Что такое спеченный металл

Обновлено: 08.01.2025

Это связано с наличием в алюминиевой основе равномерно распределенной мелкодисперсной тугоплавкой окиси алюминия. Изделия из САП по своей коррозионной стойкости не уступают чистому алюминию. Они пригодны для кратковременной работы при температурах до 1000°С и для длительной работы при 300—500°С. Из этого сплава изготовляют листы, прутки, трубы, профили, заклепочную проволоку, фольгу толщиной до 0,03 мм, штамповки сложных конфигураций. Механические свойства спеченной алюминиевой пудры.Материал САП можно анодировать, сваривать стыковой, контактной сваркой или сваркой плавлением; он хорошо обрабатывается резанием. Листовой материал САП4 поддается глубокой вытяжке при 300— 450°С.Спеченный алюминиевый сплав (САС) получается из легированных алюминием порошков или из смеси порошков алюминия с порошками легирующих элементов путем брикетирования, спекания и деформирования. Сплавы этой группы предназначены для получения материалов с особыми физическими свойствами в тех случаях, когда обычным способом отлить такие сплавы не представляется возможным.Примером таких сплавов может служить спеченный алюминиевый сплав, состоящий из 25—30% Si, 5—7% Ni и алюминия (САС-1), который обладает самым низким коэффициентом линейного расширения из всех сплавов алюминия. Он удовлетворительно деформируется только прессованием в горячем состоянии до 550°С, удовлетворительно обрабатывается резанием и обладает хорошей герметичностью. Этот материал применяют для изготовления деталей приборов, работающих в паре со сталью в интервале температур 20—200°С, где требуется сочетание низкого коэффициента теплового расширения с малым коэффициентом теплопроводности.Спеченный молибден, полученный методом порошковой металлургии, по большинству своих свойств не уступает металлу, изготовленному плавлением в электродуговых вакуумных печах. Он обладает хорошим сопротивлением эрозионному воздействию газового потока и может успешно применяться для сопловых вкладышей при рабочей температуре 2300—‘2400°С, а также в различных сплавах и различных электротехнических приборах. По сравнению с плавленым спеченный молибден содержит большее количество кислорода ихуже поддается сварке. Компактный спеченный молибден получается после обработки давлением спеченных молибденовых заготовок.Спеченный хром представляет собой компактный материал, полученный методам порошковой металлургии при использовании в качестве исходного сырья электролитического рафинированного хрома, монокристаллов иодидного хрома и смеси рафинированного и иодидного хрома. Спеченный хром по механическим свойствам и прежде всего по пластичности уступает переплавленному. Однако в ряде случаев более экономично и целесообразно применение спеченного хрома, а не переплавленного.Ряд металлокерамических сплавов на основе карбида хрома обладает высокой твердостью при нормальной и высокой температурах, коррозионной стойкостью, высоким сопротивлением абразивному износу. Из металлокерамических сплавов на основе карбида хрома изготовляют наконечники пескоструйных аппаратов, опорные призмы для работы при температурах до 1400°С, вкладыши пресс-форм для калибровки железографитовых втулок, вкладыши крупногабаритных матриц для протяжки труб, детали насосав и других машин, работающих в агрессивных жидкостях, а также наплавочные материалы для быстроизнашивающихся деталей машин и инструментов.Спеченный титановый сплав получают прессованием титанового гидриднокальциевого порошка и титановых порошковых сплавов и спеканием их в вакууме при 1350—1450°С. Заготовки из спеченного титана и титанового сплава обрабатывают ковкой, прокаткой, прессованием, в результате чего свойства спеченного материала значительно улучшаются.Спеченный титан и спеченные титановые сплавы хорошо поддаются механической обработке. Они обладают высокой стойкостью против коррозии в воздушной среде при любой влажности, в морской воде, в разбавленных и концентрированных холодных и горячих растворах щелочей и хлоридов щелочноземельных металлов, а также в органических и разбавленных минеральных кислотах.Из спеченного титана и титановых сплавов изготовляют листы, трубы, прутки, поковки. Спеченный титан в виде пористых лент и листов, получаемых непосредственно прокаткой порошков с последующим спеканием, применяют для изготовления фильтрующих элементов для жидкостей и газов.Спеченный тантал представляет собой компактный материал, получаемый методом порошковой металлургии из порошка тантала или его смеси с порошком гидрида тантала. Порошок прессуют в штабики, которые предварительно опекают при температуре 1450—1500°С. Окончательное спекание штабиков тантала производят в вакуумных печах при 2000°С. Нагрев штабиков в этом случае достигается пропусканием электрического тока непосредственно через штабики. Спеченный тантал употребляют для изготовления листов, проволоки, прутков или для переплавки в слитки и для выплавки сплавав.Спеченный ниобий получается в виде компактного материала прессованием и спеканием порошка ниобия или смеси порошка ниобия с 20—30% порошка гидрида ниобия. Прессование производят со связывающим веществом (бензином) в штабики, которые затем спекают в вакуумных печах при температуре 21250—2300С. Нагрев штабиков чаще всего производят пропусканием электрического тока непосредственно через штабики.Спеченный ниобий используют при выплавке сплавов, заготовок различных диаметров, для производства труб прессованием. Его подвергают также ковке вхолодную с обжатием до 50% по толщине с последующим повторным спеканием в вакууме (вакуумный отжиг) при 2150—2200°С; полученные таким образом пластины ниобия толщиной 8 мм выдерживают без отжига прокатку в ленту и фольгу толщиной до 20 мкм, а с одним отжигом до 12 мкм и менее.Спеченный магниевый сплав изготовляют из порошков магния и магниевых сплавов для получения мелкозернистой структуры металла или материала с добавками нерастворимых в магнии металлов или неметаллических материалов, которые нельзя ввести в сплав обычным сплавлением. Изделия, изготовленные прессованием из крупнозернистого порошка магния (крупностью до 0,1 мм), имеют предел текучести при сжатии на 30—40% выше, чем такие же изделия, прессованные из литого металла. Прессованием смесей порошков сплавов МА2 и МА1 получают сплав, не склонный к коррозионному растрескиванию и имеющий более высокие механические свойства, чем исходные сплавы. Прутки из магниевого порошка обладают при комнатной температуре такими же механическими свойствами, как и прутки, прессованные из слитка, а при 300°С — в два раза ;более высокими.Спеченный вольфрам—это компактный материал, полученный прессованием и спеканием металлического порошка. Прессование мелких изделий и штабиков из порошка вольфрама осуществляется в стальных пресс-формах, а крупных изделий— гидростатическим методом в резиновых формах. Мелкие изделия спекают в две стадии: предварительное спекание осуществляется в атмосфере водорода при 1200— 1300°С, окончательное — пропусканием электрического тока через изделие, сопровождающееся нагреванием его до температуры, составляющей 90—95% от температуры плавления. Изделия крупных размеров и заготовки спекают в индукционных печах или печах сопротивления при температуре около 2000*С в вакууме или в водороде в одну стадию—без предварительного спекания.Заготовки спеченного вольфрама перерабатывают в проволоку и лист ковкой, волочением, прокаткой. Спеченный вольфрам без обработки давлением попользуют в виде контактов в различных приборах, сопел пороховых двигателей для работы при температуре до 3000 градусов и выше.

