วัสดุคอมโพสิตบนเมทริกซ์โลหะ วัสดุคอมโพสิตที่มีเมทริกซ์โลหะ คอมโพสิตที่มีเมทริกซ์โลหะ

วัสดุคอมโพสิตประกอบด้วยเมทริกซ์โลหะ(โดยปกติคือ A1, Mg, Ni และโลหะผสม) ชุบแข็งด้วยเส้นใยที่มีความแข็งแรงสูง (วัสดุที่เป็นเส้นใย) หรืออนุภาควัสดุทนไฟที่กระจายตัวอย่างประณีต, ไม่ละลายในโลหะฐาน (วัสดุเสริมการกระจายตัว)เมทริกซ์โลหะจับเส้นใย (อนุภาคที่กระจายตัว) เข้าเป็นชิ้นเดียว ไฟเบอร์ (อนุภาคกระจาย) บวกพวง (เมทริกซ์) ที่ประกอบขึ้นเป็น

ข้าว. หนึ่ง

1 - วัสดุเม็ด (เสริมการกระจายตัว) (ลิตร/วัน-ฉัน): 2 - วัสดุคอมโพสิตเส้นใยไม่ต่อเนื่อง 3 - วัสดุผสมเส้นใยอย่างต่อเนื่อง 4 - การวางเส้นใยอย่างต่อเนื่อง 5 - การซ้อนไฟเบอร์สองมิติ 6,7 - การวางปริมาตรของเส้นใย

หรือองค์ประกอบอื่นได้รับชื่อ วัสดุคอมโพสิต (รูปที่ 196)

วัสดุผสมเส้นใย

ในรูป 196 แสดงโครงร่างการเสริมแรงของวัสดุผสมเส้นใย วัสดุคอมโพสิตที่มีสารตัวเติมเส้นใย (ตัวเสริมแรง) ถูกแบ่งออกเป็นวัสดุที่ไม่ต่อเนื่อง ซึ่งอัตราส่วนของความยาวเส้นใยต่อเส้นผ่านศูนย์กลางคือ l/d ≈ 10-tL03 และสำหรับเส้นใยแบบต่อเนื่อง โดยที่ l/d = co เส้นใยที่ไม่ต่อเนื่องจะถูกจัดเรียงแบบสุ่มในเมทริกซ์ เส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นใยมีตั้งแต่เศษส่วนจนถึงหลายร้อยไมโครเมตร ยิ่งอัตราส่วนของความยาวต่อเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นใยมากเท่าใด ระดับการเสริมความแข็งแรงก็จะสูงขึ้นเท่านั้น

บ่อยครั้งที่วัสดุคอมโพสิตคือ โครงสร้างชั้นซึ่งแต่ละชั้นเสริมด้วยเส้นใยต่อเนื่องแบบขนานจำนวนมาก แต่ละชั้นสามารถเสริมความแข็งแรงด้วยเส้นใยต่อเนื่องที่ทอเป็นผ้าได้ ซึ่งเป็นรูปทรงดั้งเดิม ซึ่งสอดคล้องกับความกว้างและความยาวจนถึงวัสดุสุดท้าย ไม่ใช่เรื่องแปลกที่เส้นใยจะทอเป็นโครงสร้างสามมิติ

วัสดุคอมโพสิตแตกต่างจากโลหะผสมทั่วไปในค่าความต้านทานแรงดึงและความทนทานที่สูงขึ้น (50-100%) โมดูลัสความยืดหยุ่นค่าสัมประสิทธิ์ความแข็ง (เอลี่)และลดความไวต่อการแตกร้าว การใช้วัสดุคอมโพสิตช่วยเพิ่มความแข็งแกร่งของโครงสร้างในขณะที่ลดการใช้โลหะ

ตาราง 44

คุณสมบัติทางกลของวัสดุคอมโพสิตบน ฐานโลหะ

ความแข็งแรงของวัสดุคอมโพสิต (เส้นใย) ถูกกำหนดโดยคุณสมบัติของเส้นใย เมทริกซ์ควรกระจายความเค้นระหว่างองค์ประกอบเสริมแรงเป็นหลัก ดังนั้นความแข็งแรงและโมดูลัสความยืดหยุ่นของเส้นใยจะต้องมากกว่าความแข็งแรงและโมดูลัสความยืดหยุ่นของเมทริกซ์อย่างมีนัยสำคัญ เส้นใยเสริมแรงแบบแข็งจะรับรู้ความเค้นที่เกิดขึ้นในองค์ประกอบภายใต้การรับน้ำหนัก ให้ความแข็งแรงและความแข็งแกร่งในทิศทางของการวางแนวเส้นใย

เพื่อเสริมความแข็งแกร่งให้กับอลูมิเนียม แมกนีเซียม และโลหะผสม โบรอนถูกใช้ (o ใน \u003d 2500 - * -3500 MPa, อี = 38h-420 GPa) และคาร์บอน (st in = 1400-g-3500 MPa, อีเส้นใย 160-450 GPa) เช่นเดียวกับเส้นใยจากสารประกอบทนไฟ (คาร์ไบด์ ไนไตรด์ บอไรด์ และออกไซด์) ที่มีความแข็งแรงสูงและโมดูลัสยืดหยุ่น ดังนั้น เส้นใยซิลิกอนคาร์ไบด์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 100 μm มี st ใน = 2500-*m3500 MPa อี= 450 เกรดเฉลี่ย มักใช้ลวดเหล็กที่มีความแข็งแรงสูงเป็นเส้นใย

ลวดโมลิบดีนัม เส้นใยแซฟไฟร์ ซิลิกอนคาร์ไบด์และไททาเนียมบอไรด์ใช้เพื่อเสริมความแข็งแรงให้กับไททาเนียมและโลหะผสม

ความต้านทานความร้อนที่เพิ่มขึ้นของโลหะผสมนิกเกิลทำได้โดยการเสริมแรงด้วยลวดทังสเตนหรือโมลิบดีนัม เส้นใยโลหะยังใช้ในกรณีที่จำเป็นต้องมีการนำความร้อนและไฟฟ้าสูง สารเพิ่มความแข็งที่มีแนวโน้มสูงสำหรับวัสดุคอมโพสิตเส้นใยที่มีความแข็งแรงสูงและโมดูลัสสูง ได้แก่ หนวดที่ทำจากอะลูมิเนียมออกไซด์และไนไตรด์ ซิลิกอนคาร์ไบด์และไนไตรด์ โบรอนคาร์ไบด์ ฯลฯ มี b = 15000-g-28000 MPa และ อี= 400-*-600 เกรดเฉลี่ย

ในตาราง. 44 แสดงคุณสมบัติของวัสดุผสมเส้นใยบางชนิด

วัสดุคอมโพสิตจากโลหะมีความแข็งแรงสูง (st in, a_ x) และทนความร้อน ในขณะเดียวกันก็มีความเหนียวต่ำ อย่างไรก็ตาม เส้นใยในวัสดุคอมโพสิตลดอัตราการขยายพันธุ์ของรอยแตกที่เริ่มต้นในเมทริกซ์และขจัดออกอย่างกะทันหันเกือบทั้งหมด

ข้าว. 197. การพึ่งพาโมดูลัสความยืดหยุ่น อี (ก)และความต้านทานชั่วคราว o ใน (b) วัสดุผสมโบรอน - อลูมิเนียมตาม (/) และข้าม (2) แกนเสริมแรงตามปริมาตรของเส้นใยโบรอน

แตกหักเปราะ คุณสมบัติที่โดดเด่นวัสดุคอมโพสิตที่มีเส้นใยแกนเดียวคือแอนไอโซโทรปี คุณสมบัติทางกลตลอดแนวเส้นใยและความไวต่ำต่อสารก่อความเครียด

ในรูป 197 แสดงการพึ่งพาและในและ อีวัสดุผสมโบรอน-อลูมิเนียมจากเนื้อหาของเส้นใยโบรอนตาม (/) และข้าม ( 2 ) แกนเสริมแรง ยิ่งปริมาณเส้นใยสูงเท่าใด a b, a_ t และ . ก็ยิ่งสูงขึ้น อีตามแกนเสริมแรง อย่างไรก็ตาม ต้องคำนึงว่าเมทริกซ์สามารถถ่ายโอนความเค้นไปยังเส้นใยได้ก็ต่อเมื่อมีพันธะที่แข็งแรงที่ส่วนต่อประสานระหว่างเส้นใยเสริมแรงกับเมทริกซ์ เพื่อป้องกันการสัมผัสระหว่างเส้นใย เมทริกซ์ต้องล้อมรอบเส้นใยทั้งหมดอย่างสมบูรณ์ ซึ่งจะเกิดขึ้นได้เมื่อมีเนื้อหาไม่น้อยกว่า 15-20%

เมทริกซ์และเส้นใยไม่ควรโต้ตอบกัน (ไม่ควรมีการแพร่กระจายร่วมกัน) ระหว่างการผลิตหรือการใช้งาน เนื่องจากอาจทำให้ความแข็งแรงของวัสดุคอมโพสิตลดลง

แอนไอโซโทรปีของคุณสมบัติของวัสดุคอมโพสิตที่มีเส้นใยถูกนำมาพิจารณาเมื่อออกแบบชิ้นส่วนเพื่อปรับคุณสมบัติให้เหมาะสมโดยการจับคู่สนามต้านทานกับสนามความเค้น

การเสริมแรงของอะลูมิเนียม แมกนีเซียม และไททาเนียมอัลลอยด์ด้วยเส้นใยทนไฟแบบต่อเนื่องของโบรอน ซิลิกอนคาร์ไบด์ ไททาเนียมไดโบไรด์ และอะลูมิเนียมออกไซด์ช่วยเพิ่มความต้านทานความร้อนได้อย่างมาก คุณสมบัติของวัสดุคอมโพสิตคืออัตราการอ่อนตัวเมื่อเวลาผ่านไป (รูปที่ 198, ก)ด้วยอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น

ข้าว. 198. ความแข็งแรงในระยะยาวของวัสดุคอมโพสิตโบรอน-อะลูมิเนียมที่มีเส้นใยโบรอน 50% เมื่อเทียบกับความแข็งแรงของโลหะผสมไททาเนียม (a) และความแข็งแรงในระยะยาวของวัสดุคอมโพสิตนิกเกิลเมื่อเปรียบเทียบกับความแข็งแรงของโลหะผสมที่ชุบแข็งด้วยการตกตะกอน ( ข):

/ - โบรอนอลูมิเนียมคอมโพสิต; 2 - โลหะผสมไทเทเนียม 3 - วัสดุผสมที่เสริมการกระจายตัว 4 - โลหะผสมชุบแข็งแบบตกตะกอน

ข้อเสียเปรียบหลักของวัสดุคอมโพสิตที่มีการเสริมแรงแบบหนึ่งและสองมิติคือ ความต้านทานต่ำแรงเฉือนระหว่างชั้นและแรงเฉือนตามขวาง ข้อบกพร่องนี้ไม่มีวัสดุในการเสริมแรงจำนวนมาก

พอลิเมอร์ เซรามิก และเมทริกซ์อื่น ๆ มีการใช้กันอย่างแพร่หลาย

ลักษณะทั่วไปและการจำแนกประเภท

วัสดุที่เป็นโลหะและอโลหะที่ใช้ตามเนื้อผ้าได้มาถึงขีดจำกัดความแข็งแรงของโครงสร้างแล้ว ในขณะเดียวกัน การพัฒนาเทคโนโลยีสมัยใหม่จำเป็นต้องมีการสร้างวัสดุที่ทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือในการผสมผสานที่ซับซ้อนของสนามแรงและอุณหภูมิเมื่อสัมผัสกับ สภาพแวดล้อมที่ก้าวร้าว, รังสี, สุญญากาศลึกและแรงดันสูง. บ่อยครั้ง ข้อกำหนดสำหรับวัสดุอาจขัดแย้งกัน ปัญหานี้สามารถแก้ไขได้โดยใช้วัสดุคอมโพสิต

วัสดุคอมโพสิต(CM) หรือคอมโพสิตเรียกว่าระบบที่ต่างกันจำนวนมากซึ่งประกอบด้วยส่วนประกอบที่ไม่ละลายน้ำซึ่งมีคุณสมบัติแตกต่างกันอย่างมากโครงสร้างที่ช่วยให้คุณใช้ข้อดีของแต่ละองค์ประกอบได้

ผู้ชายยืมหลักการสร้าง CM จากธรรมชาติ วัสดุผสมทั่วไป ได้แก่ ลำต้นของต้นไม้ ลำต้น กระดูกมนุษย์และสัตว์

CM ทำให้สามารถมีคุณสมบัติที่แตกต่างกันตามที่กำหนด: มีความแข็งแรงและความแข็งแกร่งจำเพาะสูง ทนความร้อน ทนต่อการสึกหรอ คุณสมบัติป้องกันความร้อน ฯลฯ ไม่สามารถรับสเปกตรัมของคุณสมบัติของ CM ได้โดยใช้วัสดุทั่วไป การใช้งานทำให้สามารถสร้างการออกแบบใหม่โดยพื้นฐานที่ไม่สามารถเข้าถึงได้ก่อนหน้านี้

ต้องขอบคุณ CM การก้าวกระโดดเชิงคุณภาพแบบใหม่จึงเป็นไปได้ในการเพิ่มกำลังของเครื่องยนต์ ลดมวลของเครื่องจักรและโครงสร้าง และเพิ่มประสิทธิภาพน้ำหนักของยานพาหนะและยานอวกาศ

ลักษณะสำคัญของวัสดุที่ทำงานภายใต้สภาวะเหล่านี้คือ ค่าความแข็งแรงจำเพาะ σ ใน /ρ และ ค่าความแข็งจำเพาะ อี/ρ โดยที่ σ ใน - แนวต้านชั่วคราว อีคือโมดูลัสความยืดหยุ่นปกติ ρ คือความหนาแน่นของวัสดุ

ตามกฎแล้วโลหะผสมที่มีความแข็งแรงสูงมีความเหนียวต่ำ มีความไวสูงต่อหัววัดความเค้น และมีความต้านทานค่อนข้างต่ำต่อการเกิดรอยแตกเมื่อยล้า แม้ว่าวัสดุคอมโพสิตอาจมีค่าความเหนียวต่ำ แต่วัสดุเหล่านี้มีความไวน้อยกว่ามากต่อหัววัดความเค้นและต้านทานความล้มเหลวเมื่อยล้าได้ดีกว่า เนื่องจากกลไกการเกิดรอยแตกร้าวในเหล็กและโลหะผสมที่มีความแข็งแรงสูงต่างกัน ในเหล็กกล้าที่มีความแข็งแรงสูง รอยแตกที่มีขนาดวิกฤตแล้วจะพัฒนาขึ้นในอัตราที่ก้าวหน้า

ในวัสดุคอมโพสิต กลไกอื่นทำงาน รอยแตกที่เคลื่อนที่ในเมทริกซ์พบอุปสรรคที่ส่วนต่อประสานของเมทริกซ์ไฟเบอร์ เส้นใยยับยั้งการพัฒนาของรอยแตก และการปรากฏตัวของพวกมันในเมทริกซ์พลาสติกทำให้มีความเหนียวแตกหักเพิ่มขึ้น

ดังนั้น ระบบคอมโพสิตจึงรวมคุณสมบัติที่ตรงกันข้ามกันสองประการที่จำเป็นสำหรับวัสดุโครงสร้าง - ความแข็งแรงสูงเนื่องจากเส้นใยความแข็งแรงสูงและความเหนียวแตกหักที่เพียงพอเนื่องจากเมทริกซ์พลาสติกและกลไกการกระจายพลังงานการแตกหัก

CM ประกอบด้วยฐานวัสดุเมทริกซ์ที่ค่อนข้างพลาสติกและส่วนประกอบที่แข็งกว่าและแข็งแรงกว่าซึ่งเป็นสารตัวเติม คุณสมบัติของ CM ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของฐาน สารตัวเติม และความแข็งแรงของพันธะระหว่างกัน

เมทริกซ์ผูกองค์ประกอบเข้ากับเสาหิน ให้รูปร่าง และทำหน้าที่ถ่ายโอนแรงภายนอกไปยังการเสริมแรงจากสารตัวเติม ขึ้นอยู่กับวัสดุฐาน CM มีความโดดเด่นด้วยเมทริกซ์โลหะหรือวัสดุคอมโพสิตโลหะ (MCM) ด้วยวัสดุพอลิเมอร์ - โพลีเมอร์คอมโพสิต (PCM) และวัสดุคอมโพสิตเซรามิก - เซรามิก (CMC)

บทบาทนำในการเสริมสร้างความเข้มแข็งของ CMs เล่นโดยสารตัวเติมซึ่งมักเรียกกันว่า สารชุบแข็ง. มีความแข็งแรงสูง ความแข็ง และโมดูลัสความยืดหยุ่น ตามประเภทของสารเสริมแรง CMs แบ่งออกเป็น กระจายแรง,เส้นใยและ ชั้น(รูปที่ 28.2)

ข้าว. 28.2.แบบแผนของโครงสร้างของวัสดุคอมโพสิต: เอ) เสริมการกระจายตัว; ข) เส้นใย; ใน) ชั้น

อนุภาควัสดุทนไฟที่ละเอียดและกระจายอย่างสม่ำเสมอของคาร์ไบด์ ออกไซด์ ไนไตรด์ ฯลฯ ซึ่งไม่มีปฏิกิริยากับเมทริกซ์และไม่ละลายในนั้นจนถึงจุดหลอมเหลวของเฟส ถูกนำเข้าสู่ CM ที่ชุบแข็งแบบกระจายอย่างเทียม ยิ่งอนุภาคสารตัวเติมมีขนาดเล็กลงและระยะห่างระหว่างอนุภาคทั้งสองยิ่งเล็กลง CM ก็ยิ่งแข็งแกร่ง องค์ประกอบแบริ่งหลักคือเมทริกซ์ต่างจากเส้นใยใน CM ที่มีการกระจายตัว กลุ่มของอนุภาคฟิลเลอร์ที่กระจายตัวช่วยเสริมความแข็งแกร่งของวัสดุเนื่องจากความต้านทานต่อการเคลื่อนที่ของความคลาดเคลื่อนภายใต้การโหลด ซึ่งขัดขวางการเสียรูปของพลาสติก ความต้านทานที่มีประสิทธิภาพต่อการเคลื่อนที่แบบเคลื่อนจะถูกสร้างขึ้นจนถึงอุณหภูมิหลอมเหลวของเมทริกซ์ เนื่องจาก CM ที่มีการกระจายตัวสูงนั้นมีลักษณะพิเศษคือทนความร้อนสูงและทนต่อการคืบคืบ

การเสริมแรงในเส้นใย CM สามารถเป็นเส้นใยที่มีรูปร่างต่าง ๆ ได้: เกลียว, เทป, ตาข่ายของสานต่างๆ การเสริมแรงของเส้นใย CM สามารถทำได้ตามรูปแบบแกนเดียว, สองแกนและสามแกน (รูปที่ 28.3, เอ).

ความแข็งแรงและความแข็งของวัสดุดังกล่าวพิจารณาจากคุณสมบัติของเส้นใยเสริมแรงที่รับน้ำหนักหลัก การเสริมแรงทำให้มีความแข็งแรงมากขึ้น แต่การชุบแข็งแบบกระจายตัวนั้นง่ายต่อการใช้งานทางเทคโนโลยี

วัสดุคอมโพสิตชั้น (รูปที่ 28.3, ข) ประกอบด้วยชั้นฟิลเลอร์และวัสดุเมทริกซ์สลับกัน (ประเภทแซนวิช) เลเยอร์ฟิลเลอร์ใน CM ดังกล่าวสามารถมีทิศทางต่างกันได้ สามารถใช้ชั้นของสารตัวเติมจากวัสดุต่าง ๆ ที่มีคุณสมบัติทางกลต่างกันได้ สำหรับองค์ประกอบที่เป็นชั้น มักไม่ใช้ วัสดุที่เป็นโลหะ.

ข้าว. 28.3.รูปแบบการเสริมแรงด้วยเส้นใย ( เอ) และชั้น ( ข) วัสดุคอมโพสิต

วัสดุคอมโพสิตชุบแข็งแบบกระจายตัว

ในระหว่างการเสริมการกระจายตัว อนุภาคจะปิดกั้นกระบวนการเลื่อนในเมทริกซ์ ประสิทธิภาพของการชุบแข็ง ภายใต้เงื่อนไขของการมีปฏิสัมพันธ์น้อยที่สุดกับเมทริกซ์ ขึ้นอยู่กับชนิดของอนุภาค ความเข้มข้นของปริมาตร รวมถึงความสม่ำเสมอของการกระจายในเมทริกซ์ ใช้อนุภาคที่กระจายตัวของเฟสวัสดุทนไฟ เช่น Al 2 O 3 , SiO 2 , BN, SiC ซึ่งมีความหนาแน่นต่ำและโมดูลัสความยืดหยุ่นสูง CM มักถูกผลิตโดยผงโลหะ ข้อได้เปรียบที่สำคัญคือไอโซโทรปีของคุณสมบัติในทิศทางต่างๆ

ในอุตสาหกรรม CM ที่เสริมการกระจายตัวบนอะลูมิเนียมและมักใช้เบสนิกเกิล ตัวแทนลักษณะของวัสดุคอมโพสิตประเภทนี้คือวัสดุประเภท SAP (ผงอลูมิเนียมเผา) ซึ่งประกอบด้วยเมทริกซ์อลูมิเนียมที่เสริมด้วยอนุภาคอะลูมิเนียมออกไซด์ที่กระจายตัว ผงอลูมิเนียมได้มาจากการพ่นโลหะหลอมเหลว ตามด้วยการบดในโรงสีลูกให้มีขนาดประมาณ 1 ไมครอนในที่ที่มีออกซิเจน ด้วยระยะเวลาการเจียรที่เพิ่มขึ้น ผงจะละเอียดขึ้นและเนื้อหาของอะลูมิเนียมออกไซด์ในผงจะเพิ่มขึ้น เทคโนโลยีเพิ่มเติมสำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์ SAP และผลิตภัณฑ์กึ่งสำเร็จรูป ได้แก่ การกดเย็น การเผาล่วงหน้า การกดร้อน การรีดหรือการอัดขึ้นรูปของเหล็กแท่งอลูมิเนียมเผาลงในแม่พิมพ์ ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปซึ่งสามารถนำไปอบชุบด้วยความร้อนเพิ่มเติมได้

โลหะผสมของประเภท SAP นั้นมีรูปร่างผิดปกติอย่างน่าพอใจในสภาวะร้อน และโลหะผสมที่มี Al 2 O 3 6–9% จะถูกเปลี่ยนรูปที่อุณหภูมิห้องเช่นกัน จากนั้นสามารถใช้การวาดภาพเย็นเพื่อให้ได้ฟอยล์ที่มีความหนาสูงสุด 0.03 มม. วัสดุเหล่านี้ผ่านการกลึงอย่างดีและมีความต้านทานการกัดกร่อนสูง

เกรด SAP ที่ใช้ในรัสเซียมี Al 2 O 3 6–23% SAP-1 มีความโดดเด่นด้วยเนื้อหา 6-9, SAP-2 - ด้วย 9-13, SAP-3 - ด้วย 13-18% Al 2 O 3 ด้วยการเพิ่มความเข้มข้นของอะลูมิเนียมออกไซด์ ความแข็งแรงของวัสดุคอมโพสิตจะเพิ่มขึ้น ที่อุณหภูมิห้อง ลักษณะความแข็งแรงของ SAP-1 มีดังนี้: σ ใน = 280 MPa, σ 0.2 = 220 MPa; SAP-3 มีดังนี้: σ ใน \u003d 420 MPa, σ 0.2 \u003d 340 MPa

วัสดุประเภท SAP มีความทนทานต่อความร้อนสูงและมีประสิทธิภาพสูงกว่าโลหะผสมอลูมิเนียมดัดทั้งหมด แม้ที่อุณหภูมิ 500 °C σ ของพวกมันก็ไม่น้อยกว่า 60–110 MPa ความต้านทานความร้อนอธิบายได้จากผลของการหน่วงเวลาของอนุภาคที่กระจายตัวต่อกระบวนการตกผลึกใหม่ ลักษณะความแข็งแรงของโลหะผสมประเภท SAP มีความเสถียรมาก การทดสอบความแข็งแรงระยะยาวของโลหะผสมประเภท SAP-3 เป็นเวลา 2 ปีแทบไม่มีผลกระทบต่อระดับของคุณสมบัติทั้งที่อุณหภูมิห้องและเมื่อให้ความร้อนถึง 500 °C ที่ 400 °C ความแข็งแรงของ SAP จะสูงกว่าความแข็งแรงของอลูมิเนียมอัลลอยด์ที่เสื่อมสภาพถึง 5 เท่า

โลหะผสมประเภท SAP ใช้ในเทคโนโลยีการบินสำหรับการผลิตชิ้นส่วนที่มีความแข็งแรงจำเพาะสูงและทนต่อการกัดกร่อน โดยทำงานที่อุณหภูมิสูงถึง 300–500 °C ก้านลูกสูบ, ใบคอมเพรสเซอร์, เปลือกขององค์ประกอบเชื้อเพลิงและท่อแลกเปลี่ยนความร้อนทำจากพวกมัน

CM ได้มาจากผงโลหะโดยใช้อนุภาคที่กระจายตัวของซิลิกอนคาร์ไบด์ SiC สารประกอบทางเคมี SiC มีคุณสมบัติเชิงบวกหลายประการ: จุดหลอมเหลวสูง (มากกว่า 2650 ° C) ความแข็งแรงสูง (ประมาณ 2,000 MPa) และโมดูลัสยืดหยุ่น (> 450 GPa) ความหนาแน่นต่ำ (3200 กก. / ม. 3) และการกัดกร่อนที่ดี ความต้านทาน. อุตสาหกรรมการผลิตผงซิลิกอนที่มีฤทธิ์กัดกร่อน

ผงโลหะผสมอะลูมิเนียมและ SiC ผสมกัน ผ่านการบดอัดเบื้องต้นภายใต้แรงดันต่ำ จากนั้นกดร้อนในภาชนะเหล็กในสุญญากาศที่อุณหภูมิหลอมเหลวของโลหะผสมเมทริกซ์ กล่าวคือ ในสถานะของแข็งและของเหลว ชิ้นงานที่ได้จะถูกเปลี่ยนรูปแบบทุติยภูมิเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์กึ่งสำเร็จรูปที่มีรูปร่างและขนาดที่ต้องการ: แผ่น แท่ง โปรไฟล์ ฯลฯ

วัสดุคอมโพสิตประกอบด้วยเมทริกซ์โลหะ (มักจะเป็น Al, Mg, Ni และโลหะผสมของพวกมัน) เสริมด้วยเส้นใยความแข็งแรงสูง (วัสดุที่มีเส้นใย) หรืออนุภาคทนไฟที่กระจายตัวอย่างประณีตซึ่งไม่ละลายในโลหะพื้นฐาน เมทริกซ์โลหะจับเส้นใย (อนุภาคที่กระจายตัว) เข้าเป็นชิ้นเดียว ไฟเบอร์ (อนุภาคกระจาย) บวกพวง (เมทริกซ์) ที่ประกอบขึ้นเป็น

ข้าว. 196. แบบแผนของโครงสร้าง (a) และการเสริมแรงด้วยเส้นใยต่อเนื่อง (b) ของวัสดุคอมโพสิต: 1 - วัสดุเม็ด (เสริมการกระจายตัว) (l / d \u003d 1); 2 - วัสดุคอมโพสิตเส้นใยที่ไม่ต่อเนื่อง; 3 - วัสดุคอมโพสิตที่มีเส้นใยอย่างต่อเนื่อง 4 - การวางเส้นใยอย่างต่อเนื่อง 5 - การซ้อนเส้นใยสองมิติ 6.7 - การวางปริมาตรของเส้นใย

หรือองค์ประกอบอื่นเรียกว่าวัสดุผสม (รูปที่ 196)

วัสดุผสมเส้นใยในรูป 196 แสดงโครงร่างการเสริมแรงของวัสดุผสมเส้นใย วัสดุคอมโพสิตที่มีสารตัวเติมเส้นใย (สารเสริมแรง) ถูกแบ่งออกตามกลไกการเสริมแรงแบบแยกส่วน ซึ่งอัตราส่วนของความยาวของเส้นใยต่อเส้นผ่านศูนย์กลาง และด้วยเส้นใยแบบต่อเนื่อง ซึ่งเส้นใยที่ไม่ต่อเนื่องจะถูกจัดเรียงแบบสุ่มในเมทริกซ์ เส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นใยมีตั้งแต่เศษส่วนจนถึงหลายร้อยไมโครเมตร ยิ่งอัตราส่วนของความยาวต่อเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นใยมากเท่าใด ระดับการเสริมความแข็งแรงก็จะสูงขึ้นเท่านั้น

บ่อยครั้งที่วัสดุคอมโพสิตเป็นโครงสร้างเป็นชั้นซึ่งแต่ละชั้นเสริมด้วยเส้นใยต่อเนื่องแบบขนานจำนวนมาก แต่ละชั้นสามารถเสริมความแข็งแรงด้วยเส้นใยต่อเนื่องที่ทอเป็นผ้าได้ ซึ่งเป็นรูปทรงดั้งเดิม ซึ่งสอดคล้องกับความกว้างและความยาวจนถึงวัสดุสุดท้าย ไม่ใช่เรื่องแปลกที่เส้นใยจะทอเป็นโครงสร้างสามมิติ

วัสดุคอมโพสิตแตกต่างจากโลหะผสมทั่วไปในค่าความต้านทานแรงดึงและความทนทานที่สูงขึ้น (50-100%) โมดูลัสความยืดหยุ่น ค่าสัมประสิทธิ์ความแข็ง () และแนวโน้มที่จะแตกร้าวลดลง การใช้วัสดุคอมโพสิตช่วยเพิ่มความแข็งแกร่งของโครงสร้างในขณะที่ลดการใช้โลหะ

ตารางที่ 44 (ดูการสแกน) คุณสมบัติทางกลของวัสดุผสมที่เป็นโลหะ

เพื่อเสริมความแข็งแกร่งให้กับอะลูมิเนียม แมกนีเซียม และโลหะผสมของพวกมัน โบรอนและเส้นใยคาร์บอนถูกนำมาใช้ เช่นเดียวกับเส้นใยจากสารประกอบทนไฟ (คาร์ไบด์ ไนไตรด์ บอไรด์ และออกไซด์) ซึ่งมีความแข็งแรงสูงและโมดูลัสยืดหยุ่น ดังนั้นเส้นใยซิลิกอนคาร์ไบด์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 100 ไมครอนจึงมักใช้เป็นเส้นใยของลวดเหล็กที่มีความแข็งแรงสูง

ความต้านทานความร้อนที่เพิ่มขึ้นของโลหะผสมนิกเกิลทำได้โดยการเสริมแรงด้วยลวดทังสเตนหรือโมลิบดีนัม เส้นใยโลหะยังใช้ในกรณีที่จำเป็นต้องมีการนำความร้อนและไฟฟ้าสูง สารเพิ่มความแข็งที่มีแนวโน้มสูงสำหรับวัสดุคอมโพสิตเส้นใยที่มีความแข็งแรงสูงและโมดูลัสสูง ได้แก่ หนวดที่ทำด้วยอะลูมิเนียมออกไซด์และไนไตรด์ ซิลิกอนคาร์ไบด์และไนไตรด์ โบรอนคาร์ไบด์ ฯลฯ ซึ่งมี

ในตาราง. 44 แสดงคุณสมบัติของวัสดุผสมเส้นใยบางชนิด

วัสดุคอมโพสิตจากโลหะมีความแข็งแรงสูงและทนความร้อน ในขณะเดียวกันก็มีความเหนียวต่ำ อย่างไรก็ตาม เส้นใยในวัสดุคอมโพสิตลดอัตราการขยายพันธุ์ของรอยแตกที่เริ่มต้นในเมทริกซ์และขจัดออกอย่างกะทันหันเกือบทั้งหมด

ข้าว. 197. ขึ้นอยู่กับโมดูลัสความยืดหยุ่น E (a) และความต้านทานแรงดึง (b) ของวัสดุคอมโพสิตโบรอน - อลูมิเนียมตาม (1) และข้าม (2) แกนเสริมแรงบนเนื้อหาปริมาตรของเส้นใยโบรอน

แตกหักเปราะ ลักษณะเด่นของวัสดุคอมโพสิตที่มีเส้นใยแกนเดียวคือแอนไอโซโทรปีของสมบัติเชิงกลตลอดแนวเส้นใยและความไวต่ำต่อหัววัดความเค้น

ในรูป 197 แสดงการพึ่งพาและ E ของวัสดุผสมโบรอน-อะลูมิเนียมกับเนื้อหาของเส้นใยโบรอนตาม (1) และข้ามแกนเสริมแรง ยิ่งปริมาณเส้นใยสูงเท่าใด แกนเสริมแรงก็จะยิ่งสูงและ E อย่างไรก็ตาม ต้องคำนึงว่าเมทริกซ์สามารถถ่ายโอนความเค้นไปยังเส้นใยได้ก็ต่อเมื่อมีพันธะที่แข็งแรงที่ส่วนต่อประสานระหว่างเส้นใยเสริมแรงกับเมทริกซ์ เพื่อป้องกันการสัมผัสระหว่างเส้นใย เมทริกซ์ต้องล้อมรอบเส้นใยทั้งหมดอย่างสมบูรณ์ ซึ่งจะเกิดขึ้นได้เมื่อมีเนื้อหาไม่น้อยกว่า 15-20%

แอนไอโซโทรปีของคุณสมบัติของวัสดุคอมโพสิตที่มีเส้นใยถูกนำมาพิจารณาเมื่อออกแบบชิ้นส่วนเพื่อปรับคุณสมบัติให้เหมาะสมโดยการจับคู่สนามต้านทาน 6 กับสนามความเค้น

การเสริมแรงของอะลูมิเนียม แมกนีเซียม และไททาเนียมอัลลอยด์ด้วยเส้นใยทนไฟแบบต่อเนื่องของโบรอน ซิลิกอนคาร์ไบด์ ไททาเนียมไดโบไรด์ และอะลูมิเนียมออกไซด์ช่วยเพิ่มความต้านทานความร้อนได้อย่างมาก คุณสมบัติของวัสดุคอมโพสิตคืออัตราการอ่อนตัวในเวลาที่ต่ำ (รูปที่ 198, a) เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น

ข้าว. 198. ความแข็งแรงในระยะยาวของวัสดุคอมโพสิตโบรอน-อะลูมิเนียมที่มีเส้นใยโบรอน 50% เมื่อเทียบกับความแข็งแรงของโลหะผสมไททาเนียม (ก) และความแข็งแรงในระยะยาวของวัสดุคอมโพสิตนิกเกิลเมื่อเปรียบเทียบกับความแข็งแรงของโลหะผสมที่ตกตะกอนและแข็งตัว (b): 1 - โบรอนอลูมิเนียมคอมโพสิต; 2 - โลหะผสมไททาเนียม; 3 - วัสดุผสมเสริมการกระจายตัว; 4 - โลหะผสมชุบแข็งแบบตกตะกอน

ข้อเสียเปรียบหลักของวัสดุคอมโพสิตที่มีการเสริมแรงแบบหนึ่งและสองมิติคือความต้านทานต่ำต่อแรงเฉือนระหว่างชั้นและการแตกหักตามขวาง ข้อบกพร่องนี้ไม่มีวัสดุในการเสริมแรงจำนวนมาก

วัสดุผสมที่เสริมการกระจายตัว ในทางตรงกันข้ามกับวัสดุคอมโพสิตที่มีเส้นใย ในวัสดุคอมโพสิตที่มีการกระจายตัวที่แข็งแกร่ง เมทริกซ์เป็นองค์ประกอบรับน้ำหนักหลัก และอนุภาคที่กระจายตัวจะชะลอการเคลื่อนที่ของการเคลื่อนที่ในนั้น มีความแข็งแรงสูงด้วยขนาดอนุภาค 10-500 นาโนเมตร โดยมีระยะห่างเฉลี่ยระหว่าง 100-500 นาโนเมตรและการกระจายสม่ำเสมอในเมทริกซ์ ความแข็งแรงและความต้านทานความร้อนขึ้นอยู่กับปริมาณของเฟสการชุบแข็ง ไม่เชื่อฟังกฎของการเติม ปริมาณที่เหมาะสมที่สุดของระยะที่สองสำหรับโลหะชนิดต่างๆ ไม่เหมือนกัน แต่มักจะไม่เกิน

การใช้สารประกอบทนไฟที่เสถียร (ออกไซด์ของทอเรียม, แฮฟเนียม, อิตเทรียม, สารประกอบเชิงซ้อนของออกไซด์และโลหะหายาก) ที่ไม่ละลายในโลหะเมทริกซ์เนื่องจากขั้นตอนการเสริมความแข็งแรงทำให้สามารถรักษาความแข็งแรงสูงของวัสดุได้ถึง . ในเรื่องนี้มักใช้วัสดุดังกล่าวเป็นวัสดุทนความร้อน วัสดุผสมที่เสริมความแข็งแกร่งในการกระจายตัวสามารถหาได้จากโลหะและโลหะผสมส่วนใหญ่ที่ใช้ในงานวิศวกรรม

โลหะผสมที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดจากอลูมิเนียม - SAP (ผงอลูมิเนียมเผา) SAP ประกอบด้วยอลูมิเนียมและเกล็ดกระจายตัว อนุภาค ยับยั้งการเคลื่อนที่ของการเคลื่อนที่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ จึงช่วยเพิ่มความแข็งแรง

โลหะผสม เนื้อหาใน SAP แตกต่างกันไปตามเนื้อหา เมื่อเนื้อหาเพิ่มขึ้น จะเพิ่มขึ้นจาก 300 สำหรับ เป็น สำหรับ และการยืดจะลดลงตามลำดับจาก 8 เป็น 3% ความหนาแน่นของวัสดุเหล่านี้เท่ากับความหนาแน่นของอลูมิเนียมซึ่งไม่ได้ด้อยกว่าในแง่ของความทนทานต่อการกัดกร่อนและยังสามารถแทนที่ไททาเนียมและเหล็กที่ทนต่อการกัดกร่อนเมื่อใช้งานในช่วงอุณหภูมิ ความแข็งแกร่ง. ความแข็งแรงระยะยาวสำหรับโลหะผสมที่ is

โอกาสที่ยอดเยี่ยมสำหรับวัสดุที่มีการกระจายตัวของนิกเกิล โลหะผสมนิกเกิลที่มีปริมาตร 2-3 ทอเรียมไดออกไซด์หรือแฮฟเนียมไดออกไซด์ เมทริกซ์ของโลหะผสมเหล่านี้มักจะเป็นสารละลายที่เป็นของแข็ง โลหะผสม (นิกเกิลชุบแข็งด้วยทอเรียมไดออกไซด์) (ชุบนิกเกิลชุบแข็งด้วยแฮฟเนียมไดออกไซด์) และ (เมทริกซ์ชุบแข็งด้วยทอเรียมออกไซด์) ได้รับการใช้งานอย่างกว้างขวาง โลหะผสมเหล่านี้มีความต้านทานความร้อนสูง ที่อุณหภูมิ โลหะผสมมีโลหะผสม วัสดุผสมที่เสริมการกระจายตัวเช่นเดียวกับวัสดุที่มีเส้นใยสามารถทนต่อการอ่อนตัวด้วยอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นและระยะเวลาการคงตัวที่อุณหภูมิที่กำหนด (ดูรูปที่ 198)

ไม่จำกัดขอบเขตการใช้วัสดุคอมโพสิต ใช้ในการบินสำหรับชิ้นส่วนที่รับน้ำหนักมากของเครื่องบิน (ผิวหนัง สแปร์ ซี่โครง แผง ฯลฯ) และเครื่องยนต์ (คอมเพรสเซอร์และใบพัดกังหัน ฯลฯ) ในเทคโนโลยีอวกาศสำหรับหน่วยโครงสร้างรับน้ำหนักของอุปกรณ์ที่ต้องได้รับความร้อน สำหรับความแข็งแกร่งขององค์ประกอบ แผง ในอุตสาหกรรมยานยนต์เพื่อทำให้ร่างกายเบา สปริง เฟรม แผงตัวถัง กันชน ฯลฯ ในอุตสาหกรรมเหมืองแร่ (เครื่องมือเจาะ ชิ้นส่วนรถเกี่ยวข้าว ฯลฯ) ในงานวิศวกรรมโยธา (ช่วงสะพาน โครงสร้างสำเร็จรูป อาคารสูง ฯลฯ ) และในด้านอื่น ๆ ของเศรษฐกิจของประเทศ

การใช้วัสดุคอมโพสิตทำให้เกิดการก้าวกระโดดเชิงคุณภาพใหม่ในการเพิ่มกำลังของเครื่องยนต์ กำลังและการติดตั้งระบบขนส่ง การลดน้ำหนักของเครื่องจักรและอุปกรณ์

เทคโนโลยีการผลิตผลิตภัณฑ์กึ่งสำเร็จรูปและผลิตภัณฑ์จากวัสดุคอมโพสิตได้รับการพัฒนาอย่างดี

วัสดุคอมโพสิตประเภทนี้รวมถึงวัสดุเช่น SAP (ผงอลูมิเนียมเผา) ซึ่งเป็นอลูมิเนียมเสริมด้วยอนุภาคอลูมิเนียมออกไซด์ที่กระจายตัว ผงอลูมิเนียมได้มาจากการพ่นโลหะหลอมเหลว ตามด้วยการบดในโรงสีลูกให้มีขนาดประมาณ 1 ไมครอนในที่ที่มีออกซิเจน ด้วยระยะเวลาการเจียรที่เพิ่มขึ้น ผงจะละเอียดขึ้นและเนื้อหาของอะลูมิเนียมออกไซด์ในผงจะเพิ่มขึ้น เทคโนโลยีเพิ่มเติมสำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์และผลิตภัณฑ์กึ่งสำเร็จรูปจาก SAP ได้แก่ การกดเย็น การเผาล่วงหน้า การรีดร้อน การรีดหรือการรีดขึ้นรูปของเหล็กแท่งอลูมิเนียมเผา ให้อยู่ในรูปของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปที่สามารถผ่านการอบชุบด้วยความร้อนเพิ่มเติมได้

การเสริมแรงของอะลูมิเนียมและโลหะผสมด้วยลวดเหล็กช่วยเพิ่มความแข็งแรง เพิ่มโมดูลัสความยืดหยุ่น ต้านทานความล้า และขยายช่วงอุณหภูมิของวัสดุ

การเสริมแรงด้วยเส้นใยสั้นทำได้โดยวิธีผงโลหะ ซึ่งประกอบด้วยการกดตามด้วยการอัดรีดน้ำหรือการกลิ้งของช่องว่าง เมื่อเสริมแรงด้วยเส้นใยต่อเนื่องขององค์ประกอบประเภทแซนวิชที่ประกอบด้วยชั้นสลับของอลูมิเนียมฟอยล์และเส้นใย ใช้การกลิ้ง การกดร้อน การเชื่อมระเบิด และการเชื่อมแบบกระจาย

วัสดุที่มีแนวโน้มมากคือองค์ประกอบ "ลวดอลูมิเนียม - เบริลเลียม" ซึ่งใช้สูง คุณสมบัติทางกายภาพและทางกลการเสริมแรงเบริลเลียมและประการแรกความหนาแน่นต่ำและความแข็งแกร่งจำเพาะสูง องค์ประกอบที่มีลวดเบริลเลียมได้มาจากการเชื่อมแบบกระจายของบรรจุภัณฑ์จากการสลับชั้นของลวดเบริลเลียมและแผ่นเมทริกซ์ อะลูมิเนียมอัลลอยเสริมด้วยเหล็กและลวดเบริลเลียมใช้ทำชิ้นส่วนลำตัวจรวดและถังเชื้อเพลิง

ในองค์ประกอบ "อลูมิเนียม - เส้นใยคาร์บอน" การเสริมแรงและเมทริกซ์ความหนาแน่นต่ำช่วยให้คุณสร้างวัสดุคอมโพสิตที่มีความแข็งแรงและความแข็งแกร่งเฉพาะสูง ข้อเสียของเส้นใยคาร์บอนคือความเปราะบางและมีปฏิกิริยาสูง องค์ประกอบ "อลูมิเนียม - คาร์บอน" ได้มาจากการชุบเส้นใยคาร์บอนด้วยโลหะเหลวหรือโดยวิธีผงโลหะ ในทางเทคโนโลยี เป็นไปได้ง่ายที่สุดที่จะดึงมัดเส้นใยคาร์บอนผ่านการหลอมอลูมิเนียม

คอมโพสิต "อลูมิเนียม - คาร์บอน" ใช้ในการออกแบบถังเชื้อเพลิงของเครื่องบินรบสมัยใหม่ เนื่องจากวัสดุมีความแข็งแรงและความแข็งแกร่งจำเพาะสูง มวลของถังเชื้อเพลิงจึงลดลง
ร้อยละสามสิบ วัสดุนี้ยังใช้สำหรับการผลิตใบพัดกังหันสำหรับเครื่องยนต์กังหันก๊าซของเครื่องบิน

วัสดุโลหะผสมเส้นใย

วัสดุโลหะผสมยูเทคติก

วัสดุโลหะคอมโพสิตที่เกิดขึ้นจากการเผาผนึก

วัสดุเสริมการกระจายตัวบนเมทริกซ์โลหะ

วัสดุคอมโพสิตบนเมทริกซ์โลหะ

บรรยาย #2

พลาสติกเสริมแรงลามิเนต

Textolites- วัสดุที่เกิดขึ้นจากชั้นของผ้าที่ชุบด้วยเรซินสังเคราะห์เทอร์โมเซตติง

หัวพากย์- ลามิเนตที่ประกอบด้วยแผ่นโพลีเอทิลีน โพลีโพรพิลีน และเทอร์โมพลาสติกอื่นๆ เชื่อมต่อด้วยชั้นย่อยที่เป็นผ้า ยางที่ทนต่อสารเคมี วัสดุเส้นใยไม่ทอ ฯลฯ

เสื่อน้ำมัน– โพลีเมอร์ วัสดุม้วนสำหรับพื้น - เป็น KPM แบบหลายชั้นหรือแบบผ้าที่มีอัลคิดเรซิน โพลีไวนิลคลอไรด์ ยางสังเคราะห์ และโพลีเมอร์อื่นๆ

Getinaks- พลาสติกลามิเนตจากกระดาษที่ชุบด้วยเรซินสังเคราะห์เทอร์โมเซตติง

โลหะ-พลาสติก – วัสดุโครงสร้าง, ซึ่งประกอบด้วย แผ่นโลหะให้ด้านเดียวหรือทั้งสองด้าน เคลือบโพลีเมอร์จากโพลิเอทิลีน ฟลูออโรพลาสติก หรือโพลีไวนิลคลอไรด์

ไม้ลามิเนต- วัสดุที่ได้จากการกด "ร้อน" ของช่องว่างจากไม้ (แผ่นไม้อัด) ที่ชุบด้วยเรซินเทอร์โมเซตติงสังเคราะห์

หัวข้อ: "วัสดุคอมโพสิตบนเมทริกซ์โลหะ"

ระบบการตั้งชื่อของ CMM แบ่งออกเป็นสามกลุ่มหลัก: 1) วัสดุเสริมการกระจายตัวที่เสริมด้วยอนุภาค รวมถึงโลหะผสมเทียมที่ได้จากผงโลหะ 2) วัสดุผสมยูเทคติก - โลหะผสมที่มีการตกผลึกตามทิศทางของโครงสร้างยูเทคติก 3) วัสดุเส้นใยเสริมด้วยเส้นใยแบบไม่ต่อเนื่องหรือแบบต่อเนื่อง

วัสดุชุบแข็งกระจาย

หากอนุภาคของเฟสการเสริมกำลังขนาด 1–100 นาโนเมตร ซึ่งครอบครอง 1–15% ของปริมาตรคอมโพสิต ถูกกระจายในเมทริกซ์โลหะ CMM เมทริกซ์จะรับรู้ส่วนหลักของภาระทางกลที่ใช้กับ CMM และบทบาทของ อนุภาคจะลดลงเพื่อสร้างการต้านทานการเคลื่อนที่ของความคลาดเคลื่อนในวัสดุเมทริกซ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ CMM ดังกล่าวมีความคงตัวของอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นซึ่งเป็นผลมาจากความแข็งแรงของพวกมันไม่ลดลงจนถึงอุณหภูมิ (0.7 ... 0.8) ตู่ pl ที่ไหน ตู่ mp คืออุณหภูมิหลอมเหลวของเมทริกซ์ วัสดุประเภทนี้แบ่งออกเป็นสองกลุ่ม: วัสดุที่เกิดจากการเผาผนึกและวัสดุเทียม

วัสดุที่เกิดจากการเผาผนึกประกอบด้วยอนุภาคออกไซด์ คาร์ไบด์ ไนไตรด์ และสารประกอบทนไฟอื่นๆ ที่กระจายตัวอย่างละเอียด รวมถึงสารประกอบระหว่างโลหะ ซึ่งเมื่อสร้าง CMM จะไม่ละลายและไม่ละลายในเมทริกซ์ เทคโนโลยีสำหรับการขึ้นรูปผลิตภัณฑ์จาก CMM ดังกล่าวเป็นของสาขาโลหะวิทยาที่เป็นผง และรวมถึงการดำเนินการเพื่อให้ได้ส่วนผสมของผง การอัดขึ้นรูปในแม่พิมพ์ การเผาผลิตภัณฑ์กึ่งสำเร็จรูปที่เกิดขึ้น การเสียรูป และการอบชุบด้วยความร้อน

วัสดุอลูมิเนียมเมทริกซ์. CM ที่มีเมทริกซ์อะลูมิเนียมที่พบการใช้งานส่วนใหญ่จะเสริมด้วยลวดเหล็ก โบรอน และเส้นใยคาร์บอน ทั้งอะลูมิเนียมทางเทคนิค (เช่น AD1) และโลหะผสม (B95, D20 ฯลฯ) ใช้เป็นเมทริกซ์

เหล็กชุบแข็งกระจายมีออกไซด์เป็นส่วนประกอบเสริมแรง: Al 2 O 3, TiO 2, ZrO 2 เป็นต้น

CMM บนโคบอลต์เมทริกซ์มีทอเรียมออกไซด์เป็นสารเติมแต่งที่กระจายตัว on แมกนีเซียมเมทริกซ์- ออกไซด์ของตัวเอง

วัสดุจากทองแดงชุบแข็งด้วยออกไซด์ คาร์ไบด์ ไนไตรด์ ทนความร้อน ซึ่งรวมกับค่าการนำไฟฟ้าสูงของเมทริกซ์ทองแดง CMM ดังกล่าวใช้สำหรับทำหน้าสัมผัสไฟฟ้า อิเล็กโทรดเชื่อมแบบลูกกลิ้ง เครื่องมือจุดประกายไฟ ฯลฯ

KMM . ที่ใช้นิกเกิลซึ่งเต็มไปด้วยทอเรียมออกไซด์และแฮฟเนียมออกไซด์ ได้รับการออกแบบให้ทำงานที่อุณหภูมิสูงกว่า 1,000 ° C และใช้ในการก่อสร้างเครื่องบิน วิศวกรรมกำลังไฟฟ้า และเทคโนโลยีอวกาศ

Pseudo-alloy - CMM ที่เสริมการกระจายตัวซึ่งประกอบด้วยเฟสโลหะและโลหะที่ไม่ก่อให้เกิดสารละลายและไม่เข้าสู่สารประกอบทางเคมี เทคโนโลยีการขึ้นรูปโลหะผสมเทียมเป็นของผงโลหะวิทยา การดำเนินการขั้นสุดท้ายเพื่อให้ได้โลหะผสมเทียมคือการชุบหรือการเผาผนึกด้วยเฟสของเหลวของแม่พิมพ์

การชุบประกอบด้วยการเติมรูพรุนของแม่พิมพ์หรือแผ่นเปล่าที่ผ่านการเผาผนึกซึ่งทำจากส่วนประกอบทนไฟด้วยการหลอมของส่วนประกอบที่หลอมต่ำของโลหะผสมเทียม การทำให้ชุ่มทำได้โดยการจุ่มพรีฟอร์มที่มีรูพรุนลงไปในตัวหลอมเหลว

ศัพท์เฉพาะของโลหะผสมเทียมรวมถึงวัสดุส่วนใหญ่เพื่อวัตถุประสงค์ทางไตรโบเทคนิค

โลหะผสมเทียมที่ใช้ทังสเตน W-Cu และ W-Ag ผสมผสานความแข็ง ความแข็งแรง และการนำไฟฟ้าสูงเข้าด้วยกัน ใช้สำหรับทำหน้าสัมผัสทางไฟฟ้า โลหะผสมหลอกจากโมลิบดีนัม (โม - Cu) และนิกเกิล (Ni - Ag) และอื่น ๆ มีวัตถุประสงค์เดียวกัน

CMM ของยูเทคติกเป็นโลหะผสมของยูเทคติกหรือองค์ประกอบที่คล้ายคลึงกัน ซึ่งในผลึกที่มีเส้นใยหรือแผ่นลามิเนต ก่อตัวขึ้นในกระบวนการของการตกผลึกโดยตรงของเมทริกซ์โลหะ ทำหน้าที่เป็นเฟสเสริม

เทคโนโลยีสำหรับการก่อตัวของ CMM ของยูเทคติกประกอบด้วยการดึงตัวอย่างออกจากการหลอมด้วยอัตราคงที่ และทำให้เย็นลงอย่างต่อเนื่อง รูปร่างของหน้าการตกผลึกขึ้นอยู่กับความเร็วในการวาดและสภาวะการแลกเปลี่ยนความร้อน ซึ่งควบคุมโดยองค์ประกอบโครงสร้างของแม่พิมพ์

วัสดุ F เบอร์ เทคโนโลยีสำหรับการขึ้นรูป CMM ที่เป็นเส้น ๆ รวมถึงวิธีการอัด การรีด การวาดร่วม การอัดรีด การเชื่อม การพ่นหรือการเคลือบ และการชุบ

โดยการกด "ร้อน" (กดด้วยความร้อน) จะได้รับ CMM วัสดุเมทริกซ์เริ่มต้นคือผง ฟอยล์ เทป แผ่น และผลิตภัณฑ์กึ่งสำเร็จรูปโลหะอื่นๆ พวกเขาและองค์ประกอบเสริม (ลวด, เซรามิก, คาร์บอนหรือเส้นใยอื่น ๆ ) จะถูกวางไว้ในลำดับที่แน่นอนบนแผ่นกดหรือในแม่พิมพ์แล้วกดเมื่อได้รับความร้อนในอากาศหรือในบรรยากาศเฉื่อย

วิธีการรีดจะประมวลผลส่วนประกอบเดียวกันกับการกด

วิธีการวาดร่วมกันมีดังนี้ เจาะรูในช่องว่างจากโลหะเมทริกซ์ซึ่งเสียบแท่งหรือลวดเสริมแรง ชิ้นงานได้รับความร้อนและทำการอัดและการดึงซึ่งเสร็จสิ้นโดยการหลอม

วิธีการอัดรีดผลิตผลิตภัณฑ์ในรูปแบบของแท่งหรือท่อที่เสริมด้วยเส้นใยแบบต่อเนื่องและแบบแยกส่วน วัสดุเริ่มต้นเมทริกซ์เป็นผงโลหะ

ระบบการตั้งชื่อของเส้นใย CMM รวมถึงวัสดุจำนวนมากในเมทริกซ์ของอลูมิเนียม แมกนีเซียม ไททาเนียม ทองแดง นิกเกิล โคบอลต์ ฯลฯ

วัสดุเฉพาะเรื่อง: