Особливості технології виготовлення композиційних матеріалів

Отримання композиційного матеріалу - процес з'єднання матриці і зміцнюючої фази. Для цього використовуються як традиційні технології (наприклад, порошкова металургія), так і специфічні, що застосовуються тільки для виготовлення композитів.

У процесі з'єднання матриці і волокна можливо отримання не тільки напівфабрикату (прутка, труби), але і заготовки, наближеною за формою і розмірами до деталі, а також готової деталі.

Дисперсно-зміцнені композити

Отримують порошкової металургією. Після змішування порошки металу матриці і дисперсної зміцнюючої фази пресують і спекают. Така технологія дозволяє отримати заготовки або деталі складної форми, використовуючи прес-форми різної конфігурації.

Волокнисті композити

При їх виготовленні використовуються різні технології в залежності від матеріалів матриці, а також матеріалу і виду армуючого компонента.

Композити з полімерної матрицею виготовляються методами пресування і намотування.

Методом пресування отримують деталі різноманітної форми та розмірів - з масою від декількох грамів до 100 кг і товщиною стінки від 0,5 до 100 мм і більше. Формоутворення здійснюється в прес-формах. Армуючий компонент просочують сполучною полімером і здійснюють формування при підвищених температурах (вище температури плинності Г, см. 12.1.1).

Виготовлення композитів не вимагає високих температур і тисків (наприклад, для склопластиків на основі епоксидного сполучного тиск пресування становить 2,5 ... 5 МПа; температура пресування - близько 100 ° С). Після охолодження композити на основі термопластів набувають остаточні властивості, реактопласти додатково піддають отверждению

Намотуванням виготовляють армовані оболонки. При цьому методі стрічка, утворена системою ниток або сформована з тканини, просочується полімерним сполучною і подається (намотується) на обертову оправку, конфігурація якої відповідає внутрішній поверхні деталі, що виготовляється (рис. 13.4).

Створення композитів з вуглецевої матрицею здійснюється методами карбонізації та осадження матричного вуглецю з газової фази. При необхідності отримання матеріалу для роботи при досить високих температурах (понад 2000 ° С) проводиться графитизация (див. 12.2.2).

Технологія виготовлення композитів з металевою матрицею, як правило, складається з двох стадій. На першій отримують напівфабрикати, це волокна з покриттям матричним металом, попередньо просочені джгути, сітки і ін.

Схема спірально-гвинтовий намотування

Мал. 13.4. Схема спірально-гвинтовий намотування

(В - ширина стрічки композиційного матеріалу; s - крок намотування)

Стрічковий напівфабрикат може проводитися методом плазмового напилення, при цьому метал матриці наноситься на волокна, укладені певним чином.

Напівфабрикати типу джгутів виробляються шляхом протягування волокон джгута через розплавлений метал, а також методом безперервного лиття з синхронним протягуванням армирующего джгута через тигель з розплавом матричного металу.

Для виготовлення напівфабрикатів малих розмірів або виробів певної конфігурації використовують метод просочення. Розплав матричного металу заливають у форму, всередину якої попередньо поміщений каркас з волокон. Каркас може бути пов'язаний летючим сполучною (наприклад, воском, який видаляється при заливці в форму матричного металу).

На наступній стадії ці елементи компактіруют (з'єднують) за допомогою зварювання, гарячого пресування і т.д., отримуючи багатошарові смуги, стрічки, труби, прутки (рис. 13.5). При виготовленні деталей отримані заготовки піддають обробці традиційними методами (різанням, зварюванням і т.п.) для надання необхідної форми.

У деяких випадках процеси компактірованія і формоутворення можуть бути суміщені.

Композити з металевою матрицею

Мал. 13.5. Композити з металевою матрицею:

а - моноволокно; б - джгут

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >