Композиционные материалы. Керметы.

Композиционные ма­териалы (композиты) получают объемным сочетанием химически разнородных компонентов при сохранении границы раздела между ними. Свойства композитов существенно отличаются от свойств вхо­дящих в них компонентов.

Композиционные материалы состоят из основы (матрицы) и до­бавок (порошков, волокон, стружки и т.д.). В качестве основы приме­няют металлы, полимеры, керамику и другие материалы. Если осно­вой служат металлы, то добавками являются металлические нитевид­ные кристаллы, неорганические волокна и порошки (оксиды алюми­ния, кварц, алюмосиликаты и др.). Композиты, матрицей которых служит керамика, а добавками — металлы, называются керамико-металлическими материалами или керметами. В качестве матрицы керметов обычно применяют оксиды алюминия, хрома, магния, цир­кония, карбиды вольфрама, кобальта, бориды циркония и хрома. До­бавками могут служить металлы, сродство которых соответственно к кислороду, углероду, бору меньше, чем сродство к этим элементам металлов основы. Наиболее распространены сочетания оксидов алю­миния с молибденом, вольфрамом, танталом, никелем, кобальтом, оксида хрома с вольфрамом, оксида магния с никелем, диоксида цир­кония с молибденом, карбидов титана и хрома с никелем и кобальтом.

Композиты получают различными методами: порошковой метал­лургии, пропитки расплавленным металлом, химического и электро­химического осаждения металлов на основу. Метод порошковой ме­таллургии включает операции смешения компонентов, их формиро­вания прессованием или прокаткой и спекания. В методе пропитки расплавленный металл заполняет поры в керамической матрице или в сетке из другого металла.

Композиты характеризуются высокой прочностью, твердостью, износостойкостью. Например, предел прочности на растяжение ком­позита, состоящего из железного порошка и нитевидных кристаллов оксида алюминия в три раза выше, чем у неармированного железа. В пять  раз возрастает усталостная прочность меди при ее армировании волокнами вольфрама. Композиты широко используются в качестве конструкционных материалов, материалов износостойких контактов, подшипников, штампов и инструментов. Многие из них обладают жаростойкостью, поэтому служат огнеупорами, материалами чехлов термопар, испарителей металлов, тепловыделяющих элементов, ава­рийных стержней в атомной энергетике и др.

Химически стойкие керамические матрицы защищают металлы-добавки от коррозии и воздействия агрессивных сред, поэтому мно­гие керметы устойчивы в морской воде, растворах солей, щелочей и даже кислот.

Итак, металлические композиты представляют собой гетероген­ное сочетание металлов и сплавов с другими металлами и керамиче­скими фазами. Свойства композитов существенно отличаются от свойств входящих в них компонентов.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector