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 edhe plastike të ulëta, ato janë dukshëm më pak të ndjeshme ndaj koncentrave të tensionit 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, baza dallon nga km me një matricë metalike ose materiale metalike të përbërë (ICM), me polimer - polimer materiale të përbërë (PCM) dhe 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 km të shpërndarë-ilaç. 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 kompozime të shtresuara, zakonisht përdoren materiale jo 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 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 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 me një matricë metalike. Për të punuar me më shumë temperatura të larta Aplikoni matricat metalike.
KM km kanë një numër avantazhe mbi polimer. Përveç më të lartë temperatura e punësAto karakterizohen nga isotropia më e mirë dhe stabiliteti më i madh i pronave gjatë operacionit, rezistenca më e lartë e erozionit.
Plasticiteti i matricave metalike informon viskozitetin e nevojshëm të dizajnit. Kjo kontribuon në shtrirjen e shpejtë të ngarkesave lokale mekanike.
Një avantazh i rëndësishëm i km metalikëve është prodhimi më i lartë i procesit të prodhimit, derdhjes, trajtimit të ngrohjes, formimit të përbërësve dhe veshjeve.
Avantazhi i materialeve të përbërë në një bazë metalike është vlera më e lartë e karakteristikave në varësi të pronave të matricës. Kjo është kryesisht rezistenca e përkohshme dhe moduli i elasticitetit kur elastik në drejtim pingul me aksin e fibrave përforcuese, forcën compressive dhe lakimin, plasticitetin, viskozitetin e thyerjes. Përveç kësaj, materialet e përbërë me një matricë metalike mbajnë karakteristikat e tyre të forcës në temperatura më të larta se materiale me një bazë jo metalike. Ata janë më rezistente ndaj lagështirës, \u200b\u200bjo-ndezje, kanë përçueshmëri elektrike. Ngrohja e lartë e ngrohjes së metaleve të kileve metalike i mbron ato nga rrezatimi elektromagnetik, rrufeja, zvogëlon rrezikun e elektricitetit statik. Përçueshmëria e lartë termike e CMS metalik mbron nga mbinxehja lokale, e cila është veçanërisht e rëndësishme për produktet e tilla si këshilla raketë dhe skajet kryesore të krahëve.
Materialet më premtuese për matricat e materialeve të përbërë metalike janë metale me një densitet të vogël (A1, MG, TI), dhe lidhjet e bazuara në to, si dhe nikel - përdorur gjerësisht aktualisht si komponenti kryesor i lidhjeve rezistente ndaj nxehtësisë.
Kompostuesit merren me metoda të ndryshme. Këto përfshijnë ngopjen e bandës së fibrave me shkrirjen e lëngut të aluminit dhe magnezit, spërkatjes së plazmës, përdorimi i metodave të nxehta ngutshme nganjëherë pasohet nga hidrocentrali ose rrotullimi i boshllëqeve. Në përforcimin e fibrave të vazhdueshme të përbërjes së tipit "sanduiç", i përbërë nga shtresa të alternuara të fletë metalike të aluminit dhe fibrave, të aplikojnë kodrina, shtypur të nxehtë, saldim shpërthimi, saldim difuzioni. Kallëzimi i shufrave dhe tubave të përforcuar me fibra me forcë të lartë merren nga faza metalike e lëngshme. Një pako e fibrave vazhdimisht kalon nëpër një banjë me një shkrihet dhe ngjyhet nën presion me alumini të lëngët, ose magnez. Kur dalin dushin e ngopjes, fibrat janë të lidhura dhe anashkalohen përmes një vdes duke formuar një shufër ose tub. Kjo metodë siguron mbushjen maksimale të përbërjes me fibra (deri në 85%), shpërndarja e tyre homogjen në seksion kryq dhe vazhdimësinë e procesit.
Materialet me një matricë alumini. Materialet me një matricë alumini janë kryesisht të përforcuara me tela çeliku (CAS), fibër borik (BBC) dhe fibër karboni (CSC). Si një matricë, të dy aluminin teknik përdoren (për shembull, ad1) dhe lidhjet (AMG6, B95, D20, etj.).
Përdorni si një matricë e aliazhit (për shembull, B95), trajtimi i ngurtësimit të ngrohjes (forcimi dhe plakja), jep një efekt shtesë të forcimit të përbërjes. Megjithatë, në drejtim të boshtit të fibrave, është e vogël, ndërsa në drejtimin tërthor, ku pronat përcaktohen kryesisht nga vetitë e matricës, arrin 50%.
Materiali më i lirë, mjaft efektiv dhe i përballueshëm i përforcimit është tela çeliku me forcë të lartë. Kështu, përforcimi i aluminit teknik me tela nga çeliku i VNS9 me një diametër prej 0.15 mm (σ b \u003d 3600 MPa) rrit forcën e saj prej 10-12 herë me një përmbajtje volumetrike prej 25% dhe në 14-15 herë me një rritje Në përmbajtje deri në 40%, pas së cilës rezistenca e përkohshme arrin 1000-1200 dhe 1450 MPa, respektivisht. Nëse për përforcim për të përdorur një diametër më të vogël me tela, i.E. Forca më e madhe (σ b \u003d 4200 MPA), rezistenca kohore e materialit të përbërë do të rritet në 1750 MPA. Kështu, alumini i përforcuar me tela çeliku (25-40%), pronat kryesore tejkalojnë ndjeshëm lidhjet e aluminit me forcë të lartë dhe shkon në nivelin e vetive përkatëse të lidhjeve të titanit. Në këtë rast, dendësia e kompozimeve është brenda 3900-4800 kg / m 3.
Alumini i forcimit dhe lidhjet e saj me fibra më të shtrenjta B, C, A1 2 OE rrit koston e materialeve të përbërë, por në të njëjtën kohë disa prona janë përmirësuar në mënyrë efektive: për shembull, gjatë përforcimit të fibrave borike, modulit elasticitetit rritet dhe 3- 4 herë, fibrat e karbonit kontribuojnë në një rënie të densitetit. Bohr dekoron pak me një rritje të temperaturës, kështu që përbërja e përforcuar nga fibrat borike mbajnë forcë të lartë deri në 400-500 ° C. Aplikimi industrial ka gjetur një material që përmban 50% nga vëllimi i fibrave të lartë të lartë dhe të lartë të modulit të lartë (vka -1). Moduli i elasticitetit dhe rezistencës së përkohshme në rangun e temperaturës prej 20-500 ° C është superiore për të gjitha lidhjet standarde të aluminit, duke përfshirë forcën e lartë (B95), dhe lidhjet, të projektuara posaçërisht për operim në temperatura të larta (AK4-1), Çfarë përfaqësohet qartë në Fig. 13.35. Aftësia e lartë e zbutjes së materialit siguron dridhjen e strukturave të bëra prej saj. Dendësia e aliazhit është 2650 kg / m 3, dhe forca specifike është 45 km. Kjo është dukshëm më e lartë se në çelikun me forcë të lartë dhe lidhjet e titanit.
Llogaritjet treguan se zëvendësimi i aliazhit B95 në aliazh titani në prodhimin e spar të krahut të avionit me elemente përforcuese nga Vka-1 rrit ngurtësinë e saj me 45% dhe jep kursime në peshë rreth 42%.
Materialet e përbërë në një alumini të bazuar, të përforcuar nga fibrat e karbonit (TCC), më të lirë dhe më të lehtë se materialet me fibra borike. Dhe edhe pse ato janë inferiore ndaj forcës së fundit, posedojnë forcë të ngushtë specifike (42 km). Megjithatë, prodhimi i materialeve të përbërë me një karboni të ngurtë është i lidhur me vështirësi të mëdha teknologjike për shkak të ndërveprimit të karbonit me matricat metalike kur nxehet, duke shkaktuar një rënie në forcën e materialit. Veshje të veçanta të fibrave të karbonit përdoren për të eliminuar këtë disavantazh.
Materialet me një matricë magnez.Materialet me një matrice magnez (VCM) karakterizohen nga një densitet më i vogël (1800-2200 kg / m 3) sesa me alumin, me afërsisht si forcë të lartë të 1000-1200 MPA dhe për këtë arsye forcë më të lartë specifike. Lidhjet e deformueshme të magnezit (MA2, etj), të përforcuar nga fibra borike (50 vol), kanë forcë specifike\u003e 50 km. Përputhshmëria e mirë e magnezit dhe lidhjeve të saj me fibra borike, nga njëra anë, ju lejon të prodhoni pjesë me impregnim nga praktikisht nuk më pas përpunimi mekanikNga ana tjetër, siguron një burim të madh për punën e pjesëve në temperatura të larta. Forca specifike e këtyre materialeve është rritur duke aplikuar lidhjet duke përdorur aliazh të litiumit të lehta si një matricë, si dhe si rezultat i përdorimit të fibrave të lehta të karbonit. Por, siç u përmend më herët, futja e fibrave të karbonit e komplikon teknologjinë e lidhjeve tashmë jo-teknologjike. Siç dihet, magnezi dhe lidhjet e saj kanë plastikë të ulët teknologjike, një tendencë për të formuar një film oksid të lirshëm.
Materialet e përbërë në bazë të titanit.Kur krijohen materiale të përbërë për titan, vështirësitë e shkaktuara nga nevoja për të ngrohur deri në temperatura të larta janë themeluar. Në temperatura të larta, matrica e titanit bëhet shumë aktive; Ai fiton aftësinë për thithjen e gazit, ndërveprimin me shumë përrenj: boroni, karabit silic, oksid alumini, etj. Si rezultat, formohen zonat e reagimit, forca e të dy vetë fibrave dhe materialeve të përbërë janë në tërësi. Dhe, për më tepër, temperaturat e larta çojnë në rikristalizimin dhe zbutjen e shumë materialeve përforcuese, gjë që redukton efektin e forcimit ndaj përforcimit. Prandaj, për të ngurtësuar materialet me një matricë titan, një tel nga beryllium dhe fibra qeramike të oksideve të zjarrtë (A1 2 0 3), karbide (siis), si dhe metale të fortë, të cilat kanë një modul të madh të elasticitetit dhe temperaturës së lartë të recrystallizimit (Mo, w). Për më tepër, qëllimi i përforcimit nuk është ndoshta një rritje në forcën tashmë të lartë specifike, por një rritje në modulin e elasticitetit dhe një rritje në temperaturat operative. Vetitë mekanike të aliazhit Titanium BT6 (6% A1, 4% v, pjesa tjetër A1), të përforcuar nga fibrat e mo, ve dhe siis, paraqitur në tabelë. 13.9. Siç mund të shihet. Tavolina, ngurtësia më efektive e ngurtësisë rritet me përforcimin e fibrave të karabit të silikonit.
Përforcimi i aliazh W6 tela molibden ndihmon në ruajtjen e vlerave të larta të modulit elastik në 800 "C. Vlera e saj në këtë temperaturë korrespondon me 124 GPA, dmth zvogëlohet me 33%, ndërsa rezistenca kohore e thyerjes zvogëlohet në 420 MPA, që është ,. më shumë se 3 herë.
Materialet e përbërë në baza nikel. KM rezistente ndaj nxehtësisë është bërë në bazë të lidhjeve të nikelit dhe kobalt, i ngurtësuar nga qeramika (sic, si 3 ni 4, al 2 o 3) dhe fibrave të karbonit. Detyra kryesore në krijimin e materialeve të përbërë në një nikel (VN) është për të rritur temperaturat operative mbi 1000 ° C. Dhe një nga metalet më të mira të ngurtë, të aftë për të siguruar tregues të mirë të forcës në temperatura të tilla të larta, është një tel tungsten. Prezantimi i telit tungsten në një shumë prej 40 deri në 70% në volum në aliazh nikel me kromin siguron forcë në 1100 ° C për 100 orë, respektivisht 130 dhe 250 MPA, ndërsa aliazh më i mirë i paarmatosur i nikelit, i projektuar për të punuar Kushtet e ngjashme, ka forcë 75 MPa. Përdorimi për tela përforcuese nga lidhjet e tungsten me Rhenium ose Hafonia rrit këtë shifër me 30-50%.
Materialet e përbërë përdoren në shumë industri dhe kryesisht në aviacionin, raketa dhe teknologjinë e hapësirës, \u200b\u200bku sidomos një rëndësi e madhe Ajo ka një rënie në masën e strukturave, ndërsa njëkohësisht rrit forcën dhe ngurtësinë. Për shkak të karakteristikave të larta specifike të forcës dhe ngurtësisë, ato përdoren në prodhimin e, për shembull, stabilizuesit horizontalë dhe avionët, blades e vida dhe kontejnerë të helikopterëve, shtëpive dhe dhomave të djegies së motorëve të avionëve etj. Përdorimi i Materialet e përbërë në strukturat e avionëve ulën masën e tyre me 30-40%., Rritja e ngarkesës pa reduktuar shpejtësinë dhe vargun.
Aktualisht, materialet e përbërë përdoren në turbinën e energjisë (punëtorët dhe blades hundë të turbinës), automobilave (organet e makinave dhe frigoriferë, pjesë motorike), inxhinieri mekanike (hulls dhe pjesë të makinave), industria kimike (autoklava, tanke, kontejnerë), ndërtimi i anijeve, (hulls varkë, anije, vida vozitje), etj
Vetitë e veçanta të materialeve të përbërë bëjnë të mundur t'i përdorin ato si materiale izoluese elektrike (degët e organizuara), drejtime radiotelevizive (tekstil me fije qelqi), kushineta rrëshqitëse (karb-fibra) dhe pjesë të tjera.
Materialet e përbërë me një matricë qeramike.Për temperaturat më të larta operative, qeramika përdoren si një material matricë. Ndërsa matricat qeramike përdorin silikat (Sio 2), aluminosilikate (al 2 o 3 - sio 2), alumini i fuqishëm (Al 2 O 3 - B 2 O 3 - Sio 2) Materialet, alumini oksidet refraktare (al 2 o 3), zirconium (ZRO 2), beryllium (Beo), nitride silic (si 3 n 4), titan bordes (TIB 2) dhe zirconium (ZRB 2), karbide silic (sic) dhe titan (tic). Composites me një matricë qeramike kanë pikë të lartë të shkrirjes, rezistencë ndaj oksidimit, termoshudars dhe dridhje, forcë compressive. KM qeramike bazuar në karbide dhe oksidet me aditivë të pluhurit metalik (< 50об. %) называются kermetti . Përveç pluhurave për përforcimin e km qeramike, tela metalike nga tungsten, molybdenum, niobium, çeliku rezistent ndaj nxehtësisë, si dhe fibra jo metalike (qeramike dhe karboni). Përdorimi i tela metalike krijon një kornizë plastike që mbron km nga shkatërrimi kur plasarish matricën e brishtë qeramike. Disavantazhi i km qeramike të përforcuar me fibrat metalike është rezistenca e ulët e nxehtësisë. Rezistenca e lartë e nxehtësisë ka km me një matricë oksid refraktare (mund të përdoret për 1000 ° C), boride dhe nitride (deri në 2000 ° C), karbidet (mbi 2000 ° C). Me përforcimin e km qeramike, fibrat e karabit të silikonit arrijnë forcën e lartë të lidhjes midis tyre dhe matricës në kombinim me rezistencën e oksidimit në temperatura të larta, gjë që u lejon atyre të përdoren për prodhimin e pjesëve të ngarkuara rëndë (kushineta të temperaturës së lartë, vula, duke punuar blades e motorëve me turbinë me gaz, etj). Disavantazhi kryesor i qeramikës është mungesa e plasticitetit - në një farë mase të kompensuar për të përforcuar fibrat që po frenojnë përhapjen e çara në qeramikë.
Përbërë karboni-karboni . Përdorni si një material matricë të karbonit amorf, dhe si një material përforcues - fibra nga karboni kristalor (grafit) e bënë të mundur krijimin e një kompozimi, duke qëndruar në 2500 ° C. Një përbërje e tillë e karbonit karbonit është premtuese për kozmonautikë dhe avionë të çuditshëm. Mungesa e një matricë të karbonit përbëhet nga oksidimi dhe ablacioni i mundshëm. Për të parandaluar këto fenomene, përbërja është e mbuluar me një shtresë të hollë të karabit silic.
Matrica e karbonit, e ngjashme me vetitë fiziko-kimike të fibrave të karbonit, siguron rezistencë ndaj nxehtësisë ndaj uukm
Përdorimi më i gjerë i dy mënyrave për prodhimin e përbërësve të karbonit karbonit u gjetën:
1. karbonizimi i matricës së polimerit të një bosh të paracaktuar karbonistike nga trajtimi i ngrohjes me temperaturë të lartë në mediumin joaksid;
2. depozitimi nga faza e gazit të PyroChroker Formuar me dekompozim termik të hidrokarbureve në poret e një substrate të fibrave të karbonit.
Të dyja këto metoda kanë avantazhet dhe disavantazhet e tyre. Kur krijoni UKM. ato shpesh kombinohen Për të dhënë qetësinë e pronave të nevojshme.
Karbonizimi i matricës së polimerit.Procesi i karbonizimit është një trajtim i ngrohjes së produkteve nga fibra e karbonit në një temperaturë prej 1073 k në një medium jo oksidues (gaz inert, frigorifer qymyri etj.). Qëllimi i trajtimit të ngrohjes është transferimi i një lidhësi në koks. Në procesin e karbonizimit, ndodh shkatërrimi termik i matricës, i shoqëruar me humbje peshe, tkurrje, për formimin e një numri të madh të poret dhe një rënie për shkak të vetive fiziko-mekanike të përbërjes.
Karbonizimi është më shpesh në furrat e rezistencës së retalës. Retort, bërë nga aliazh rezistent ndaj nxehtësisë, mbron produktin nga oksidimi i oksigjenit të ajrit, dhe elementët e ngrohjes dhe izolimi - nga produktet e paqëndrueshme korrozioni-aktive të pirolizës së lidhësit dhe siguron uniformitetin e ngrohjes së vëllimit të reagimit të furrës.
Mekanizmi dhe kinetika e karbonizimit përcaktohen nga raporti i normave të shkëputjes së obligacioneve kimike dhe rekombinimit të radikalëve që rezultojnë. Procesi shoqërohet duke hequr avullimin e komponimeve rrëshqitëse dhe produkteve të gazta dhe formimit të koksit të ngurtë, atomeve të pasuruara të karbonit. Prandaj, në procesin e karbonizimit, pika kyçe është zgjedhja e modalitetit të temperaturës, e cila duhet të sigurojë formimin maksimal të mbetjes së koksit nga lidhësi, pasi forca mekanike e përbërjes së karbonizuar varet, ndër të tjera, në sasia e koksit formuar.
Sa më shumë dimensione të produktit, aq më gjatë duhet të jetë procesi i karbonizimit. Shkalla e ngritjes së temperaturës gjatë karbonizimit është nga disa gradë në disa dhjetëra gradë në orë, kohëzgjatja e procesit të karbonizimit është 300 orë dhe më shumë. Carbonization zakonisht përfundon në rangun e temperaturës prej 1073-1773 k që korrespondon me gamën e temperaturës së tranzicionit të karbonit në grafit.
Vetitë e UAVs kryesisht varen nga lloji i lidhës burim, i cili përdor resina organike sintetike që japin një mbetje të lartë të koksit. Më shpesh, resins fenol formaldehyde përdoren për këtë qëllim për shkak të teknologjisë së tyre, disponueshmërinë e kostos së ulët, e cila formuar në këtë proces Coke ka forcë të lartë.
Resins fenol formaldehyde karakterizohen nga disa disavantazhe. Për shkak të natyrës së policondenstacionit të shërimit dhe alokimit të tyre lidhjet e paqëndrueshme Është e vështirë për të marrë një strukturë homogjene të dendur. Tkurrje në karbonizimin e fenol formaldehyde-detyruese më shumë se për llojet e tjera të lidhësve të përdorur në prodhimin e UAVs, e cila çon në shfaqjen e streseve të brendshme në një përbërje të karbonizuar dhe një rënie në vetitë e saj fizikanike.
Më shumë koks të dendur japin lidhësit furan. Tkurrja e tyre me karbonizim është më pak, dhe forca e koksit është më e lartë se ajo e resins fenol formaldehid. Prandaj, pavarësisht nga një cikël shërimi më kompleks, lidhësit në bazë të Furfurol, FurfuryLideenacetone, Alkooli Furyl aplikuar edhe në prodhimin e UAV.
Shumë premtuese për marrjen e një matricë të karbonit, qymyrit dhe gurëve të naftës për shkak të përmbajtjes së madhe të karbonit (deri në 92-95%) dhe numër të lartë të koksit. Avantazhet e Peckers për lidhësit e tjerë janë qasja dhe kostoja e ulët, përjashtimi i tretësve nga procesi teknologjik, Karta e mirë e koksit dhe dendësia e saj e lartë. Disavantazhet e Peckers përfshijnë formimin e porozitetit të rëndësishëm, deformimin e produktit, prania e komponimeve kancerogjene në përbërjen e tyre, e cila kërkon masa shtesë të sigurisë.
Për shkak të ndarjes së përbërjeve të paqëndrueshme gjatë shkatërrimit termik të rrëshirës në plastike të karbonizuar, lind poroziteti i rëndësishëm, i cili zvogëlohet fiziko-mekanike UKM. Prandaj, procesi i karbonizimit të karbonizimit përfundon me procesin e marrjes së materialeve poroze, për të cilat nuk kërkohet forca e lartë, për shembull, waws me tension të ulët të destinacionit izolues termik. Zakonisht, për të eliminuar porozitetin dhe densitetin në rritje, materiali i karbonizuar përsëri është i ngopur me binderin dhe karbonizuesin (ky cikël mund të përsëritet në mënyrë të përsëritur). Impregnim i përsëritur është bërë në autoklavë në mënyrën "presioni i vakumit", i.e., së pari workpiece është ndezur në vacuo, pas së cilës është furnizuar lidhësi dhe një mbingarkesë deri në 0.6-1.0 MPA është krijuar. Kur përdoren impregnim, zgjidhje dhe shkrirje të lidhësve, dhe poroziteti i përbërjes me çdo cikël zvogëlohet, kështu që është e nevojshme të përdoren lidhësit me viskozitet të reduktuar. Shkalla e vulës gjatë ri-impregnimit varet nga lloji i lidhësit, numri i koksit, poroziteti i produktit dhe shkalla e mbushjes së poret. Me rritjen e dendësisë gjatë ri-impregnimit, forca e materialit po rritet gjithashtu. Kjo metodë mund të merret nga UAV me një densitet deri në 1800 kg / m 3 dhe më të lartë. Metoda e karbonizimit të karbonit është relativisht e thjeshtë, nuk kërkon pajisje komplekse, siguron riprodhueshmëri të mirë të pronave të materialit të produkteve të marra. Megjithatë, nevoja për operacione të shumëfishta të ngjeshjes është në mënyrë të konsiderueshme zgjat dhe rrit procesin e marrjes së produkteve nga UAV, e cila është një disavantazh serioz i metodës së specifikuar.
Pas marrjes së UAV metoda e reshjeve të Pyrocenter nga faza e gazit Hidrokarboni i gaztë (metani, benzeni, acetilen, etj.) Ose një përzierje e hidrokarbureve dhe gazit të holluar (gaz ose hidrogjen inerte) shpërndahet përmes një kornize poroze me fibër të karbonit, ku dekompozimi hidrokarbural në sipërfaqen e nxehtë të fibrave ndodh nën veprimin e lartë temperatura. Pirokarboni i precipituar krijon gradualisht lidhjen e urave midis fibrave. Kinetika e depozitimit dhe struktura e pirocenterit që rezulton varet nga shumë faktorë: temperatura, norma e rrjedhjes së gazit, presioni, vëllimi i reagimit etj. Vetitë e përbërësve të marra gjithashtu përcaktohen nga lloji dhe përmbajtja e fibrave, skemës së përforcimit.
Procesi i depozitimit kryhet në vakum ose nën presion në furrat e induksionit, si dhe në furrat e rezistencës.
Janë zhvilluar disa metoda teknologjike për të marrë një matricë Pyro-karboni.
Me një metodë izotermalebillet është në një dhomë të ngrohtë uniforme. Uniformiteti i ngrohjes në furrën e induksionit është i pajisur me ndihmën e një elementi të karburantit - Susstedor i prodhuar nga grafit. Gazi i hidrokarbureve shërbehet përmes fundit të furrës dhe shpërndahet përmes vëllimit të reagimit dhe pjesës së punës; Produktet e reagimit të gaztë janë hequr përmes prizës në kapakun e furrës.
Procesi zakonisht prodhohet në një temperaturë prej 1173-1423 dhe një presion prej 130-2000 AKP. Një rënie e temperaturës çon në një rënie në normën e depozitimit dhe zgjatjen e tepruar të kohëzgjatjes së procesit. Rritja e temperaturës përshpejton reshjet e Pyroid, por në të njëjtën kohë gazi nuk ka kohë për të shpërndarë në volumin e pjesëve të punës dhe vendndodhja sipërfaqësore e Pyroid ndodh. Kohëzgjatja e procesit arrin qindra orë.
Metoda izotermale përdoret zakonisht për prodhimin e pjesëve të hollë me mure, pasi në këtë rast ato janë të mbushura kryesisht nga sipërfaqet në sipërfaqen e produktit.
Për ngopjen volumetrike dhe për të marrë produkte të trasha me mure metoda jo-erotike që përbëhet nga krijimi i një gradienti të temperaturës në përgatitjen duke e vendosur atë në një mandre të nxehtë ose bërthamë ose ngrohjen e drejtpërdrejtë të saj. Gazi i hidrokarbureve është shërbyer nga ana që ka më shumë temperaturë të ulët. Presioni në furre zakonisht është i barabartë me atmosferën. Si rezultat, depozitimi i Pyrochper ndodh në zonën më të nxehtë. Efekti i ftohjes së gazit që rrjedh mbi sipërfaqen me shpejtësi të lartë është mënyra kryesore për të arritur një gradient të temperaturës.
Rritja e dendësisë dhe përçueshmërisë termike të përbërjes çon në lëvizjen e buzës së temperaturës së depozitimit, e cila siguron përfundimisht vulën volumetrike të materialit dhe përgatitjen e produkteve me densitet të lartë (1700-1800 kg / m).
Për metodën izotermale të marrjes së UAVs me një matricë Pyro-karboni, karakterizohen avantazhet e mëposhtme: riprodhueshmëria e mirë e pronave; thjeshtësia e dizajnit teknik; Densitet të lartë dhe grafitizueshmëri të mirë të matricës; Aftësia për të përpunuar në të njëjtën kohë produkte të shumta.
Disavantazhet përfshijnë: norma e vogël e depozitimit; Depozitimi sipërfaqësor i Pyrochroker Mbushje e keqe e madhe.
Metoda jo-erotike ka avantazhe të tilla: një normë më e madhe e depozitimit; aftësia për të mbushur të mëdha; Produkt volumetrik nënshkrimin.
Disavantazhet e saj janë si më poshtë: dizajni kompleks hardware; vetëm një produkt është përpunuar; Dendësia e pamjaftueshme dhe grafiku i matricës; Formimi i mikrokrakëve.
3.4.4. Trajtimi i ngrohjes me temperaturë të lartë (grafik) UAV.Struktura e plastikës dhe përbërësve të karbonizuar me një matricë të karbonit Pyro-karboni pas një vulë nga faza e gazit është e papërsosur. Distanca e Interlayer D 002, e cila karakterizon shkallën e urdhërimit të matricës së karbonit, relativisht të mëdha - mbi 3.44 · 10 4 μm, dhe dimensionet kristal janë relativisht të vogla - zakonisht jo më shumë se 5 · 10 -3 μm, që është karakteristikë e urdhërimi dy-dimensional i shtresave bazë të karbonit. Përveç kësaj, gjatë procesit të marrjes, mund të lindin tensione të brendshme, të aftë për të çuar në deformime dhe shtrembërime të strukturës së produktit gjatë funksionimit të këtyre materialeve në temperatura mbi temperaturën e karbonizimit ose depozitimit të Pyroids. Prandaj, nëse është e nevojshme, është e nevojshme për të marrë materiale më të termostable për të kryer përpunimin e lartë të temperaturës. Temperatura përfundimtare e trajtimit të ngrohjes përcaktohet nga kushtet e përdorimit, por është e kufizuar në sublimimin e materialit, i cili rrjedh intensivisht në temperatura mbi 3273 K. Trajtimi termik është kryer në furrat e induksionit ose furrat e rezistencës në një medium jo oksidues (frustrimi grafit, vakum, gaz inerte). Ndryshimi në vetitë e materialeve të karbonit karbonit në procesin e trajtimit të ngrohjes me temperaturë të lartë përcaktohet nga shumë faktorë: lloji i mbushësit dhe matricave, temperatura përfundimtare dhe kohëzgjatja e trajtimit të nxehtësisë, mediumet dhe presioni i saj dhe faktorët e tjerë . Në temperatura të larta, pengesat e energjisë në materialin e karbonit tejkalohen, duke parandaluar lëvizjen e komponimeve multi-core, lidhjen e tyre dhe riorientimin e ndërsjellë me një shkallë më të lartë të nënshkrimit.
Kohëzgjatja e këtyre proceseve është e vogël dhe shkalla e konvertimit përcaktohet kryesisht. Prandaj, kohëzgjatja e proceseve të trajtimit të ngrohjes me temperaturë të lartë është dukshëm më e vogël se në rastin e karbonizimit ose depozitimit të pirocenterit, dhe zakonisht është disa orë. Me trajtimin e ngrohjes me temperaturë të lartë të plastikës të karbonizuar, deformimet e pakthyeshme të produktit ndodhin, gradualisht "shërimin" e defekteve. Për materialet e orarit të mirë të bazuara në PKES në temperatura mbi 2473 k, ekziston një rritje intensive e kristaleve tridimensionale të karbonit deri në tranzicionin në strukturën e grafit. Në të njëjtën kohë, në plastikën e karbonizuar në bazë të defekteve të detyrueshme të polimerit të dobët të strukturës, mbahen deri në 3273 k dhe materiali mbetet në një formë strukturore jo-pikëlluese.
Filler pluhur është futur në matricën e materialit të përbërë në mënyrë që të zbatojë fillerin e pronave të natyrshme në substancën në vetitë funksionale të përbërjes. Në kompozitetin e pluhurit, matrica është kryesisht metalet dhe polimeret. Titulli Composites me një matricë polimer fiksoi emrin "Plastikë".
Composites me një matricë metalike.Komposton pluhur me një matricë metalike janë marrë nga një shtypës i ftohtë ose i nxehtë i një përzierje të matricës dhe pluhurave të mbushjes me një sinterizim të mëvonshëm të produktit gjysmë të përfunduar në një inerte ose reduktim të mesëm në temperatura prej rreth 0.75 T pl Matricë metalike. Ndonjëherë proceset e ngutshme dhe sinterizuese janë të kombinuara. Teknologjia e marrjes së kompozimeve pluhur është quajtur "Metalurgji pluhur". Metodat e metalurgjisë pluhur prodhojnë kermets dhe lidhjet me vetitë e veçanta.
Kermetti Quajtur materiale të përbërë me një matricë metalike, mbushësi i të cilave është grimcat e shpërndara të qeramikës, të tilla si karbie, oksidet, boride, silicidet, nitridet, etj. Si matricë, përdorin kryesisht kobalt, nikel dhe krom. Kermets kombinojnë fortësinë, si dhe rezistencë ndaj nxehtësisë dhe rezistencën e ngrohjes të qeramikës me viskozitet të lartë dhe përçueshmëri termike të metaleve. Prandaj, Kermeta, në kontrast me qeramikën, më pak të brishtë dhe janë në gjendje të përballojnë dallimet e mëdha në temperatura pa shkatërrim.
Përdorimi më i gjerë i Kermetit është marrë në prodhimin e një vegle të përpunimit të metaleve. Aliazhe të ngurta pluhur Kermets Tool Call.
Mbushja e pluhurit të lidhjeve të ngurta është karbie ose karbonitride në një shumë prej 80% ose më shumë. Në varësi të llojit të mbushësit dhe metalit, i cili shërben si një matricë e përbërë, lidhjet e ngurta pluhur janë të ndara në katër grupe:
Lidhjet vk.Lidhjet janë të shënuara me letra VC dhe një numër që tregon përmbajtjen e kobaltit. Për shembull, përbërja e aliazh WC6: 94% WC dhe 6% CO. Rezistenca e nxehtësisë e lidhjeve vk - rreth 900 ° C. Lidhjet e këtij grupi kanë forcën më të madhe në krahasim me lidhjet e tjera të ngurta.
Lidhjet tc.Lidhjet tregojnë një kombinim letrash dhe numrash. Shifra pas t tregon përmbajtjen në aliazh të karabit titan, pas K - kobalt. Për shembull, përbërja e aliazh T15K6: TIC - 15%, CO - 6%, pjesa tjetër, 79%, - WC. Ngurtësinë e lidhjeve të TC për shkak të futjes së karabit më të fortë të titanit në mbushësin e saj sesa ngurtësinë e lidhjeve në K. Ata gjithashtu kanë një avantazh të rezistencës ndaj nxehtësisë - 1000 ° C, por forca e tyre me përmbajtje të barabartë kobalt është më e ulët.
Lidhjet e TTK (TT7K12, TT8K, TT20K9).Përcaktimi i lidhjeve të TTK është e ngjashme me TC. Shifra pas shkronjës së dytë T tregon përmbajtjen totale të karbideve tic dhe tas.
Me një rezistencë të barabartë të nxehtësisë (1000 ° C), lidhjet e TTK tejkalojnë lidhjet e TC me të njëjtin përmbajtje dhe ngurtësinë e kobaltit, dhe për forcë. Efekti më i madh i dopingut të karabit tantal është manifestuar në ngarkesat ciklike - qëndrueshmëria e lodhjes së shokut rritet deri në 25 herë. Prandaj, lidhjet Tantalo-Hold përdoren kryesisht për kushte të rënda të prerjes me fuqinë e madhe dhe ngarkesa të temperaturës.
Lidhje TN, CST.Këto janë lidhje të pazgjidhura të ngurta (bvts) të bazuara në karbonin e karabit dhe titanit me nikel-molybdenum, dhe jo një liga kobalt.
Rezistenca e nxehtësisë e BVTS është inferiore ndaj lidhjeve të bazuara në tungsten, rezistenca e nxehtësisë e BVTS nuk kalon 800 ° C. Forca dhe moduli i tyre i elasticitetit është gjithashtu më i ulët. Kapaciteti i ngrohjes dhe përçueshmëria termike e BVTs janë më të ulëta se ajo e lidhjeve tradicionale.
Pavarësisht nga kostoja relativisht e ulët, përdorimi i gjerë i bvts për prodhimin vegël e prerjes problematike. Përdorimi më i përshtatshëm i lidhjeve të aromatizuara për prodhimin e matjes (masat e terminalit, kalibrat) dhe një mjet shtego.
Matrica metalike përdoret gjithashtu për të lidhur mbushësin e pluhurit nga diamanti dhe nitride boroni kub, të cilat kombinojnë titullin e përgjithshëm "Materialet Superhard" (STM). Materialet e përbërë me mbushës nga STM përdoren si një mjet përpunimi.
Zgjedhja e matricës për mbushjen e pluhurit të diamantit është rezistenca e kufizuar e nxehtësisë së diamantit. Matrica duhet të ofrojë regjim termokimik të lidhjes së besueshme të kokrrave të mbushjes së diamantit, duke përjashtuar djegien ose grafikun e diamantit. Për lidhjen e mbushësit të diamantit, bronzi kallaji është më i përdorur gjerësisht. Rezistenca më e lartë e nxehtësisë dhe inertësi kimike e nitridit të boronit ju lejojnë të përdorni obligacione me bazë hekuri, kobalt, aliazh të ngurtë.
Mjeti me STM është bërë kryesisht në formën e qarqeve, përpunimi i të cilave kryhet duke shpërndarë sipërfaqen e materialit që përpunohet nga rrethi rrotullues. Qarqet gërryes në bazë të diamantit dhe nitridit të boronit janë përdorur gjerësisht për mprehjen dhe mbarimin e mjetit të prerjes.
Kur krahasojmë mjetet gërryese të bazuara në diamantin dhe nitrin e boronit, duhet të theksohet se këto grupe nuk konkurrojnë me njëri-tjetrin, por kanë fushat e tyre të përdorimit racional. Kjo përcaktohet nga dallimet në vetitë e tyre fizikanike dhe kimike.
Avantazhet e diamantit si një material i veglave para nitridës së boronit i takojnë se përçueshmëria e tij termike është më e lartë, dhe koeficienti i zgjerimit termik është më i ulët. Megjithatë, aftësia e difuzionit të lartë të diamantit në raport me lidhjet e bazuara në hekuri - çeliku dhe gize dhe, përkundrazi, inercia me këto materiale të nitridit të boronit.
Në temperaturë të lartë, është vërejtur ndërveprimi i diamantit aktiv me lidhjet e bazuara në hekur. Në temperatura më poshtë
Zbatueshmëria e diamantit në ajër ka kufizime të temperaturës. Diamanti fillon të oksid në një normë të dukshme në një temperaturë prej 400 ° C. Në temperatura më të larta, ajo djeg me theksimin dioksid karboni. Ai gjithashtu kufizon aftësitë operacionale të instrumentit të diamantit në krahasim me një mjet të bazuar në nitridin e boronit kub. Oksidimi i dukshëm i nitridit të borit në ajër është vërejtur vetëm pas një ekspozimi orë në një temperaturë prej 1200 ° C.
Kufiri i temperaturës së performancës së diamantit në mediumin inert është i kufizuar në transformimin e saj në një formë të karbonit termodinamik të karbonit - grafit, i cili fillon kur nxehet në 1000 ° C.
Një fushë tjetër e gjerë e aplikimit të Kermetov është përdorimi i tyre si një material i dizajnuar i destinacionit të temperaturës së lartë për objektet e teknikave të reja.
Vetitë e shërbimit të kompozimeve pluhur me një matricë metalike përcaktohen kryesisht nga vetitë filler. Prandaj, për materialet e përbërë me pluhur me një pronë të veçantë, klasifikimi më i zakonshëm sipas aplikacioneve.
38.1. Klasifikim
Materialet e përbërë janë materiale të përforcuara nga mbushësit, siç përcaktohet në matricën e mbushësve, më shpesh janë substanca me obligacione të larta ndëratomike, me forcë të lartë dhe energji të lartë, megjithatë, në kombinim me matricat e brishta, mund të aplikohen mbushës të grumbullit të lartë
Komponentët e detyrueshëm, ose matricë, në materialet e përbërë mund të jenë të ndryshme - polimer, qeramike, metal ose të përziera. Në rastin e fundit, ata flasin për materialet polymatrike të përbërë.
Sipas morfologjisë së fazave përforcuese, materialet e përbërë janë të ndara në:
zero-dimensionale (përcaktimi: 0,), ose forcuar nga grimcat e shpërndarjes së ndryshme, të shpërndara rastësisht në matricë;
fibroze njëdimensionale (përcaktimi: 1), ose i ngurtësuar me fibra të vazhdueshme ose diskrete të paidirektive;
vendndodhja dy-dimensionale (përcaktimi: 2), ose që përmban lamellat ose shtresat e orientuara në mënyrë të barabartë (Figura 38.1).
Anisotropia e materialeve të përbërë, "parashikuar" paraprakisht për ta përdorur atë në strukturat përkatëse, quhet ndërtim.
Në madhësinë e fazave përforcuese ose madhësinë e qelizës së përforcimit, materialet e përbërë të përmbajtura ndahen si më poshtë:
submicrocomposites (madhësia e qelizës së përforcimit, diametri i fibrave ose grimcave<С 1 мкм), например, дисперсноупрочненные сплавы или волокнистые композиционные материалы с очень тонкими волокнами:
mikrokompozimet (madhësia e qelizës së përforcimit, diametri i fibrave, grimcave ose trashësia e shtresave ^ 1 μm), për shembull, materialet e përforcuara nga grimcat, fibrat e karbonit, karabit të silikonit, bor, etj., Lidhje eutectike unidirektive;
macrocomposites (diametër ose trashësi e komponentëve përforcues -100 μm), për shembull, pjesët e bëra nga lidhjet e bakrit ose aluminit të përforcuar me tela tungsten ose çeliku ose fletë metalike. Macrocomposites janë përdorur më shpesh për të rritur rezistencën e veshin e detajeve të fërkimit në pajisjet teknologjike.
38.2. Ndërveprim ndërfacial në materialet e përbërë
38.2.1. Physico-kimike dhe pajtueshmërinë termomechanical të komponentëve
Kombinimi i substancave në një material në mënyrë të konsiderueshme të ndryshme në përbërjen kimike dhe pronat fizike thekson zhvillimin, prodhimin dhe kombinimin e materialeve të përbërë për problemin e përputhshmërisë termodinamike dhe kinetike të komponentëve. Në afërsi të heroit
përputhshmëria dinamike e kuptojnë aftësinë e matricës dhe mbushësit përforcues të jenë në një gjendje të ekuilibrit termodinamik të pakufizuar në temperatura të prodhimit dhe funksionimit. Pothuajse të gjitha materialet e përbëra të krijuara artificialisht janë termodinamikisht të papajtueshme. Përjashtimet janë vetëm disa sisteme metalike (CI-W, CI, AG-W), ku nuk ka ndërveprim kimik dhe difuzionesh midis fazave të PRN të kohës së pakufizuar të kontaktit të tyre.
Pajtueshmëria kinetike - aftësia e komponentëve të materialeve të përbërë për të mbajtur një ekuilibër metastable në një temperaturë të caktuar dhe intervale kohore. Problemi i përputhshmërisë kinetike ka dy aspekte: 1) fiziko-kimike - duke siguruar një lidhje të fortë midis komponentëve dhe një kufizim në sipërfaqet e proceseve të shpërbërjes, përhapjes hetero dhe reagimit, të cilat çojnë në formimin e produkteve të brishta të ndërveprimit dhe degradimit e forcës së fazave përforcuese dhe materialit të përbërë në tërësi; 2) termomechanical-arritshmëria e një shpërndarje të favorshme të streseve të brendshme të origjinës termike dhe mekanike dhe një reduktim në nivelin e tyre; Sigurimi i marrëdhënieve racionale midis forcimit të deformimit të matricës dhe aftësisë së tij për t'u çlodhur relaksimin e streseve, duke parandaluar mbingarkesat dhe shkatërrimin e parakohshëm të fazave forcimin.
Ekzistojnë mundësitë e mëposhtme për përmirësimin e përputhshmërisë fizikokimike të matricave metalike me mbushëse përforcuese:
Unë , etj.
II duke aplikuar veshje barrierë në mbushëse përforcuese, të tilla si veshjet nga metalet refraktare, karbidet titan, hafnium, boroni, nitridet e titanit, borin, oksidet e yttriumit në fibrat e karbonit, boroni, karabit silic. Disa veshje barriere në fibra, kryesisht metalike, shërbejnë si një mjet për të përmirësuar lagështinë e fibrave me shkrirjen e matricës, e cila është veçanërisht e rëndësishme kur prodhojnë materiale të përbërë me metoda të lëngëta. Veshje të tilla shpesh quhen teknologjike
Jo më pak e rëndësishme është efekti i plastifikimit, manifestohet në stabilizim dhe madje rrit fuqinë e fibrave (për shembull, kur fibrat e fibrave të borës po shtrihen përmes një banjë me shkrirje ose në prodhimin e nikelit të fibrave të karbonit, të ndjekur nga trajtimi i ngrohjes ).
III. Aplikimi në materialet e përbërë të matricave metalike, doped me elemente me një afinitet të madh për mbushësin përforcues sesa matricat metalike ose aditivët e surfaktuesit. Ndryshimi në përbërjen kimike të kufijve të seksionit duhet të parandalojë zhvillimin e bashkëveprimit ndërfacial të lidhjes së lidhjeve të matricës me aditivë sipërfaqësorë-aktivë ose të formimit të carbidos, si dhe zbatimin e veshjeve teknologjike të fibrave, mund të ndihmojë në përmirësimin e lagështirës e mbushësit përforcues me metalet metalike.
Iv. Dogging nga matrica sipas elementeve që rrisin potencialin kimik të mbushësit përforcues në aliazhin e matricës, ose aditivizon materialin e mbushësit përforcues në përqendrimet e ngopjes në temperatura të marrjes së një operacioni të materialit të përbërë. Doping të tilla parandalon shpërbërjen e fazës së përforcimit, kështu që me radhë rrit stabilitetin termik të përbërjes.
V. Krijimi i materialeve të përbërë "artificiale" sipas llojit të kompozimeve "natyrore" eutectike duke zgjedhur përbërjen përkatëse të komponentëve.
VI. Zgjedhja e kohëzgjatjes optimale të komponentëve të kontaktimit në një kohë ose një proces tjetër të marrjes së materialeve të përbërë ose në kushtet e tyre të shërbimit të tyre, I.E., duke marrë parasysh temperaturën dhe faktorët e energjisë. Kohëzgjatja e kontaktimit, nga njëra anë, duhet të jetë e mjaftueshme për shfaqjen e obligacioneve të qëndrueshme të ngjitjes midis komponentëve; Nga ana tjetër, nuk çojnë në ndërveprim intensiv kimik, formimin e fazave të brishta të ndërmjetme dhe një rënie në forcën e materialit të përbërë.
Përputhshmëria termomekanike e komponentëve në materialet e përbërë:
zgjedhja e lidhjeve të matricave dhe mbushëse me ndryshim minimal në modulot e elasticitetit, koeficientët poisson, koeficientët e zgjerimit termik;
përdorimi i shtresave të ndërmjetme dhe veshjeve të fazave përforcuese, reduktimi i dallimeve në vetitë fizike të matricës dhe fazave;
kalimi nga përforcimi nga komponenti i një specie në Polyarmirov - III, I.E., një kombinim në një material të përbërë të fibrave forcuese, grimcave ose shtresave të ndryshme në përbërje dhe vetitë fizike;
ndryshimi i gjeometrisë së pjesëve, diagrameve dhe armatosjes; morfologjia, madhësia dhe fraksioni i vëllimit të fazave përforcuese; zëvendësimi i pjesëve të vazhdueshme të mbushjes;
zgjedhja e metodave dhe mënyrave të prodhimit të materialit të përbërë, duke siguruar një nivel të caktuar të forcës së lidhjes së komponentëve të saj.
38.2.2. Mbushës të përforcuar
Për përforcimin e matricave metalike, me forcë të lartë, mbushës të lartë modulus janë përdorur - metal të vazhdueshëm dhe diskrete, fibra jo-metalike dhe qeramike, fibra të shkurtra dhe grimca, kristalet e ndërprera (Tabela 38.1).
Fibrat e karbonit janë një nga më të zhvilluarit në prodhimin e materialeve premtuese përforcuese. Avantazhi i rëndësishëm i fibrave të karbonit është përqindja e tyre e ulët, përçueshmëria termike afër metaleve (i \u003d 83.7 w / (m-k)), kosto relativisht të ulët.
Fibrat furnizohen në formën e pajisëve të butë ose të shtrembëruar misterioze, indeve ose shirita të tyre. Në varësi të llojit të lëndës së parë burim, diametri i Filantit ndryshon nga 2 në 10 μm, numri i Filameteve në parzmore - nga qindra në një çadër të mijëra copa.
Fibrat e karbonit kanë rezistencë të lartë kimike në kushtet atmosferike dhe acidet minerale. Rezistenca e nxehtësisë së fibrave është e ulët: temperatura e operacionit afatgjatë në ajër nuk kalon 300-400 ° C. Për të rritur rezistencën kimike në kontakt me metalet në sipërfaqen e fibrave, veshjet penguese nga titan dhe zirconium Borides, karbidet titan, zirconium, silic, metalet refraktare janë aplikuar.
Fibrat e Borny janë marrë nga reshjet e borës së përzierjes së gazit të hidrogjenit dhe bor kloridi i borlit të nxehtë në një temperaturë prej 1100-1200 ° C tela tungsten ose monofilament karboni. Kur ajri është ndezur, fibra e borit fillon të oksid në temperatura prej 300-350 ° C, në 600-800 ° C të humbasë plotësisht forcën. Ndërveprimi aktiv me shumicën e metaleve (Al, MG, TI, FE, NI) fillon në temperatura prej 400-600 ° C. Për të rritur rezistencën e nxehtësisë së fibrave të borës, shtresat e hollë (2-6 μm) të karabit të silikonit (sic / b / w), karabit bor 2 (b4c / b / w), nitride boron (bn / b / w) janë aplikuar me një metodë të fazës së gazit.
Fibrat e karabit të silikonit me një diametër prej 100-200 μm janë precipituar në 1300 ° C nga një përzierje e avullit të gazit të silikonit dhe kuadrimit të metanit, të holluar me hidrogjen në një raport prej 1: 2: 10 dhe tela tungsten
|
Fibra të karbonit
|
|
Tabela 38.2. Lidhjet e përdorura si matrica në materialet e përbërë
|
ose pecovy karboni im. Mostrat më të mira të fibrave kanë një forcë prej 3000-4000 MPa në 1100 ° C
Fibrat e karabit të silikonit janë silic në formën e pajimet multifylamate të marra nga organosilanët e lëngët duke tërhequr dhe pirolizë, përbëhet nga kristalet ultra të hollë f).
Fibrat metalike janë prodhuar në formën e një tel me një diametër prej 0.13; 0.25 dhe 0.5 mm. Fibrat nga çeliku me forcë të lartë, lidhjet e berylliumit janë të destinuara kryesisht për të përforcuar matricat nga lidhjet e lehta dhe titan. Fibrat e bëra nga metalet e zjarrtë, të zhveshur me titan, titan, oksid dhe faza karabit, janë përdorur për të ngurtësuar ichkelchrombhrous rezistente ndaj nxehtësisë, titan dhe lidhjeve të tjera.
Kristalet e formuara në formë të përdorura për përforcim mund të jenë metalike ose qeramike. Struktura e kristaleve të tilla mono-kristaline, diametri është zakonisht deri në 10 μm me një raport të gjatësisë në një diametër prej 20-100, kristalet filamente janë marrë nga metoda të ndryshme: rritje nga veshjet, reshjet elektrolitike, reshjet nga avullia- Mesatare e gazit, kristalizimi nga faza e gazit përmes fazës së lëngshme. Sipas mekanizmit me avull - të lëngshme - kristal, pirolizë, kristalizimi nga zgjidhjet e ngopura, vizistim
38.2.3. Lidhjet e matricës
Në materialet e përbërë metalike, matricat kryesisht përdoren nga mushkëritë deformuese dhe hedh lidhjet e aluminit dhe magnezit, si dhe nga bakri, nikeli, kobalt, zinku, kallaj, plumbi, lidhjet e argjendta; Nikel rezistent ndaj nxehtësisë Chromium, titan, zirconium, lidhje vanadium; Lidhje të metaleve të kromit dhe niobiumit (Tabela 38 2).
38.2.4. Llojet e komunikimit dhe strukturave të sipërfaqeve të seksionit në materialet e përbërë
Në varësi të materialit të mbushësit dhe matricave, metodave dhe mënyrave të prodhimit në sipërfaqet e seksionit të materialeve të përbërë, zbatohen gjashtë lloje të komunikimit (Tabela 38.3). Lidhja më e qëndrueshme midis komponentëve në kompozime me matricat metalike siguron ndërveprim kimik. Një lloj i zakonshëm i komunikimit është i përzier, i paraqitur nga zgjidhjet e ngurta dhe fazat intermetalike (për shembull, përbërja "aluminumborne fibrave" të marra nga metoda e hedhjes së vazhdueshme) ose zgjidhjeve të forta, faza intermetallike dhe oksid (e njëjta përbërje e fituar duke shtypur plazmën gjysmë - produkte të ndezura), etj.
38.3. Metodat për prodhimin e materialeve të përbërë
Teknologjia e prodhimit të materialeve të përbërë metalike përcaktohet nga dizajni i produkteve, veçanërisht nëse ata kanë një formë komplekse dhe kërkojnë përgatitjen e përbërësve të komponimeve me saldim, saldim, ngjitje ose riveting, dhe, si rregull, është një shumë të ardhura .
Baza elementare për prodhimin e pjesëve ose produkteve gjysmë të gatshme (fletët, tubat, profilet) nga materialet e përbërë më shpesh i shërbejnë të ashtuquajturit prepregs, ose kaseta me një shtresë të përforcimit të mbushjes, të ngopura ose të veshura aliazhe të matricave; I ngopur me fibra metalike ose fibra individuale me veshje të bëra nga lidhjet e matricës.
|
Llojet e komunikimit në sipërfaqet e seksionit në materialet e përbërë
|
Detajet dhe produktet gjysmë të gatshme merren nga një kompleks (kompaktim) i parapegjeve fillestare nga impregnimi, paketa të nxehta, të nxehta ose të vizatimit nga prepregs. Ndonjëherë prepregs, dhe produktet e bëra nga materiale të përbërë janë bërë nga të njëjtat metoda, për shembull, me pluhur ose teknologji të shkritore, për mënyra të ndryshme dhe në maska \u200b\u200btë ndryshme teknologjike.
Metodat për marrjen e prepregs, produktet gjysmë të gatshme dhe produktet nga materialet e përbërë me matricat metalike mund të ndahen nga pesë grupet themelore: 1) parogazofazia; 2) kimike dhe elektrokimike; 3) faza e lëngshme; 4) faza solide; 5) faza solide.
38.4. Prona të materialeve të përbërë me një matricë metalike
Materialet e përbërë me matricat metalike kanë një numër avantazhesh të padiskutueshme mbi materialet e tjera strukturore, të parashikueshme për të punuar në kushte ekstreme. Këto avantazhe përfshijnë: forcë të lartë dhe. ngurtësia në kombinim me viskozitet të lartë të shkatërrimit; Forcë dhe ngurtësi të lartë specifike (raporti i forcës dhe modulit të elasticitetit në peshën specifike të A / Y dhe E / Y); kufiri i lodhjes së lartë; Rezistencë e lartë e nxehtësisë; Ndjeshmëria e vogël ndaj ndikimeve termike, defekteve të sipërfaqes, vetitë e larta të zbutjes, energjia elektrike dhe përçueshmëria termike, prodhimi gjatë hartimit, përpunimit dhe kompleksit (Tabela 38 4).
|
Materialet e përbërë me matricat metalike në krahasim me materialet më të mira metalike strukturore |
|
Tabela 385. |
|
Vetitë mekanike të materialeve të përbërë me matricat metalike
|
Në mungesë të kërkesave të veçanta për materialet për përçueshmërinë termike, përçueshmërinë elektrike, rezistencën e ftohtë dhe pronat e tjera, vargjet e temperaturës së materialeve të përbërë përcaktohen si më poshtë:<250 °С - для материалов с полимерными матрицами; >1000 ° C - për materialet me matricat qeramike; Materialet e përbërë me matricat metalike përputhen me kufijtë e p.sh.
Karakteristikat e forcës së disa materialeve të përbërë janë dhënë në Tabelën 38 5.
Llojet kryesore të përbërjes së materialeve të përbërë sot - Bolted, riveted, ngjitës, bashkim dhe saldim dhe komponimet e kombinuara bashkim dhe saldim janë veçanërisht premtuese, pasi është e mundur që më së shumti të zbatojë vetitë unike të materialit të përbërë në dizajn, por zbatimin e tyre është një detyrë komplekse shkencore dhe teknike dhe shumë raste nuk kanë dalë nga eksperimenti
38.5. Problemet e saldimit të materialeve të përbërë
Nëse nën saldueability për të kuptuar aftësinë e materialit për të formuar nyje ngjitur, jo inferiore ndaj saj në pronat e saj, atëherë materiale të përbërë me matricat metalike, veçanërisht fibroze, duhet t'i atribuohen materialeve të vështira. Sepse ka disa arsye.
I. Metodat e saldimit dhe bashkimit përfshijnë materialet e përbërë për materialet e përbërë në një matricë metalike. Filler përforcues në shtresën e salduar ose të ngjitur është plotësisht i munguar (për shembull, në seams prapanicë të vendosur në të gjithë drejtimin e përforcimit në materialet e përbërë fibroze ose të shtresuara), ose është i pranishëm në një fraksion volumetrik të reduktuar (kur saldimi i forcuar me tela që përmbajnë Një fazë e përforcimit diskrete), ose ka një shkelje të vazhdimësisë dhe drejtimit të përforcimit (për shembull, me saldim të difuzionit të kompozimeve fibroze në të gjithë drejtimin e përforcimit). Rrjedhimisht, shtresa e ngjitur ose e ngjitur është një zonë e dobësuar e dizajnit nga materiali i përbërë, i cili kërkon kontabilitet gjatë hartimit dhe përgatitjes së kryqëzimit të përbashkët. Në literaturë ka propozime për saldim autonom të përbërësve të përbërjes për të ruajtur vazhdimësinë e përforcimit (për shembull, saldimi i fibrave tungsten në përbërjen e tungsten - bakri), por saldimi autonom i materialeve të përbërë fibroze kërkon përgatitje të veçantë e skajeve, aderimin e rreptë të hapit të përforcimit dhe është i përshtatshëm për materialet e përforcuara të fibrave metalike. Një propozim tjetër është përgatitja e komponimeve prapanicë me mbivendosjen e fibrave në gjatësi më kritike, megjithatë, është e vështirë të plotësoni materialin e përbashkët nga matrica dhe të sigurohet lidhja e fortë në kufirin e matricës së fibrave.
II. Efekti i ngrohjes së saldimit në zhvillimin e reagimit fizikocemik në materialin e përbërë është i përshtatshëm për t'u marrë parasysh në shembullin e një përbërjeje të formuar nga inversi i harkut të përforcimit të përforcimit (Fig. 38.2). Nëse matrica metalike nuk ka një polimorfizëm (për shembull, al, mg, cu, ni, etj), pastaj në kompleks ju mund të zgjidhni 4 zona kryesore: 1 - zona e nxehtë në temperaturën e rimbursimit të matricës (me analogji Me saldimin e materialeve homogjene, le ta quajmë këtë faqe nga materiali kryesor); 2 - Zona, e kufizuar në temperaturat e kthimit dhe rikristalizimi i matricës metalike (zona e kthimit); 3- zonë,
recrystalizimi i kufizuar dhe matrica e shkrirjes (Zona e rikristalizimit); 4 është zona e ngrohjes mbi pikën e shkrirjes së matricës (le ta quajmë këtë zonë me një saldim). Nëse matrica në materialin e përbërë është lidhjet e TI, ZR, FE dhe metaleve të tjera që kanë transformime polymorfike, pastaj në zonën 3 nënzones me fazën e plotë ose të pjesshme që recrystallization të matricës, dhe për këtë konsideratë, ky moment është i paplotë.
Ndryshimet në vetitë e materialit të përbërë fillojnë në zonën 2. Këtu proceset e rimbursimit heqin forcimin e deformimit të matricës së arritur gjatë kompaktimit të fazës së ngurtë të materialit të përbërë (në kompozimet e marra nga metodat e fazës së lëngshme, zbutjen në këtë zonë nuk është vërejtur).
Në zonën 3, recrystallization dhe rritja e drithërave metalike të matricës ndodh. Për shkak të lëvizshmërisë së difuzionit të atomeve të matricës, bëhet e mundur që të zhvillohen më tej ndërveprimin ndërfacial, fillimi i të cilave u gjet në proceset e prodhimit të materialit të përbërë, trashësia e ndërveprimeve të brishta rritet dhe vetitë e materialit të përbërë në përgjithësi përkeqësohet. Kur saldimi shkrirja e nënës
peshkimi i marrë nga metodat e kompaktimit të fazës së ngurta të pluhurave ose prepregs me një shtresë pluhuri ose një matricë të mbuluar, poroziteti është i mundur përgjatë kufirit të bashkimit dhe kufijve ndërfacial të ngjitur me të, duke përkeqësuar jo vetëm forcën e forcës, por edhe ngushtësinë e forcës e përbashkët të ngjitur.
Në zonën 4 (shtresë e ngjitur), ju mund të nxjerrë në pah 3 seksione:
Seksioni 4 ", ngjitur me aksin e shtresës, ku për shkak të mbinxehjes së fortë nën harkun e matricës metalike shkrihet dhe kohëzgjatja më e madhe e qëndrimit metalik në shtetin e shkrirë, faza e përforcimit është plotësisht e tretur;
Plot 4 ", e karakterizuar nga një temperaturë më e ulët e shkrirjes së ngrohjes dhe një kohëzgjatje më të vogël të kontaktimit me fazën e përforcimit me një shkrirje. Këtu kjo fazë është pjesërisht e tretur në shkrihet (për shembull, diametri i fibrave zvogëlohet në sipërfaqen e tyre ; përforcimi unidirectional është i shqetësuar);
Komploti 4 "", ku nuk ndodh një ndryshim i dukshëm në madhësinë e fazës së përforcimit, por ndërveprimi intensiv me shkrirjen e shkrirjes, shtresat ose ishujt e produkteve të brishta të ndërveprimit janë reduktuar, forca e fazës së përforcimit është zvogëluar. Si rezultat, zona 4 bëhet një zonë e dëmtimit maksimal të materialit të përbërë gjatë saldimit.
III. Për shkak të dallimeve në zgjerimin termik të materialit të matricës dhe fazës së përforcimit në komponimet e ngjitur të materialeve të përbërë, lindin stresi shtesë termoplastik, duke shkaktuar formimin e defekteve të ndryshme: plasaritje, shkatërrimin e fazave të brishta përforcuese në zonën më të nxehtë në zonën më të nxehtë 4 komponime, bundles kufitare ndërfaciale në zonën 3.
Për të siguruar vetitë e larta të materialeve të përziera të ngjitura, rekomandohet në vijim.
Së pari, nga metodat e njohura të kompleksit, duhet të preferohen metodat e saldimit në fazën solide, në të cilën degradimi minimal i vetive të komponentëve mund të arrihet si rezultat i një furnizimi më të vogël të komponentëve në zonën e kyçjes.
Së dyti, mënyrat e saldimit të presionit duhet të zgjidhen në mënyrë që të përjashtojnë kompensimin ose dërrmimin e komponentit përforcues.
Së treti, kur saldimi shkrirja e materialeve të përbërë, është e nevojshme të zgjidhni metodat dhe mënyrat që ofrojnë pajisje minimale në zonën e lidhjes.
Së katërti, saldimi i shkrirjes duhet të rekomandohet për të lidhur materiale të përbërë me komponente termodinamike të pajtueshme, të tilla si bakri - tungsten, bakri - molibden, argjendi - tungsten, ose mbushës rezistente ndaj nxehtësisë, të tilla si fibrave të karabit të silikonit, të tilla si fibra bora me veshje karabit bor ose karabit silic.
Së pesti, elektroda ose materiali shtesë ose materiali i vendosjes së ndërmjetme për saldimin ose bashkimin e ujit duhet të përmbajnë aditivë alloying që kufizojnë shpërbërjen e komponentit përforcues dhe formimin e ndërveprimeve të brishta të produktit në procesin e saldimit dhe në funksionimin pasues të nyjeve të ngjitura.
38.5.1. Saldimi i materialeve të përbërë
Materialet e përbërë fibroze dhe të shtresuara janë më shpesh të lidhura nga pectorist. Raporti i gjatësisë së mbivendosjes në trashësinë e materialit zakonisht tejkalon 20. Komponimet e tilla mund të përforcohen më tej me gozhdë ose lidhje të mbështjella. Së bashku me përbërjen e lundrimit, është e mundur të kryhet nyje të ngjitura dhe këndore në drejtim të përforcimit dhe, më pak të ngjarë, në të gjithë drejtimin e përforcimit. Në rastin e parë, me zgjedhjen e duhur të metodave dhe mënyrave të saldimit ose bashkimit, është e mundur të arrihet barazimi i lidhjes; Në rastin e dytë, forca e përbërësit zakonisht nuk e kalon forcën e materialit të matricës.
Materialet e përbërë të përforcuara nga grimcat, fibrat e shkurtra, kristalet filamente, saldimi duke përdorur të njëjtat teknika si lidhjet e forcimit të shpërndarjes ose materialeve pluhur. Barazia e komponimeve të salduara Materiali kryesor në këtë rast mund të arrihet me kusht që materiali i përbërë të bëhet nga metodat e teknologjisë së fazës së lëngshme, të përforcuar me mbushëse rezistente ndaj nxehtësisë dhe gjatë zgjedhjes së mënyrave të duhura të saldimit dhe saldimit. Në disa raste, elektroda ose materiali shtesë mund të jetë i ngjashëm ose i afërt me përbërjen e materialit kryesor.
38.5.2. Saldim ARC në gazra mbrojtëse
Metoda është përdorur për saldim duke shkrirë materiale të përbërë me një matricë të metaleve kimikisht aktive dhe lidhjeve (alumini, magnez, titan, nikel, krom). Saldimi kryhet nga një elektrodë jo e pajtueshme në një atmosferë të argon ose një përzierje me helium. Për të rregulluar efektet termike të saldimit në materiale, është e këshillueshme që të përdoret një hark i pulsuar, një hark i ngjeshur ose një hark me tre faza.
Për të rritur forcën e komponimeve, rekomandohet të kryeni seams me elektroda të përbërë ose tela të shtrembëruara me një vëllim të fazës së përforcimit 15-20%. Ndërsa fazat përforcuese, përdoren fibra të shkurtra të boronit, safir, nitride ose silic të karabit.
38.5.3. Saldim me rreze elektronike
Avantazhet e metodës janë në mungesë të oksidimit të metaleve të shkrirë dhe mbushës përforcues, degazimin e vakumit të metalit në zonën e saldimit, përqendrimin e lartë të energjisë në rreze, duke lejuar marrjen e komponimeve me gjerësinë minimale të zonës së shkrirjes dhe zona e afërt. Avantazhi i fundit është veçanërisht i rëndësishëm gjatë kryerjes së përbërësve të materialeve të përbërë fibroze në drejtim të përforcimit. Me përgatitjen e veçantë të përbërësve, saldimi është i mundur duke përdorur spacer shtesë.
38.5.4. Saldim i kontaktit
Prania e fazës së përforcimit në materialin e përbërë zvogëlon përçueshmërinë e saj të ngrohjes dhe elektrike krahasuar me materialin e matricës dhe parandalon formimin e kernelit të hedhur. Rezultatet e kënaqshme u morën me saldim pikë të materialeve të përbërë me gjethe të hollë me shtresa të claurit. Kur fletët e saldimit të trashësisë së ndryshme ose fletëve të përbërë me fletë metalike homogjene në mënyrë që të nxjerrin kernelin e pikës së ngjitur në planin e prekjes së fletëve dhe të balancojnë ndryshimin në përçueshmërinë elektrike të materialit, janë përzgjedhur elektrodat me përçueshmëri të ndryshme , me ngjeshjen e zonës periferike, diametrin dhe rreze të rrethrrotullimit të elektrodave, trashësia ndryshon shtresën e ftohtë, aplikoni gaskets shtesë.
Forca mesatare e pikës së salduar gjatë saldimit të blloqeve të vetme të pllakave të aluminit me një trashësi prej 0.5 mm (me një fraksion të vëllimit të fibrave prej 50%) është 90% e forcës së boronit - luminja e seksionit ekuivalent të kryqit. Forca e lidhjes së fletëve të Borrranumit me përforcimin e ndër-përforcimit është më e lartë se fletët me përforcim uniaxial.
38.5.5. Saldim i difuzionit
Procesi kryhet në presion të lartë pa përdorimin e lidhësit. Kështu, detajet e borxhit për t'u lidhur janë të ndezur në një retort hermetik në një temperaturë prej 480 ° C në një presion deri në 20 MPA dhe mbahen në këto kushte për 30-90 minuta. Procesi teknologjik i saldimit të pikave të difuzionit të rezistencës së bordhit me titan është pothuajse jo i ndryshëm në saldimin e pikëve të shkrirjes. Dallimi është se modaliteti i saldimit dhe forma e elektrodave janë përzgjedhur në mënyrë që temperatura e ngrohjes e matricës së aluminit të jetë afër pikës së shkrirjes, por më poshtë. Si rezultat, një zonë e difuzionit prej 0.13 deri në 0.25 μm është formuar në pikën e kontaktit.
Mostrat u ngjitën me një saldim të pikave të difuzionit, kur testimi i tërheqjes në rangun e temperaturës prej 20-120 ° C, ato shkatërrohen nga materiali kryesor me një përkulje përgjatë fibrave. Në një temperaturë prej 315 ° C, mostrat shkatërrohen nga një ndryshim në vendndodhjen e lidhjes.
38.5.6. Saldim Cligovaya
Për të lidhur finalet nga lidhjet strukturore konvencionale me tuba ose raste të materialeve të përbërë, është zhvilluar një metodë për saldimin e metaleve heterogjene, të ndryshme ndryshojnë në ngurtësinë, e cila mund të quhet mikro-clinopresses. Presioni i marrjes është marrë nga streset termike që rrjedhin nga ngrohja e mandrizit dhe prerja e pajisjes për saldimin e ngjeshjes termike të bërë nga materiale me koeficientë të ndryshëm të zgjerimit termik (K. tr). Elementet e përfundimit, në sipërfaqen e kontaktit të të cilave aplikohet gdhendja e pykë, të mbledhë me një tub nga një material i përbërë, si dhe me një mandre dhe litar. Pajisja e mbledhur është ndezur në një medium mbrojtës në një temperaturë prej 0.7-0.9 mbi pikën e shkrirjes së metalit më të ulët të shkrirjes. Mandreli i instalimit ka një CTR më të madh se klip. Në procesin e ngrohjes, distanca midis sipërfaqeve të punës së mandrizit dhe klipit është zvogëluar, dhe zgjatjet ("wedges") të fijeve në fund janë të përfshira në shtresat e plating të tubit. Forca e kompleksit të fazës solide nuk është më e ulët se forca e matricës ose metaleve të plating.
38.5.7. Shpërthimi i saldimit
Saldimi i shpërthimit përdoret për të lidhur fletët, profilet dhe tubacionet e bëra nga materiale të përbërë prej metali të përforcuar me fibra metalike ose shtresa që kanë vetitë mjaft të larta plastike për të shmangur dërrmimin e fazës së përforcimit, si dhe për të lidhur materialet e përbërë me materiale të minierave nga metale të ndryshme dhe lidhjeve . Forca e përbërësve zakonisht është e barabartë me ose edhe më e lartë (nga forcimi i deformimit) forca e materialit më pak të fortë të matricës që përdoret në pjesë të lidhura. Gaskets të ndërmjetme nga materiale të tjera përdoren për të rritur forcën e komponimeve.
Zakonisht nuk ka asnjë poret ose çarje në komponimet. Zonat e shkrirë në zonën e tranzicionit, veçanërisht me shpërthimin e metaleve heterogjene, janë përzierjet e fazave të tipit eutectik.
38.6. Bashkim i materialeve të përbërë
Proceset e bashkimit janë shumë premtuese për kompozimin e materialeve të përbërë, pasi ato mund të kryhen në temperatura që nuk ndikojnë në mbushësin përforcues dhe ndërveprimin ndërfacial jo-zhvillues.
Udhëtimi kryhet nga teknikat teknike konvencionale, I.E. Zhytja në saldim ose në furre. Çështja e cilësisë së përgatitjes së sipërfaqes nën bashkim është shumë e rëndësishme. Komponimet e kryera nga lidhës të ngurta duke përdorur flukse janë subjekt i korrozionit, kështu që fluksi duhet të hiqet plotësisht nga zona e lidhjes.
Soot e saldatorëve të ngurta dhe të buta
Zhvilloi disa opsione për të bashkuar Boroughuminoutous. Udhëtime të trubble për bashkim të temperaturës së ulët. 55% CD -45% AG, 95% CD -5% AG, 82.5% CD-17.5% ZN janë të rekomanduara për pjesët që veprojnë në temperatura jo më të larta se 90 ° C; Udhëtimi 95% ZN - 5% AL - për operimin e temperaturave deri në 315 ° C. Për të përmirësuar lagështinë dhe përhapjen e lidhësit në sipërfaqet e lidhur, aplikohet një shtresë nikeli me një trashësi prej 50 μm. Mbështetja e temperaturës së lartë prodhohet duke përdorur rendimentet eutectike të aluminit - silic në temperatura prej rreth 575-615 ° C. Koha e bashkimit duhet të minimizohet për shkak të rrezikut të degradimit të forcës së fibrave të lindura.
Vështirësitë kryesore në bashkimin e kompozimeve të qymyrit midis tyre dhe lidhjeve të aluminit janë të lidhur me lagështinë e dobët të bashkave të aluminit të karbonit. Udhëheqësit më të mirë janë aliazh 718 (A1-12% SI) ose shtresa të alternuara të pllakave nga aliazh 6061. Udhëtimi është prodhuar në furre në një atmosferë argoni në një temperaturë prej 590 ° C për 5-10 minuta. Për kombinimin e Borocyniumit dhe aluminit të karbonit me Titanium, mund të aplikohen saldatorët e sistemit të aluminit - Magnezi Silicon. Për të rritur forcën e kompleksit, rekomandohet të aplikoni një shtresë nikel në sipërfaqen e titanit.
Bashkim eutectic difuzionit. Metoda është që të aplikoni në sipërfaqen e pjesëve të ngjitura të shtresës së hollë të metalit të dytë që formon eutectik me metalin e matricës. Për matricat nga lidhjet e aluminit, shtresat e AG, C, MG, GE, ZN janë përdorur, temperatura eutectike me alumini, respektivisht, 566, 547, 438, 424 dhe 382 ° C. Si rezultat i procesit të difuzionit, përqendrimi i elementit të dytë në zonën e kontaktit po zvogëlohet gradualisht dhe pika e shkrirjes së kompleksit ngrihet, duke iu afruar pikës së shkrirjes së matricës. Kështu, komponimet e saldimit mund të veprojnë në temperatura që tejkalojnë temperaturën e punkut.
Me një saldim të difuzionit të sipërfaqes së sipërfaqes së pjesëve të kombinuara janë të veshura me argjend dhe bakër, pastaj të ngjeshur dhe të mbahen nën presion në 7 MPA në një temperaturë prej 510-565 ° C në stacionin e çelikut në vakum të atmosferës së inertit të najlit .
