, matrica është elementi kryesor që mban ngarkesën, dhe grimcat e shpërndara pengojnë dislokimet në të. Forca e lartë arrihet me një madhësi të grimcave prej 10-500 nm në një distancë mesatare midis tyre 100-500 nm dhe shpërndarjen uniforme të tyre në matricën. Forca dhe rezistenca e nxehtësisë në varësi të përmbajtjes së vëllimit të fazave forcimin nuk i binden ligjit të additivitetit. Përmbajtja optimale e fazës së dytë për metalet e ndryshme nuk është e njëjtë, por zakonisht nuk tejkalon

Përdorimi i përbërësve të qëndrueshëm të fortë si fazat e forcimit (oksidet e toriumit, hafnium, yttrium, komponimet komplekse të oksideve dhe metalet e rralla të tokës), të cilat i nënshtrohen metalit të matricës, ju lejon të ruani forcën e lartë të materialit më parë. Në këtë drejtim, materialet e tilla përdoren më shpesh si rezistente ndaj nxehtësisë. Materialet e përbërë të forcuara të shpërndara mund të merren në bazë të shumicës së metaleve dhe lidhjeve të përdorura në teknik.

Lidhjet me bazë alumini janë përdorur gjerësisht - SAP (pluhur alumini i sintered). PSA përbëhet nga grimca alumini dhe shpërndarë, grimca në mënyrë efektive ngadalësojnë lëvizjen e dislokimeve dhe në këtë mënyrë të rrisë forcën

aliazh. Përmbajtja në CAP ndryshon nga dhe për rritjen e përmbajtjes rritet nga 300 për të për të dhe zgjatja relative është duke u zvogëluar nga 8 në 3%. Dendësia e këtyre materialeve është e barabartë me dendësinë e aluminit, ata nuk janë inferior ndaj tij me rezistencë ndaj korrozionit dhe madje mund të zëvendësojnë çelikun e titanit dhe korrozionit kur punojnë në vargun e temperaturës me forcë afatgjatë, ato tejkalojnë lidhjet e deformueshme të aluminit. Forca afatgjatë për lidhjet kur

Perspektivat e mëdha për materialet e ngurtësuara të nikelit. Rezistenca më e lartë e nxehtësisë ka lidhje të bazuara në nikel nga 2-3 rreth. Torium ose hafnium tooxide. Matrica e këtyre lidhjeve është zakonisht zgjidhje e ngurtë. Përdorimi i gjerë i lidhjeve (nikel, i forcuar dioksid toriumi), (nikel, i forcuar nga hafnia dioksid) dhe (matrica e ngurtësuar nga oksid torami). Këto lidhje kanë rezistencë të lartë të nxehtësisë. Në temperatura, aliazh ka një aliazh të materialeve të përbërë të forcuara të shpërndara, si dhe fijor, racks për të zbutur me një rritje të temperaturës dhe kohëzgjatjes së ekspozimit në një temperaturë të caktuar (shih Fig. 198).

Aplikacionet e materialeve të përbërë nuk janë të kufizuara. Ato përdoren në aviacionin për pjesë të ngarkuara me ngarkesë të lartë (mbështjellje, spars, brinjë, panele, etj) dhe motorët (blades kompresor dhe turbinat, etj.), Në \u200b\u200bteknologjinë e hapësirës për nyjet e strukturave të energjisë të pajisjeve të ekspozuara ndaj ngrohjes , për vendosjen e elementeve, panelet, në industrinë e automobilave për të lehtësuar trupin, burimet, kornizat, panelet flluskë, bumpers etj, në industrinë e minierave (instrument i shpimit, pjesë të kombinimeve, etj.), Në \u200b\u200binxhinieri civile (ura, elemente të strukturave të parafabrikuara të strukturave të larta, etj.) Dhe në fusha të tjera të ekonomisë kombëtare.

Përdorimi i materialeve të përbërë siguron një kërcim të ri me cilësi të lartë në rritjen e fuqisë së motorëve, energjisë dhe impianteve të transportit, duke reduktuar masën e makinave dhe instrumenteve.

