Способы получения композиционных материалов

Технология получения металлических композиционных

материалов.

В общем случае получение металлических композиционных материалов разделяется на две стадии:

I. Первичное производство – применяют для получения композиционных материалов в виде полуфабрикатов простой конфигурации (многослойные листы и ленты, многослойные плиты и балки).

II. Вторичное производство – изготовление самого композита.

Цель методов первичного производства – объединить волокна и матрицу таким образом, чтобы обеспечить максимально возможное использование желаемых свойств каждого из компонентов. Для достижения поставленной цели процесс производства композиционных материалов должен обеспечивать выполнение следующих требований: отсутствие механического повреждения армирующего материала и падения его прочности, отсутствие охрупчивания матрицы, создание прочной связи на поверхностях раздела матрица-волокно и матрица-матрица и получение дешевого материала и полуфабрикатов с размерами, пригодными для механического применения.

Методы производства композиционных материалов с металлической матрицей удобно классифицировать, разделив их на три основные категории процессов:

I. Твердофазные процессы: горячее прессование (многослойные ленты, листы, стержни, лопатки турбин), прокатка (многослойные ленты, листы, балки), совместная экструзия, сварка взрывом (многослойные ленты, листы),

II. Жидкофазные процессы: пропитка жидким металлом (прутки, стержни), непрерывное литье (прутки, трубы, уголки, ленты),

III. Процессы осаждения: плазменное напыление (многослойные ленты), электролитическое осаждение, осаждение из паровой фазы.

Методы вторичного производства включают в себя:

- Формовку - для обеспечения конфигурации готового изделия. Обычно проводится при повышенных температурах;

- Соединение: в случае соединения неармированных металлов с композитами технология соединения обычно состоит в контактной сварке, пайке, сварке плавлением. При соединении двух композиционных материалов применяют в основном диффузионную сварку, а также высокотемпературную пайку или склеивание;

- Обработка резанием применяется для получения готового изделия и удаления дефектов обработки композитов;

- Термомеханическая обработка - для повышения свойств.

Технология получения изделий из полимерных

композиционных материалов.

Большиноство традиционных промышленных сплавов выпускают в виде полуфабрикатов (листы, ленты, слитки и т.п.), из которых потом изготавливают детали. Изделия же из полимерных композитов получают одновременно с самим материалом. Это связано с технологичностью процесса и позволяет существенно снизить стоимость изделий.

Поскольку процессы получения полимерных композиционных материалов и способы изготовления из них совмещены, рассмотрим сразу методы изготовления армированных изделий.

Технология получения изделий включает следующие основные операции:

I. Подготовка арматуры:

- контроль исходной арматуры;

- удаление замасливателя (расшихтовка);

- обработка волокон аппретирующими веществами ( нанесение на поверхность водоотталкивающих покрытий, которые повышают прочность связи волокон с матрицей и снижают водопоглощение композиционных материалов);

- снование (операция перемотки одной или нескольких параллельных нитей, жгутов, лент или тканей на одну поковку с параллельной укладкой строго встык);

II. Приготовление связующего:

- проверка компонентов связующего;

- приготовление смеси компонента;

III. Пропитка– это операция совмещения наполнителя со связующим путем нанесения его на поверхность арматуры и заполнения им объема между волокнами.

IV. Формование– это операция придания изделию заданной формы и размеров. Формование осуществляется на прессах контактным, вакуумным, автоклавным методами и намоткой;

V. Отверждение.В процессе отверждения связующего создается конечная структура композита, формируются его свойства и фиксируется форма изделия;

VI. Удаление оправки. По конструкции оправки делят на цельные, разборные, надувные и разрушаемые;

VII. Контроль качества изделий.Контроль качества армированных материалов проводят не только после их изготовления, но и в процессе его. Контролируют качество всех исходных компонентов, правильность проведения всех технологических операций, соответствие состава и свойств композита заданным требованиям.

Контроль качества изделия из композиционного материала включает внешний осмотр изделия для выявления наружных дефектов, проверку размеров изделия, определение физико-механических характеристик и выявление внутренних дефектов с помощью контрольной аппаратуры;

VIII. Механическая доработка и соединение с другими деталями.Если после удаления оправки размеры изделия не соответствуют заданным, его механически дорабатывают. Чаще всего подрезают торцы и фланцы, нарезают резьбу, сверлят крепежные отверстия и т.п.

Для монтажа и соединения с другими деталями в изделия из композиционных материалов часто монтируют металлические фланцы. С полимерными композитвми их соединяют клеем или на резьбе, иногда вставки закладывают в процессе формирования.

Способы получения керамических композиционных материалов.

Керамические композиционные материалы представляют собой материалы, в которых матрица состоит из керамики, а арматура из металлических или неметаллических волокнистых наполнителей.

Для изготовления керамических композитов применяют следующие методы: горячее прессование, гидростатическое прессование, прессование с последующим спеканием, центробежное, вакуумное и шликерное литье. В каждом конкретном случае необходимо оценить пригодность того или иного метода. Так, композиции, армированные металлическим волокном, изготовлять способом прессования с последующим спеканием нельзя, так как волокна препятствуют уплотнению порошка керамики, а по снятии давления прессования имеют тенденцию к восстановлению прежней формы. В результате появляются дефекты.