СПЕЧЁННЫЕ СПЛАВЫ

сплавы, полученные из металлич. порошков методами порошковой металлургии. Известны С. с. на основе железа, никеля, алюминия (САП - спечённая алюм. пудра, САС - спечённый алюм. сплав), меди и др. элементов. Осн. масса С. с. приходится на жаропрочные и жаростойкие изделия.

Большой энциклопедический политехнический словарь . 2004 .

Смотреть что такое "СПЕЧЁННЫЕ СПЛАВЫ" в других словарях:

СПЕЧЁННЫЕ МАТЕРИАЛЫ — металлические полуфабрикаты или изделия, изготовленные из порошков металлов и металлоподобных соединений или их смесей с неметаллич. порошками методами порошковой металлургии. В ряде случаев С. м. имеют более высокие св ва, чем аналогичные… … Большой энциклопедический политехнический словарь

Спечённые материалы — металлические, получают методами порошковой металлургии (См. Порошковая металлургия). Производство С. м. развивается в связи с рядом их преимуществ, по сравнению с металлическими материалами, получаемыми плавлением, Путём плавления трудно … Большая советская энциклопедия

Сплавы (металлов) — Сплавы металлов, металлические сплавы, твёрдые и жидкие системы, образованные главным образом сплавлением двух или более металлов, а также металлов с различными неметаллами. Термин «С.» первоначально относился к материалам с металлическими… … Большая советская энциклопедия

Сплавы — I Сплавы металлов, металлические сплавы, твёрдые и жидкие системы, образованные главным образом сплавлением двух или более металлов (См. Металлы), а также металлов с различными неметаллами. Термин «С.» первоначально относился к материалам … Большая советская энциклопедия

Алюминиевые сплавы — сплавы на основе алюминия. Первые А. с. получены в 50 х гг. 19 в.; они представляли собой сплав алюминия с кремнием и характеризовались невысокими прочностью и коррозионной стойкостью. Длительной время Si считали вредной примесью в А. с.… … Большая советская энциклопедия

АЛЮМИНИЕВЫЕ СПЛАВЫ — сплавы на основе алюминия с добавками меди, магния, цинка, кремния, марганца, лития, кадмия, циркония, хрома и др. элементов. А. с. обладают высокими механич. св вами и малой плотностью, высокой электрои теплопроводностью, хорошей корроз.… … Большой энциклопедический политехнический словарь

Твёрдые сплавы — твёрдые и износостойкие металлические материалы, способные сохранять эти свойства при 900 1150 °C. В основном изготовляются из высокотвердых и тугоплавких материалов на основе карбидов вольфрама, титана, тантала, хрома, связанные кобальтовой … Википедия

Твёрдые сплавы — особого класса износостойкие материалы с весьма большой твёрдостью, которая незначительно меняется при нагреве. Различают спечённые Т. с. (см. Спечённые материалы) и литые Т. с. Спечённые Т. с. Композиционные материалы, состоящие … Большая советская энциклопедия

алюминиевые сплавы — алюминиевые сплавы. Первый А. с. (дуралюмин), получивший промышленное применение, был разработан в 1909 А. Вильмом (Германия). С производством этого А. с. связан начальный период развития металлического самолётостроения. В РСФСР в 1922 на заводе… … Энциклопедия «Авиация»

Спечённые материалы

металлические, получают методами порошковой металлургии (См. Порошковая металлургия). Производство С. м. развивается в связи с рядом их преимуществ, по сравнению с металлическими материалами, получаемыми плавлением, Путём плавления трудно или даже невозможно производить металлические материалы с некоторыми особенностями химического состава (композиции из металлических и неметаллических материалов; псевдосплавы из металлических и неметаллических компонентов, не смешивающихся в расплавленном виде, например железо — свинец, вольфрам — медь и др.). Только методами порошковой металлургии можно изготовить некоторые материалы с особыми физическими характеристиками и структурой (например, многие пористые металлы). С. м. можно производить не только в виде заготовок и полуфабрикатов, но и в виде готовых изделий, не требующих дальнейшей обработки резанием. В ряде случаев С.м. имеют более высокие свойства, чем аналогичные материалы, получаемые плавлением (например, некоторые быстрорежущие стали и жаропрочные сплавы, бериллий и др.). Первые С. м. — платиновые изделия и полуфабрикаты (медали, чащи, тигли, проволока и др.) — были изготовлены П. Г. Соболевским (См. Соболевский) и В. В. Любарским (См. Любарский) в 1826 (техника того времени не позволяла получать температуру выше 1770 °С, необходимую для плавления платины). На рубеже 19 и 20 вв. были созданы первые тугоплавкие С. м. (например, вольфрам, t_пл 3400 °С), которые в то время не могли быть получены плавлением. Промышленные методы изготовления вольфрамовых нитей накала для электрических ламп были введены в 1910 (Кулидж, США), Современная техника (дуговое плавление, электроннолучевое плавление и др.) позволяет расплавить любые тугоплавкие металлы и сплавы, тем не менее большую часть тугоплавких металлов производят методами порошковой металлургии. Первые композиции из С. м., которые можно получать только методами порошковой металлургии (меднографитовые щётки для электромашинных генераторов и электродвигателей), были изготовлены около 1900. Во время 1-й мировой войны 1914—18 была разработана др. важная композиция — Магнитодиэлектрики на основе ферромагнитных металлических порошков, распределённых в диэлектрической связке. Важное значение для прогресса техники имела разработка спечённых твёрдых сплавов (См. Твёрдые сплавы) (20-е гг., К. Шрётер, Германия). Контакты для электротехники из псевдосплавов и композиций на основе С. м. (вольфрам — медь, серебро — графит и др.) начали выпускать в 30-х гг. Композиции из С. м. на основе меди с оловом, свинцом (иногда цинком) с добавкой неметаллических компонентов, обычно окиси кремния, для фрикционных дисков производят с 1932. Фрикционные С. м. на железной основе начали разрабатывать в 40-х гг. Широко применяют алмазно-металлические композиции на основе алмазных порошков и крошки и металлических порошков (медь и её сплавы, вольфрамокобальтовые твёрдые сплавы, сплавы на основе вольфрама, меди и никеля и др.). Первые патенты на алмазно-металлические композиции были опубликованы в 1922. В промышленном масштабе производят композиции на основе С. м. для различных отраслей новой техники. Например САП (спечённая алюминиевая пудра) — С. м. на основе алюминия и его окиси(6—20%), по жаропрочности при 300—550 °С превосходит плавленые алюминиевые сплавы. Важная группа С. м., которые практически можно получать только методами порошковой металлургии, — пористые металлы, сплавы и композиции (на основе железа, железографита, бронзы и нержавеющей стали). Обычно эти С. м. содержат около 15—30% (объёмных) пор. Изготовление пористых С. м. (для подшипников, фильтров и др.) было предложено в 1909 (Лёвендаль, англ. патент). Промышленное производство пористых С. м. для подшипников начато в середине 20-х гг. Преимущества пористых С. м. для подшипников — наличие аварийной смазки в порах («самосмазываемость») и хорошая прирабатываемость в эксплуатационных условиях за счёт деформации объёма пор. В дальнейшем производство пористых С. м. для различных областей техники непрерывно прогрессировало (металлические фильтры для тонкой очистки жидкостей и газов от различных примесей; снарядные пояски из пористого железа, заменявшие медные во время 2-й мировой войны 1939—45; пористые С. м. для топливных элементов, для антиобледенительных устройств в самолётах, для преграждения распространения пламени во взрывоопасной атмосфере; пористые С. м. из металлических порошков или волокна для поглощения звука и вибрации; пористые элементы для химических реакций и транспорта сыпучих материалов в «кипящем слое»,т. е. во взвешенном состоянии, и др.).В 70-е гг. разработаны теплообменные металлические трубы с пористым слоем из порошков меди, никеля, нержавеющей стали. В середине 30-х гг. началось массовое производство С. м. на железной и медной основе в виде точных деталей, не требующих обработки резанием, для различных отраслей машиностроения (автомобильная и тракторная промышленность, с.-х. машиностроение, производство бытовых машин, станкостроение и др.). К таким изделиям из С. м. относятся различные шестерни, зубчатые колёса, звёздочки, детали кулачкового механизма, рычаги, защёлки дверных замков, детали переключателей: детали электрических машин — коллекторные пластины, магнитопроводы постоянного и переменного тока из магнитомягких С.м.; постоянные магниты из С.м. на основе железа — никеля — алюминия (ални) и железа — никеля — алюминия — кобальта (алнико) и др. детали массового производства. Последняя по времени возникновения (но не по важности) группа С. м. в виде заготовок, полуфабрикатов и изделий — высококачественные С. м., которые по свойствам (прочность, жаропрочность, износостойкость и др.) превосходят плавленые металлы и сплавы аналогичного состава и назначения. У ряда литых сплавов в связи с крупнозернистой структурой и ликвацией снижены механические свойства. К таким материалам относятся упомянутые магнитные сплавы типа ални и алнико. Эти С. м. получают с 40-х гг. методами порошковой металлургии не только для магнитных деталей массового производства, но и в тех случаях, когда требуется повышенная прочность. С 50-х гг. бериллий для атомной промышленности получают преимущественно методами порошковой металлургии из-за низких механических свойств и крупнозернистости литого металла. В конце 60-х гг. начали производить быстрорежущую сталь, с 70-х гг. — жаропрочные суперсплавы на основе никеля из С. м.; некоторые характеристики этих С. м. лучше, чем у литых сплавов аналогичного состава. Производство С. м. развивается более высокими темпами, чем получение плавленых металлических материалов. Так, с 1964 по 1972 годовой выпуск С. м. в США возрос в 2,5 раза (с 47 до 118 тыс. т), в Японии — примерно в 4 раза (с 4 до 17 тыс. т).

Как для литых, так и для деформируемых материалов, получаемых обычными методами, нежелательно присутствие таких компонентов, добавок и примесей, которые способствуют образованию значительного температурного интервала между линиями ликвидуса и солидуса или появлению жидкой фазы при температурах ниже температур плавления-затвердевания основной массы металла. Введение таких элементов в С. м., наоборот, повышает их прочность и облегчает их изготовление, способствуя снижению температуры спекания. Так, в литых сплавах на железной основе фосфор — нежелательная примесь, допустимая в количестве не более 0,1%. В С. м. на железной основе, напротив, фосфор — легирующая добавка, которую специально вводят в количестве 0,3—0,6% для повышения механических свойств деталей и снижения себестоимости изделий (вследствие образования жидкой фазы и уменьшения температуры спекания). Специфическая для С. м. на железной основе добавка — медь (1—20%), способствующая благодаря образованию жидкой фазы при спекании повышению свойств и удешевлению спекания.

Обычно компактные (беспористые) С. м. имеют такие же физические и механические свойства, как и литые (деформированные и отожжённые) металлы. В таблице приведена в зависимости от пористости достижимая величина свойств пористых С. м. (модуль упругости Е, коэффициент Пуассона υ, предел прочности при растяжении σ_в, электропроводность λ, теплопроводность λ_Т) по отношению к соответствующим свойствам компактного металла (Е_к, υ_k, σ_вк, λ_к, λ_Тк).

По сравнению со всеми др. методами получения деталей — литьём, обработкой давлением, резанием и т. д., изготовление изделий из С. м. требует наименьших затрат рабочего времени, заводских площадей, оборудования.

Имеются следующие ограничения применения С. м.: 1) наибольший экономический эффект С. м. дают при достаточно массовом выпуске деталей. Это связано с необходимостью изготовления индивидуальных приспособлений (прессформ) для каждого вида деталей. Отчасти это ограничение имеет временный характер; при развитии новых методов формования С. м. оно может в известной степени отпасть; 2) дороговизна исходных порошков. Это также временно действующий фактор: с увеличением масштаба выпуска и совершенствованием методов изготовления порошков их стоимость будет уменьшаться; 3) необходимость получения достаточно чистых исходных металлических порошков, в особенности железа и его сплавов, т. к. С. м. не могут быть эффективно очищены от примесей, находящихся в исходных материалах. Это ограничение постепенно теряет своё значение: налажено массовое производство чистых порошков распылением расплавленного железа.

Специфические меры по консервации и хранению деталей и полуфабрикатов (пропитка деталей маслом или парафином) необходимы только для пористых С. м.

Лит.: Вязников Н. Ф., Ермаков С. С., Металлокерамические материалы и изделия, 2 изд., Л., 1967; Кипарисов С. С., Либенсон Г. А., Порошковая металлургия, М., 1972; Бальшин М. Ю., Научные основы порошковой металлургии и металлургии волокна, М., 1972.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .

Полезное

Смотреть что такое "Спечённые материалы" в других словарях:

спечённые материалы — изделия и полуфабрикаты из металлов и сплавов, полученные спеканием (термической обработкой при температуре ниже точки плавления) порошков (порошковая металлургия). * * * СПЕЧЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ СПЕЧЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ, изделия и полуфабрикаты из… … Энциклопедический словарь

спечённые материалы — спечённые материалы см. в статье Порошковые материалы … Энциклопедия «Авиация»

Фрикционные материалы — материалы, применяемые для изготовления деталей, работающих в условиях трения скольжения, и имеющие большой коэффициент трения. Они характеризуются высокой фрикционной теплостойкостью (т. е. способностью сохранять коэффициент трения и… … Большая советская энциклопедия

ПОДШИПНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ — материалы, применяемые для изготовления вкладышей подшипников скольжения. П. м. должны обладать малым коэфф. трения по стальной поверхности вала, обеспечивать малый износ трущихся поверхностей и выдерживать достаточные удельные нагрузки. К… … Большой энциклопедический политехнический словарь

Порошковые металлические материалы — материалы, полученные методами порошковой металлургии (См. Порошковая металлургия); то же, что Спечённые материалы … Большая советская энциклопедия

антифрикционные материалы — (от анти. и лат. frictio трение), обладают низким коэффициентом трения и применяются для изготовления деталей, работающих главным образом в условиях трения скольжения (подшипники, втулки, вкладыши и т. д.). К антифрикционным материалам… … Энциклопедический словарь

ПОРОШКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ — металлические материалы (в виде полуфабрикатов или изделий), полученные методами порошковой металлургии; то же, что спечённые материалы. См. также Металлические порошки … Большой энциклопедический политехнический словарь

МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ — не рекомендуется смотри Спечённые материалы … Металлургический словарь

Твёрдые сплавы

Твёрдые сплавы — твёрдые и износостойкие металлические материалы, способные сохранять эти свойства при 900—1150 °C. В основном изготовляются из высокотвердых и тугоплавких материалов на основе карбидов вольфрама, титана, тантала, хрома, связанные кобальтовой металлической связкой, при различном содержании кобальта или никеля.

Содержание

Типы твёрдых сплавов

Различают спечённые и литые твёрдые сплавы. Главной особенностью спеченных твердых сплавов является то, что изделия из них получают методами порошковой металлургии и они поддаются только обработке шлифованием или физико-химическим методам обработки (лазер, ультразвук, травление в кислотах и др), а литые твердые сплавы предназначены для наплавки на оснащаемый инструмент и проходят не только механическую, но часто и термическую обработку (закалка, отжиг, старение и др). Порошковые твердые сплавы закрепляются на оснащаемом инструменте методами пайки или механическим закреплением.
Твердые сплавы различают по металлам карбидов, в них присутствующих: вольфрамовые — ВК2, ВК3,ВК3М, ВК4В, ВК6М, ВК6, ВК6В, ВК8, ВК8В, ВК10, ВК15, ВК20, ВК25; титано-вольфрамовые — Т30К4, Т15К6, Т14К8, Т5К10, Т5К12В; титано-тантало-вольфрамовые — ТТ7К12, ТТ10К8Б.Безвольфрамовые ТНМ20, ТНМ25, ТНМ30

По химическому составу твердые сплавы классифицируют:

вольфрамокобальтовые твердые сплавы (ВК);
титановольфрамокобальтовые твердые сплавы (ТК);
титанотанталовольфрамокобальтовые твердые сплавы (ТТК).

Твердые сплавы по назначению делятся (классификация ИСО) на:

Р — для стальных отливок и материалов, при обработке которых образуется сливная стружка;
М — для обработки труднообрабатываемых материалов (обычно нержавеющая сталь);
К — для обработки чугуна;
N — для обработки алюминия, а также других цветных металлов и их сплавов;
S — для обработки жаропрочных сплавов и сплавов на основе титана;
H — для закаленной стали.

Из-за дефицита вольфрама разработана группа безвольфрамовых твердых сплавов, называемых керметами. Эти сплавы содержат в своем составе карбиды титана (TiC), карбонитриды титана (TiCN), связанные никельмолибденовой основой. Технология их изготовления аналогична вольфрамосодержащим твердым сплавам.

Эти сплавы по сравнению с вольфрамовыми твердыми сплавами имеют меньшую прочность на изгиб, ударную вязкость, чувствительны к перепаду температур из-за низкой теплопроводности, но имеют преимущества — повышенную теплостойкость (1000 °C) и низкую схватываемость с обрабатываемыми материалами, благодаря чему не склонны к наростообразованию при резании. Поэтому их рекомендуют использовать для чистового и получистового точения, фрезерования. По назначению относятся к группе Р классификации ИСО.

Свойства твёрдых сплавов

Пластинки из твердого сплава имеют HRС 86-92 обладают высокой износостойкостью и красностойкостью (800—1000 °C), что позволяет вести обработку со скоростями резания до 800 м/мин.

Спечённые твёрдые сплавы

Твердые сплавы изготавливают путем спекания смеси порошков карбидов и кобальта. Порошки предварительно изготавливают методом химического восстановления (1-10 мкм), смешивают в соответствующем соотношении и прессуют под давлением 200—300 кгс/см², а затем спекают в формах, соответствующих размерам готовых пластин, при температуре 1400—1500 °C, в защитной атмосфере. Термической обработке твердые сплавы не подвергаются, так как сразу же после изготовления обладают требуемым комплексом основных свойств.

Композиционные материалы, состоящие из металлоподобного соединения, цементированного металлом или сплавом. Их основой чаще всего являются карбиды вольфрама или титана, сложные карбиды вольфрама и титана (часто также и тантала), карбонитрид титана, реже — другие карбиды, бориды и т. п. В качестве матрицы для удержания зерен твердого материала в изделии применяют так называемую «связку» — металл или сплав. Обычно в качестве «связки» используют кобальт (кобальт является нейтральным элементом по отношению к углероду, он не образует карбиды и не разрушает карбиды других элементов), реже — никель, его сплав с молибденом (никель-молибденовая связка).

Получение твердых сплавов методом порошковой металлургии

Получение порошков карбидов и кобальта методом восстановления из оксидов.
Измельчение порошков карбидов и кобальта (производится на шаровых мельницах в течение 2-3 суток) до 1-2 микрон.
Просеивание и повторное измельчение при необходимости.
Приготовление смеси (порошки смешивают в количествах, соответствующих химическому составу изготавливаемого сплава).
Холодное прессование (в смесь добавляют органический клей для временного сохранения формы).
Спекание под нагрузкой (горячее прессование) при 1400 °C (при 800—850 °C клей сгорает без остатка). При 1400 °C кобальт плавится и смачивает порошки карбидов, при последующем охлаждении кобальт кристаллизуется, соединяя между собой частицы карбидов.

Номенклатура спеченных твердых сплавов

Твердые сплавы условно можно разделить на три основные группы:

вольфрамосодержащие твердые сплавы
титановольфрамосодержащие твердые сплавы
титанотанталовольфрамовые твердые сплавы

Каждая из вышеперечисленных групп твердых сплавов подразделяется в свою очередь на марки, различающиеся между собой по химическому составу, физико-механическим и эксплуатационным свойствам.

Некоторые марки сплава, имея одинаковый химический состав, отличаются размером зерен карбидных составляющих, что определяет различие их физико-механических и эксплуатационных свойств, а отсюда и областей применения.

Свойства марок твердых сплавов рассчитаны таким образом, чтобы выпускаемый ассортимент мог в максимальной степени удовлетворить потребности современного производства. При выборе марки сплава следует учитывать: область применения сплава, характер требовании, предъявляемых к точности обрабатываемых поверхностей, состояние оборудования и его кинематические и динамические данные.

Обозначения марок сплавов построено по следующему принципу:

1 группа - сплавы содержащие карбид вольфрама и кобальт. Обозначаются буквами ВК, после которых цифрами указывается процентное содержание в сплаве кобальта. К этой группе относятся следующие марки:

ВКЗ, ВКЗМ, ВК6, ВК6М, ВК60М, ВК6КС, ВК6В, ВК8, ВК8ВК, ВК8В, ВК10КС, ВК15, ВК20, ВК20КС, ВК10ХОМ, ВК4В.

2 группа - титановольфрамовые сплавы, имеющие в своем составе карбид титана, карбид вольфрама и кобальт. Обозначается буквами ТК, при этом цифра, стоящая после букв Т обозначает % содержание карбидов титана, а после буквы К - содержание кобальта. К этой группе относятся следующие марки: Т5К10, Т14К8, Т15К6, ТЗ0К4.

3 группа — титанотанталовольфрамовые сплавы, имеющие в своем составе карбид титана, тантала и вольфрама, а также кобальт и обозначаются буквами ТТК, при этом цифра, стоящая после ТТ % содержание карбидов титана и тантала, а после буквы К - содержание кобальта. К этой группе относятся следующие марки: ТТ7К12, ТТ20К9.

4 группа — сплавы с износостойкими покрытиями. Имеют буквенное обозначение ВП. К этой группе относятся следующие марки: ВП3115 (основа ВК6), ВП3325 (основа ВК8), ВП1255 (основа ТТ7К12).

Твердые сплавы применяемые для обработки металлов резанием: ВК6, ВКЗМ, ВК6М, ВК60М, ВК8, ВК10ХОМ, ТЗОК4, Т15К6, Т14К8, Т5К10, ТТ7К12, ТТ20К9.

Твердые сплавы применяемые для бесстружковой обработки металлов и древесины, быстроизнашивающихся деталей машин, приборов и приспособлений: ВКЗ, ВКЗМ, ВК6, ВК6М, ВК8, ВК15, ВК20, ВК10КС. ВК20КС.

Твердые сплавы применяемые для оснащения горного инструмента: ВК6В, ВК4В, ВК8ВК, ВК8, ВК10КС, ВК8В,ВК11ВК,ВК15.

В России и бывшем СССР для обработки металлов резанием применяются следующие спеченные твердые сплавы [1] :

Иностранные производители твердого сплава, как правило, используют каждый свои марки сплавов и обозначения. При этом состав сплавов обычно держится в секрете.

Разработки

Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.
Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники.
Эта отметка установлена 11 мая 2011.

В настоящее время в отечественной твердосплавной промышленности проводятся глубокие исследования, связанные с возможностью повышения эксплуатационных свойств твердых сплавов и расширением сферы применения. В первую очередь эти исследования касаются химического и гранулометрического состава RTP(ready-to-press) смесей. Одним из удачных примеров за последнее время можно привести сплавы группы ТСН (ТУ 1966—001-00196121-2006), разработанных специально для рабочих узлов трения в агрессивных кислотных средах. Данная группа является логическим продолжением в цепочке сплавов ВН на никелевой связке, разработанных Всероссийским Научно-Исследовательским Институтом Твердых Сплавов. Опытным путём было замечено, что с уменьшением размера зерен карбидной фазы в твердом сплаве, качественно повышаются такие характеристики, как твердость и прочность. Технологии плазменного восстановления и регулирования гранулометрического состава в данный момент позволяют производить твердые сплавы размеры зерен (WC) в которых могут быть менее 1 микрометра. Сплавы ТСН группы в настоящий момент находят широкое применение в производстве узлов химических и нефтегазовых насосов отечественного производства.

Литые твёрдые сплавы

Литые твёрдые сплавы получают методом плавки и литья.

Применение

Твердые сплавы в настоящее время являются распространенным инструментальным материалом, широко применяемым в инструментальной промышленности. За счет наличия в структуре тугоплавких карбидов твердосплавный инструмент обладает высокой твердостью HRA 80-92 (HRC 73-76), теплостойкостью (800—1000 °C), поэтому ими можно работать со скоростями, в несколько раз превышающими скорости резания для быстрорежущих сталей. Однако, в отличие от быстрорежущих сталей, твердые сплавы имеют пониженную прочность (σи = 1000—1500 МПа), не обладают ударной вязкостью. Твердые сплавы нетехнологичны: из-за большой твердости из них невозможно изготовить цельный фасонный инструмент, к тому же они ограниченно шлифуются — только алмазным инструментом, поэтому твердые сплавы применяют в виде пластин, которые либо механически закрепляются на державках инструмента, либо припаиваются к ним.

Твердые сплавы ввиду своей высокой твердости применяются в следующих областях:

Обработка резанием конструкционных материалов: резцы, фрезы, сверла, протяжки и прочий инструмент.
Оснащение измерительного инструмента: оснащение точных поверхностей микрометрического оборудования и опор весов.
Клеймение: оснащение рабочей части клейм.
Волочение: оснащение рабочей части волок.
Штамповка: оснащение штампов и матриц(вырубных, выдавливания и проч.).
Прокатка: твердосплавные валки (выполняются в виде колец из твердого сплава, одеваемых на металлическое основание)
Горнодобывающее оборудование: напайка спеченных и наплавка литых твердых сплавов.
Производство износостойких подшипников: шарики, ролики, обоймы и напыление на сталь.
Рудообрабатывающее оборудование: оснащение рабочих поверхностей. износостойких покрытий

См. также

Примечания

Ссылки

Литература

Конструкционные материалы. Под ред, Б. Н. Арзамасова. Москва, изд «Машиностроение», 1990.
Технология конструкционных материалов. Под ред. А. М. Дальского. Москва, изд «Машиностроение», 1985.
Степанчук А.Н., Билык И.И., Бойко П.А. Технология порошковой металлургии.-К.: Вища шк., 1989.-415с.
Скороход В.В. Порошковые материалы на основе тугоплавких металлов и соединений.-К.: Техніка, 1982.-167с.

Проставив сноски, внести более точные указания на источники.
Добавить иллюстрации.

Сталь
Режущие инструменты
Металлообработка
Материаловедение
Технологии машиностроения
Газотермическое напыление
Твёрдые сплавы

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Твёрдые сплавы" в других словарях:

твёрдые сплавы — материалы с высокими твёрдостью, прочностью, режущими и другими свойствами, сохраняющимися при нагреве до высоких температур. Различают литые и спечённые (металлокерамические) твёрдые сплавы. Последние получают методами порошковой металлургии из… … Энциклопедический словарь

Твёрдые сплавы — металлические материалы с высокими твердостью, прочностью, режущей и другими свойствами, сохраняющимися при нагревании до высоких температур. Применяют при изготовлении режущего и измерительного инструмента. Различают литые и металлокерамические… … Энциклопедический словарь по металлургии

ТВЁРДЫЕ СПЛАВЫ — металлические материалы с высокими твердостью, прочностью, режущей и другими свойствами, сохраняющимися при нагревании до высоких температур. Применяют при изготовлении режущего и измерительного инструмента. Различают литые и металлокерамические… … Металлургический словарь

ТВЁРДЫЕ СПЛАВЫ — (см.), отличающиеся высокой твёрдостью (см.), механической прочностью, режущими и др. свойствами, сохраняющимися при нагревании до высоких температур. Служат для изготовления режущего, штампового и измерительного инструмента … Большая политехническая энциклопедия

Магнитно-твёрдые сплавы — основной вид магнитно твёрдых материалов (См. Магнитно твёрдые материалы) … Большая советская энциклопедия

ТВЁРДЫЕ СПЛАВЫ — металлич. материалы с высокими твёрдостью, прочностью, реж. и др. св вами, сохраняющимися при нагревании до высоких темп р. Применяются при изготовлении режущего (см. рис.), штампового и измерит. инструмента. Различают литые и спечённые Т. с.;… … Большой энциклопедический политехнический словарь

Сплавы хром-кобальт-молибденовые — Эта статья или раздел нуждается в переработке. Пожалуйста, улучшите статью в соответствии с правилами написания статей … Википедия

Жаропрочные, жаростойкие и композиционные материалы

Развитие авиационной и ракетной техники, космонавтики и ядерной энергетики предъявляет все наиболее высокие требования к свойствам материалов, способных выдерживать повышенные эксплуатационные нагрузки при высоких температурах ( до 300 °С и выше ).

К таким материалам относятся:

тугоплавкие металлы;
спеченные сплавы тугоплавких металлов;
дисперсно-упрочненные материалы;
волокнистые композиционные материалы.

Тугоплавкие металлы

К тугоплавким металлам относятся цирконий, гафний, ванадий, ниобий, тантал, хром, молибден, вольфрам, рений. Наибольшее применение в качестве высокотемпературных конструкционных материалов нашли вольфрам, молибден, тантал, ниобий. В последнее время все шире применяются хром, ванадий и рений, которые хотя и менее тугоплавки, но благодаря своим специфическим свойствам начинают играть большую роль в производстве жаропрочных материалов.

Технология получения тугоплавких металлов включает получение порошков, формование заготовок и дальнейшая обработка.

Так, изделия из спеченного вольфрама изготовляют из порошка, полученного восстановлением водородом вольфрамового ангидрида или карбонильным методом. Порошки прессуют в стальных пресс-формах. Для улучшения прессуемости к порошку добавляют смазывающие и склеивающие вещества. Процесс спекания изделий проводят в две стадии. Первую стадию осуществляют в водороде при сравнительно для вольфрама, невысоких температурах (1100 –1300 °С). Вторую стадию спекания проводят при
температурах 2900 –3000 °С, которая создается пропусканием электрического тока через изделие, упрочненное предварительным спеканием. Эту стадию спекания, получившую название «сварка», осуществляют в водороде в специальных печах, которые называют сварочными аппаратами. Режим спекания в этом случае обычно контролируют не измерением температуры, а величиной пропускаемого тока. Крупногабаритные заготовки спекают в индукционных печах при температурах 2400 –2500 °С.
Аналогичная технология изготовления изделий из порошка молибдена. Порошок, полученный восстановлением молибдена водородом прессуют, как правило, со смазкой. Предварительное спекание проводят в водороде при 1100 –1200 °С. Затем изделия подвергаются сварке при силе тока, составляющей 90% от силы тока переплавки, что соответствует 2200 –2400 °С.

Спекание крупных заготовок можно проводить в вакуумной методической печи с графитовыми нагревателями, позволяющей обеспечить одновременно предварительное и окончательное спекание при температурах 1900 –1950 °С.

При изготовлении танталовых изделий исходный порошок, полученный натриетермическим восстановлением или электролизом, прессуют в заготовки. Перед прессованием в порошок тантала вводят раствор глицерина в спирте или какую-нибудь другую жидкую связку, которая при спекании удаляется полностью. Спекание заготовок проводят в вакууме. Заготовки предварительно спекают при 1000 –1200 °С. Спеченные заготовки охлаждают вместе с печью. Сварку проводят в вакууме, подбирая режим таким образом, чтобы обеспечить полное разложение и испарение примесей. При температуре сварки 2600 –2700 °С делают выдержку до полного удаления всех газов.

Заготовки после сварки охлаждают в вакууме и проковывают. Затем проводят вторичное спекание (отжиг) в вакуумном сварочном аппарате. В результате такой обработки получается беспористая заготовка с плотной структурой.

Аналогично рассмотренному получают спеченный ниобий и рений.

Изделия из порошков циркония и ванадия изготавливают по схожим технологиям. Порошки прессуют в пресс-формах и заготовки спекают в вакууме. Циркониевые заготовки спекают при 1200 – 1300 °С, а ванадиевые – при 1400 –1700 °С.

Спеченные сплавы тугоплавких металлов

Спеченные сплавы тугоплавких металлов обладают более высоким комплексом механических свойств при повышенных температурах чем чистые тугоплавкие металлы. Повышение этих свойств достигается легированием.

Структура большинства жаропрочных сплавов на основе тугоплавких металлов представляет собой гетерогенные сплавы, основой которых является твердый раствор. Упрочение при легировании объясняется тем, что в результате взаимодействия растворенных атомов с дислокациями происходит закрепление или блокирование дислокаций. В многих сплавах на основе тугоплавких металлов, содержащих повышенное количество примесей внедрения, образуются избыточные фазы типа карбидов, нитридов и других соединений, которые также способствуют упрочению сплавов.

Повышение свойств сплавов тугоплавких металлов достигается также применением термической обработки, заключающейся в закалке с высоких температур с последующим старением при температурах, близких к рабочим. В этом случае карбиды, нитриды и другие химические соединения, образуемые металлами (титан, цирконий, тантал, ниобий) с элементами внедрения, выполняют роль фаз - упрочнителей.

Известны порошковые вольфрамоникелевые сплавы, применяемые для изготовления ракетных сопел, а также ванадиевые сплавы, используемые для изготовления деталей, работающих при температурах до 1250 °С. Свойства сплавов приведены в таблице 1.

Высокотемпературная прочность спеченных ванадиевых сплавов не уступает прочности литых аналогичного состава, а в некоторых случаях и превосходит их.

Дисперсно-упрочненные материалы

Дисперсноупрочненные материалы представляют собой композиционные спеченные материалы, содержащие искусственно вводимые в них высокодисперсные, равномерно распределенные частицы фаз, не взаимодействующих с матрицей и не растворяющихся в ней до температуры ее плавления.

Наиболее эффективное упрочение обеспечивается при содержании упрочняющей фазы в количестве 3 – 15%, размере ее частиц до 1мкм и среднем расстоянии между ними 0,1 –0,5 мкм.

Дисперсноупроченные материалы сохраняют микрогетерогенное строение и дислокационную структуру, а следовательно, и работоспособность до 0,9–0,95 T_пл матрицы. Высокая работоспособность дисперсноупроченных материалов при повышенных температурах объясняется тем, что при наличии в матрице второй фазы скольжение дислокаций в зернах металла становится возможным при больших напряжениях, границы зерен блокируются, а рост зерен затормаживается практически до температуры плавления матрицы.
При создании дисперноупроченных материалов выбирают фазу–упрочнитель и способ введения ее в матрицу.

Фаза–упрочнитель должна иметь высокую термодинамическую прочность, малую величину скорости диффузии компонентов фазы в матрицу, высокую чистоту и большую суммарную поверхность частиц. К упрочняющим фазам с такими свойствами относятся оксиды некоторых металлов (чаще всего Al₂O₃, SiO₂, ThO₂, ZrO₂, Cr₂O₃), карбиды, нитриды и другие соединения.

Способ введения частиц фазы–упрочнителя в матрицу влияет на структуру дисперсно-упрочненного материала, которая может быть дисперсной или агрегатной. Способами введения фазы–упрочнителя и получения смеси является:

механическое смешивание порошков оксидов металла и упрочняющей фазы с последующим восстановлением оксидов основного металла;
механическое смешивание порошков металла матрицы и упрочняющей фазы;
поверхностным окислением порошка основного металла;
химическое смешивание, предусматривающее совместное осаждение солей и их последующее восстановление с образованием металла и сохранением фазы–упрочнителя;
внутренним окислением или азотированием порошков.

Первые три метода приводят к образованию агрегатной структуры, а последние два – к дисперсной.

В настоящее время разработаны и применяется целый ряд дисперсно-упрочненных материалов. В различных отраслях техники успешно используются:

алюминиевые,
вольфрамовые,
молибденовые,
железные,
медные,
кобальтовые,
хромовые,
никелевые,
бериллиевые,
платиновые сплавы.

Дисперсно-упрочненные алюминиевые сплавы

В алюминиевых сплавах в качестве упрочняющей фазы используется оксид алюминия Al₂O₃, легко образующийся в результате высокой склонности алюминия к поверхностному окислению и позволяющий получать равномерное распределение его в матрице. Содержание упрочняющей фазы (Al₂O₃) обычно находится в пределах 4 – 14%.
Длительная прочность дисперсно-упрочненных алюминиевых сплавов, называемых сплавами САП (спеченные алюминиевый порошок), при повышенных температурах превосходит прочность всех деформируемых алюминиевых сплавов. Все сплавы хорошо обрабатываются, их можно сваривать и паять.

Алюминиевые сплавы применяются в авиационной технике (обшивка гондол силовых установок в зоне выхлопа, жалюзи).

Вольфрамовые сплавы упрочняют обычно оксидами тория (ThO₂) в количестве 0,75–2,0%. Для повышения прочности и пластичности при низких температурах вводят рений в количестве 3–5%.

Дисперсно-упрочненные вольфрамовые сплавы

Дисперсно-упрочненные вольфрамовые сплавы широко используют в ракетно–космической технике.
Молибденовые сплавы упрочняют карбидами, нитридами, оксидами. Карбидное упрочнение дает возможность получить сплавы с высоким пределом прочности при температуре 1400 °С. При температурах выше 1500–1600 °С эти сплавы сильно разупрочняются из-за рекристаллизации.

Упрочнение сплава оксидом тория (ThO₂) дает высокий эффект даже в рекристализованном состоянии, а легированние вольфрамом и упрочнение карбидом тантала (TaС) дает возможность получения сплава с высокими механическими свойствами при температурах 1600–2000 °С.

Дисперсно-упрочненные молибденовые сплавы

Дисперсно-упрочненные молибденовые сплавы применяются в авиационной технике. Упрочненные железные сплавы получают введением в железо около 6% Al₂O₃. Это обеспечивает хорошие прочностные характеристики сплавов при температурах 650–950 °С. Более высокие свойства имеют дисперсноупрочненные стали. Так, хромоалюминиевая сталь, упрочненная Al₂O₃, и сложнолегированная, упрочненная TiO₂, имеют характеристики при температуре 650 °С почти вдвое выше, чем упрочненные железные сплавы.

Дисперсно-упрочненные стали

Дисперсно-упрочненные стали превосходят литые по длительной прочности. Кроме того, в них снижается эффект охрупчивания под действием облучения. Поэтому они используются в реакторостроении, даже если они не имеют преимуществ перед стандартными материалами по прочности.

Дисперсно-упрочненные медные сплавы

Медные упрочненные сплавы получают путем введения оксидов алюминия, бериллия и тория. Для сохранения электропроводности и пластичности содержание оксидов недолжно превышать 1,5–2,0%.

Дисперсно-упрочненная медь обладает высоким сопротивлением ползучести и высокой жаропрочностью, что позволяет использовать ее для изготовления деталей, работающих при повышенных температурах (детали теплообменников, электровакуумных приборов). Медь, содержащая включения тугоплавких соединений, применяется для изготовления электродов точечной и роликовой сварки.

Дисперсно-упрочненные кобальтовые сплавы

При получении кобальтовых сплавов в качестве упрочняющей фазы применяют в основном оксид тория (ThO₂) с содержанием последнего 2–4%. Так, временное сопротивление кобальтовых сплавов с 2% ThO₂ составляет 1020 МПа при 25 °С и 140 МПа при 1090 °С.

Для повышения пластичности сплавы кобальта легируют никелем, а для повышения окалиностойкости – хромом.
Никелевые сплавы получают путем упрочнения никеля оксидами тория (ThO₂) или гафния (HfO₂). Содержание упрочняющей фазы составляет 2–3%.

Дисперсно-упрочненные никелевые сплавы

Дисперсно-упрочненные сплавы никеля очень технологичны. Их можно ковать, штамповать, вытягивать в широком интервале температур. Они обладают хорошей жаростойкостью и используются для изготовления деталей газовых турбин.

Дисперсно-упрочненные хромовые сплавы

При получении дисперсно-упрочненных хромовых сплавов следует иметь ввиду, что хром при комнатной температуре имеет повышенную хрупкость, и температура перехода в пластичное состояние зависит от количества и формы примесей внедрения и размера зерна. Измельчение зерна при введении дисперсной фазы положительно влияет на технологические свойства хрома.

В качестве упрочняющей фазы могут использоваться оксиды тория (ThO₂) и оксиды магния (MgO).
Положительно влияют на жаропрочность дисперсно-упрочненного хрома добавки марганца, молибдена, тантала, ниобия.

Дисперсно-упрочненные бериллиевые сплавы

Дисперсно-упрочненные бериллиевые сплавы получают путем введения оксида бериллия (BeO), используя склонность к поверхностному окислению промышленных бериллиевых порошков.

Высокое сопротивление ползучести достигается при упрочнении сплавов карбидом бериллия (Be₂C). При содержании 2,5% Be2C величина 100σ возрастает в 3 раза при 650°С по сравнению с чистым бериллием.
Дисперсно-упрочненные бериллиевые сплавы обладают высокой прочностью, высоким модулем упругости и большим коэффициентом рассеивания нейтронов.

Дисперсно-упрочненные платиновые сплавы

Платиновые сплавы хорошо работают при высоких температурах в окислительной среде. Упрочнение их осуществляется оксидами (ThO₂) или карбидами (TiС), содержание которых для сохранения пластичности должно быть минимальным.

Дисперсно-упрочненные платиновые сплавы используются для изготовления нагревателей, термопар и термометров сопротивления.

Волокнистые композиционные материалы

Волокнистые композиционные материалы состоят из матрицы, которая содержит упрочняющие элементы в форме волокон (проволоки) или нитевидных кристаллов.

В волокнистых материалах матрица скрепляет волокна в единый монолит, защищая их от повреждений. Она является средой, передающей нагрузку на волокна, а в случае разрушения отдельных волокон перераспределяет напряжения.

Особенность волокнистой композиционной структуры заключается в равномерном распределении высокопрочных волокон в пластичной матрице. Объемная доля волокон может колебаться от 15 до 25%. Поверхности раздела в волокнистых композиционных материалах рассматриваются как самостоятельный элемент структуры в которой происходят процессы растворения, образования и роста новых фаз. Здесь формируется связь между упрочняющим волокном и матрицей. От совершенства такой связи зависит уровень свойств волокнистых композиционных материалов.

В качестве методов получения композиционных материалов используются горячее прессование, пропитку жидким металлом, электроосаждение, экструдирование и прокатку, сварку взрывом, эвтектическую кристаллизацию.

В настоящее время наиболее широко применяются волокнистые композиционные материалы на основе алюминия, магния, титана и никеля.

На основе алюминия можно получить волокнистые композиции алюминий-сталь, алюминий-молибден, алюминий-карбид кремния, алюминий-углерод и другие.

Композиционный материал алюминий-сталь получают сваркой взрывом или горячим прессованием. Упрочняющим материалом является высокопрочная стальная проволока.

Разработана технология получения композиционных материалов на основе алюминия, легированного магнием и кремнием, армированного нитевидными кристаллами.

Технология получения композиции алюминий-углерод состоит в пропитке волокон углерода жидким металлом. Для обеспечения смачивания и ограничения взаимодействия между матрицей и волокном используют покрытия из борида титана, никеля, меди, тантала и других соединений. Покрытые волокна протягивают через расплав. Композиционные материалы, полученные пропиткой волокон углерода, покрытые боридом титана имеют σ_В=1120 МПа.

Композиционные материалы на магниевой основе получают методами горячего прессования или диффузионной сварки, непрерывного литья, пропитки жидким металлом, плазменного напыления с последующим прессованием, методом сварки взрывом.

Для армирования магния применяют высокопрочную стальную и титановую проволоку, волокна бора и углерода, нитевидные кристаллы карбида кремния.

Магниевые сплавы как матрицы композиционных материалов практически не реагируют с основными классами армирующих волокон, что позволяет применять для получения композиционных материалов жидкофазные технологии и является большим преимуществом этих сплавов.

Материал магний–бор (Mg–B), полученный методом непрерывного литья, заключающегося в пропускании армирующих волокон бора через ванну расплавленного магния и последующего формирования заготовки путем прохода пучка покрытых волокон через кристаллизатор-фильеру, имеет σ_В=963 МПа при объемной доли волокон 0,30 и σ_В=1330 МПа при объемной доли 0,75.

Титановые композиционные материалы изготавливаются при довольно высоких температурах (800–1000 °С). Наиболее распространенными упрочнителями для титановой матрицы являются волокна бора, молибдена, бериллия, карбида кремния, оксида алюминия.

Композиционный материал Ti–B, полученный методом диффузионной сварки при температуре 800–880 °С имеет σ_В=900 МПа при объемной доли волокон 0,36.

Никелевые композиции изготавливают методами обработки давлением, пропитки раствором и порошковой металлургии.

В качестве матрицы чаще всего служат жаростойкие никелевые сплавы типа ХН60В и ХН77ТЮР, а упрочнителей – вольфрамовые волокна. Наиболее распространенным методом изготовления никелевых композиционных материалов является горячая прокатка.

Читайте также: