Композиционные материалы на металлической основе

Композитные материалы с металлической матрицей. Для работы при более высоких температурах применяют металлические матрицы.

Металлические КМ обладают рядом преимуществ перед полимерными:

– более высокой рабочей температурой;

–лучшей изотропией;

– стабильностью свойств в процессе эксплуатации;

– высокой эрозионной стойкостью.

Пластичность металлических матриц сообщает конструкции необходимую вязкость.

Высокая электропроводность металлических КМ хорошо защищает их от электромагнитного излучения, молнии, снижает опасность статического электричества.

Наиболее перспективными материалами для матриц металлических композиционных материалов являются металлы, обладающие небольшой плотностью (А1, Мg, Тi), и сплавы на их основе, а также никель - широко применяемый в настоящее время в качестве основного компонента жаропрочных сплавов.

Материалы с алюминиевой матрицей. Материалы с алюминиевой матрицей в основном армируют стальной проволокой (КАС), борным волокном (ВКА)и углеродным волокном (ВКУ). В качестве матрицы используют как технический алюминий (например, АД1), так и сплавы (АМг6, В95, Д20 и др.).

Использование в качестве матрицы сплава (например, В95), упрочняемого термообработкой (закалка и старение), дает дополнительный эффект упрочнения композиции. Однако в направлении оси волокон он невелик, тогда как в поперечном направлении, где свойства определяются в основном свойствами матрицы, достигает 50%.

Материалы с магниевой матрицей. Материалы с магниевой матрицей(ВКМ) характеризуются меньшей плотностью (1800-2200 кг/м³), чем с алюминиевой, при примерно такой же высокой прочности 1000-1200 МПа и поэтому более высокой удельной прочностью.

Композиционные материалы на титановой основе. Для упрочнения материалов с титановой матрицей используют проволоку из бериллия и керамических волокон тугоплавких оксидов (А1₂0₃), карбидов (SiС), а также тугоплавких металлов, обладающих большим модулем упругости и высокой температурой рекристаллизации (Мо, W).

Композиционные материалы на никелевой основе. Жаропрочные КМ изготавливают на основе сплавов никеля и кобальта, упрочненных керамическими (SiC, Si₃Ni₄, Al₂O₃) и углеродными волокнами. Основная задача при создании композиционных материалов на никелевой основе(ВКН) заключается в повышении рабочих температур выше 1000 °С. И одним из лучших металлических упрочнителей, способных обеспечить хорошие показатели прочности при столь высоких температурах, является вольфрамовая проволока.

Композиционные материалы применяют во многих отраслях промышленности и прежде всего в авиации, ракетной и космической технике, где особенно большое значение имеет снижение массы конструкций при одновременном повышении прочности и жесткости.