Teknologjia e marrjes së produkteve gjysmë të gatshme dhe produkteve nga materialet e përbërë është mjaft i zhvilluar mirë.

Ky lloj i materialeve të përbërë përfshin materiale të tilla si PSA (pluhur alumini i sintered), të cilat janë alumini, të forcuar nga grimcat e oksidit të aluminit të shpërndarë. Pluhur alumini është marrë duke spërkatur metalin e shkrirë, e ndjekur nga bluarje në fabrikat e topit deri në madhësi rreth 1 μm në prani të oksigjenit. Me një kohëzgjatje në rritje të qëndrueshmërisë, pluhuri bëhet më i vogël dhe përmbajtja e oksidit të aluminit rritet në të. Teknologji të mëtejshme për prodhimin e produkteve dhe produkteve gjysmë të gatshme nga PSA përfshin shtypur ftohtë, para-sintering, shtypur nxehtë, kodrina ose shtrydhje të billet alumini sintered në formën e produkteve të gatshme që mund të jenë subjekt i trajtimit shtesë të ngrohjes.

Lidhjet e shkrimit të SAP përdoren në teknologjinë e aviacionit për prodhimin e pjesëve me forcë të lartë specifike dhe rezistencë korrozioni që veprojnë në temperatura deri në 300-500 ° C. Nga këto, shufrat pistoni janë bërë, blades e kompresorë, guaskë e elementeve të karburantit dhe tubave të shkëmbyesit të nxehtësisë.

Përforcimi i aluminit dhe lidhjeve të saj me tela të çelikut rritë forcën e tyre, rrit modulin e elasticitetit, rezistencën e lodhjes dhe zgjeron intervalin e temperaturës së materialit.

Përforcimi me fibra të shkurtra kryhet nga metodat e metalurgjisë pluhur që përbëhet nga ngutja, e ndjekur nga hidrocentrali ose rrotullimi i boshllëqeve. Në përforcimin e fibrave të vazhdueshme të përbërjes së llojit të sanduiçit, të përbërë nga shtresa të alternuara të fletë metalike të aluminit dhe fibrave, të aplikojnë kodrina, shtypjen e nxehtë, saldimin e shpërthimit, saldimin e difuzionit.

Një material shumë premtues është përbërja e "aluminit - beryllium tela", i cili zbaton lartë fiziko-mekanike Përforcimi i berylliumit, dhe para së gjithash, densiteti i ulët dhe ngurtësia e lartë specifike. Përbërjet me berellium Wire difuzionit paketat e saldimit të shtresave alternative të tela berllium dhe fletë matricë janë marrë. Nga lidhjet e aluminit, të përforcuar me tela çeliku dhe beryllium, bëjnë pjesë të kabinetit të raketave dhe tankeve të karburantit.

Në përbërjen "alumini - fibër karboni", kombinimi i densitetit të ulët të përforcimit dhe matricës ju lejon të krijoni materiale të përbërë me forcë dhe ngurtësi të lartë specifike. Disavantazhi i fibrave të karbonit është brishtësia e tyre dhe reaktiviteti i lartë. Përbërja "alumini - karboni" merret nga fibra të karbonit të impregnuar me metal të lëngët ose metoda të metalurgjisë pluhur. Teknologjikisht, më thjesht zgjerimi i trarëve të fibrave të karbonit përmes shkrirjes së aluminit.

Përbërja "alumini - karboni" përdoret në strukturat e rezervuarëve të karburantit të luftëtarëve modernë. Për shkak të forcës së lartë specifike dhe ngurtësisë së materialit, masa e rezervuarëve të karburantit është zvogëluar
tridhjetë%. Ky material përdoret gjithashtu për të bërë blades e turbinave të motorëve të turbinave të aviacionit.

Materialet metalike të përbërë fibroze.

Materialet metalike të përbërë eutectic.

Materialet e përbërë prej metali të formuara nga sintering.

Materialet e shpërndarë-ngurtësohen në një matricë metalike.

Materialet e përbërë në një matricë metalike.

Leksioni numër 2.

Shtresa e plastikës së përforcuar

Tekstilet - Materialet e formuara nga një shtresë e indeve të ngopura me rrëshirë sintetike termoSetuese.

Kopjuar plastika - Materialet e shtresuara të përbërë nga fletëve të polietilenit, polipropilenit dhe termoplastikë të tjerë të lidhur me sublilayer me bazë indit, gome kimikisht rezistente, materiale fibroze të nonwoven etj.

Linoleum - polimer materiale të mbështjellë Për dysheme lundruese, është një CPM me shumë shtresa ose indet, që përmbajnë resina alkid, klorur polivinil, gome sintetike dhe polimere të tjera.

Getinax - Plastike e shtresuar bazuar në letër të ngopur me rrëshirë sintetike termoSetuese.

Metalik – materiale ndërtimi, përbërë nga fletë metalikepajisur me një ose dy anët veshje polimer nga polietileni, fluoroplast ose klorur polivinil.

Plastike me dru - Materialet e marra nga shtypja e "nxehtë" e billets druri (rimeso) e ngopur me resins sintetike termoSetting.

Tema: "Materialet e përbërë në një matricë metalike"

Nomenklatura e KMM-së është e ndarë në tre grupe kryesore: 1) materialet e shpërndara të forta të përforcuara nga grimcat, duke përfshirë pseudooplays të marra nga metalurgji pluhur; 2) Materialet eutectike të përbërë - lidhjet me një kristalizim të drejtuar të strukturave eutectike; 3) Materialet fibroze të përforcuara nga fibra diskrete ose të vazhdueshme.

Materialet e forcimit të shpërndarë

Nëse grimcat e fazës së forcimit të 1 ... 100 nm në matricën metalike shpërndahen në madhësinë e 1 ... 100 nm, duke zënë 1 ... 15% të volumit të përbërë, matricë percepton pjesën kryesore të Ngarkesa mekanike e aplikuar në KMM, dhe roli i grimcave është zvogëluar në krijimin e rezistencës efektive ndaj lëvizjes së dislokimeve në materialin e matricës. Një kmm i tillë karakterizohet nga rritja e stabilitetit të temperaturës, si rezultat i së cilës forca e tyre praktikisht nuk është zvogëluar deri në temperatura (0.7 ... 0.8) T. pl, ku T. Pl është pika e shkrirjes së matricës. Materialet e këtij lloji janë të ndara në dy grupe: materialet e formuara nga sinterizmi, dhe materialet pseudo.

M dhe t e r dhe l s, f o r m dhe r u e m e p p e k n dhe e m, përmbajnë grimca të gjobë të oksideve, karbideve, nitrideve dhe komponimeve të tjera refraktare, si dhe Intermetalic, të cilat formimi i KMM nuk është i shkrirë dhe nuk shpërbëhet në matricën. Teknologjia e formimit të produkteve nga një KMM e tillë i referohet fushës së metalurgjisë pluhur dhe përfshin operacionet për marrjen e përzierjeve të pluhurit, duke shtypur në formën, sinterimin e produkteve të marra prej gjysëm të gatshme, deformimin dhe trajtimin e nxehtësisë së boshllëqeve.

Materialet në matricën e aluminit. Gjetur përdorimin e km me një matricë alumini është përforcuar kryesisht me tela çeliku, fibra borike dhe karboni si një matricë përdoren si alumini teknik (për shembull, ad1) dhe lidhjet (B95, D20, etj.).

Çeliku i shpërndarë - i ngurtë përmbajnë si komponentët e forcimit të oksideve: al 2 o 3, tio 2, zro 2, etj.

KMM në matricën e kobaltit Si një shtesë e shpërndarë përmban oksid torium, matrix magnez - oksidet e veta.

Materialet me bazë bakri, Forcimi i oksidit, karabit, nitrideve, fitojnë rezistencë ndaj nxehtësisë, e cila është e kombinuar me përçueshmëri të lartë elektrike të matricës së bakrit. Këto kmm janë përdorur për prodhimin e kontakteve elektrike, elektrodave për saldim rul, mjetet për trajtim shkëndijë, etj

KMM bazuar në nikel, e mbushur me oksid torium dhe oksid hafnium, janë të dizajnuara për të punuar në temperatura mbi 1000 ° C dhe janë përdorur në inxhinieri të avionëve, inxhinieri energjetike, në teknologjinë e hapësirës.

PC S e v o c p l A - KMM-i i ngurtësuar i shpërndarë, i përbërë nga fazat metalike dhe metalike që nuk formojnë zgjidhje dhe komponime jo kimike. Teknologjia e formimit të pseudo-lokomotivave lidhet me fushën e metalurgjisë pluhur. Operacionet përfundimtare të marrjes së proseudo-lokomotivave është impregnimi ose sinterimi i fazës së lëngshme të derdhjes.

Impregnimi është për të mbushur poret e formimit ose të faturës së sintered nga komponenti reflektues nga shkrirja e komponentit të shkrirjes së ulët të pseudownlava. Impregnimi kryhet duke zhytur një pjesë të punës poroze në shkrihet.

Nomenklatura e pseudo-lokomotivave përfshin materiale kryesisht triboseknike.

PseudoPlava Bazuar në Tungsten W - Cu dhe W - AG kombinojnë fortësi të lartë, forcë dhe përçueshmëri elektrike. Ato përdoren për prodhimin e kontakteve elektrike. E njëjta emërim ka pseudoplands me bazë në molybdenum (MO - CU) dhe nikel (NI - AG) dhe të tjerët.

E në t e k dhe e c dhe e cm - lidhjet e eutectic ose afër tij, në të cilën kristalet fibroze ose lamellar të orientuara, të formuara në procesin e kristalizimit të drejtuar të matricës metalike, shërbejnë si një fazë përforcuese.

Teknologjia e formimit të kmm eutectic është se mostra është tërhequr nga shkrihet në një shpejtësi konstante, duke e ekspozuar atë në ftohje të vazhdueshme. Forma e frontit të kristalizimit varet nga shpejtësia e kapakut dhe kushteve të shkëmbimit të nxehtësisë të rregullueshme duke përdorur elementet e dizajnit të kristalizuesit.

Në lidhje me l o k n dhe s t y e m dhe o p dhe l s. Teknologjia e formimit të kmses fibroze përfshin metodat e ngutjes, rrotullimit, shkarkimit të përbashkët, nxjerrjes, saldimit, spërkatjes ose depozitimit, si dhe impregnime.

"Hot" shtypur (shtypur me ngrohje) është marrë nga KMM, materiali fillestar i matricës së të cilave janë pluhurat, fletët, shirita, fletë dhe produkte të tjera metalike gjysmë të gatshme. Elementet e tyre dhe përforcuese (tela, qeramika, qymyri ose fibra të tjerë) janë në një mënyrë të caktuar të vendosur në pllakën ose formën e shtypit dhe më pas shtypen kur nxehet në ajër ose në një atmosferë inerte.

Metoda e rrotullimit përpunon të njëjtat komponente si të ngutshme.

Metoda e përbashkët e shkarkimit është si më poshtë. Në billet nga metali matricë, vrimat janë shpuar në të cilën shufrat e përforcuara ose tela janë futur. Puna e punës është e nxehtë dhe e ngjeshur dhe e bën atë me vizatim, e cila është e përfunduar me pjekjen.

Metoda e nxjerrjes i bën produktet në formën e shufrave ose tubave të përforcuar nga fibra të vazhdueshme dhe diskrete. Material burimor Matricat janë pluhurat metalike,

Ai përfshin shumë materiale në alumin, magnez, titan, bakër, nikel, kobalt, etj.

Materiale tematike: