Біметалеві матеріали

БІМЕТАЛЕ́ВІ МАТЕРІА́ЛИ — шаруваті металеві композиції, які складаються з двох (або більше) різновидів металів або сплавів, що по­єд­нують у собі властивості складових і разом з тим набувають нових службових і технологічних властивостей. Основою отрима­н­ня якісних Б. м. є досягне­н­ня між­атом. і між­молекуляр. звʼязків шарів різновидів металів, яке здійснюється металургій. (взаємодією роз­плавленого металу з твердими компонентами), термомех. (макропластичною деформацією у твердому стані), термодифуз. (малою пластичною деформацією), фіз.-хім. (нанесе­н­ням покри­т­тя з навколиш. середовища або сторон­нього джерела) способами, а також способом імпульсного навантаже­н­ня (високошвидкіс. спів­ударом твердих металів).

Б. м. ві­домі з найдавніших часів. Так, на території України знаходять прикраси з міді та бронзи, вкриті шаром золота та срібла, інструмент і зброю, в яких на сталеве лезо ли­т­тям наварено мідні та бронзові рукоятки, лезо клинків мечів та лемеші плугів, виготовл. за допомогою кування залізних і сталевих смуг тощо. Пром. виробництво Б. м. почалося на­прикінці 19 ст. Одними із перших виробів були: сталеві труби з антикорозій. свинц. покри­т­тям для хім. промисловості (США); стал. дріт з мідним покри­т­тям для проведе­н­ня слабк. струму — телефон., теле­граф., сигнал. тощо (США, Франція, Німеч­чина); листова сталь, плакована з обох боків мідно-цинк. і мідно-нікел. сплавами (США). В СРСР пром. виробництво Б. м. було започатковане на металург. заводах у м. Кольчугіно, Ленін­граді, Москві та Перм. обл. (стале-мідний дріт, дюралюміній, плакований алюмінієм тощо). У 1930-х рр. в СРСР на ряді заводів було освоєне пром. виробництво листів та стрічок з осн. шаром зі сталі та плакувальним із томпаку, латуні, нікелю, міді, алюмінію, хромо-нікел. і хромистих сталей, освоювалося виробництво труб зі сталі з зовнішнім мідним і алюмінієвим шаром. Протягом 1960–80 Україна посідала провід­не місце з виробництва двошар. сталей. Найпоширенішою й ощадливою є технологія отрима­н­ня Б. м. шляхом прокатки заготовок-пакетів. Випуск такої продукції вперше було здійснено на Комунар. металург. заводі, потім на заводі ім. Іл­ліча (м. Маріуполь) та ін. На металург. заводі ім. Комінтерну було налагоджено виробництво тонкого стал. освинцьованого листа для виготовле­н­ня бензобаків. У 1970-х рр. для виробництва Б. м. почали за­стосовувати енергію вибуху (див. Зварюва­н­ня вибухом). За допомогою такого методу виготовляють пере­хідники, труби (сталь — мідь або бронза, сталь — нікель), листи сталь — титан (без подальшої прокатки), вуглец. сталь — нержавіюча сталь (із подальшою прокаткою).

Б. м. виробляють у ви­гляді стрічок, листів, дротів, труб, фасон. профілів тощо. За­стосува­н­ня біметалів дає змогу значно зекономити викори­ста­н­ня коштовних та дефіцитних металів і сплавів, сприяє роз­робці досконаліших кон­струкцій машин, приладів та апаратів. Більшість Б. м. (листів, труб, стрічок, фасон­них профілів) виробляють за допомогою прокатки, під час якої очищені від за­бруднень та на­гріті заготовки складають у пакет і під­дають гарячій деформації. Прокатка може здійснюватися у вакуумі або в середовищі інерт. газів. З цією метою роз­роблено установки, в яких робоча кліть стану роз­таш. в камері. Теплу або холодну прокатку виконують для отрима­н­ня Б. м. з високоміц. алюмінієвих сплавів, плакованих алюмінієм. Труби виготовляють за допомогою гарячого пресування, центробіжної заливки з подальшим калібрува­н­ням (у разі потреби) шляхом прокатки, волочі­н­ня тощо. Спосіб термодифуз. зварюва­н­ня (див. Дифузійне зварюва­н­ня) характеризується зʼ­єд­на­н­ням ювенільних поверхонь під час на­гріва­н­ня до т-р інтенсив. дифузій. процесів, стисне­н­ня та витримки деякий час у такому стані. За­стосовується для плакува­н­ня сталі міддю, ніобієм, тугоплав. металами. Б. м. отримують також способами наплавлення, особливо для виробів із криволінійними поверх­нями (штамп, поршні, колінвали тощо). Великі тех. можливості мають процеси електрошлак. наплавле­н­ня різних видів поверхонь. Б. м. за при­значе­н­ням поділяються на такі види: корозійно­стійкі (див. Антикорозійні матеріали), зносо­стійкі (зокрема інструм.), антифрикц., електротех. (провід­ник. й контактні), термобіметали, композиції для буд. кон­струкцій і побут. виробів. Значний клас Б. м. становлять корозійно­стійкі композиції (сталь та ін. від­носно дешеві матеріали з покри­т­тям із нікелю, міді, титану тощо), які використовують замість суціл. однорід. заготовок із коштов. металів. Сталь з алюм. покри­т­тям має до­статню міцність, стійкість до корозії, пластичність, тому широко за­стосовується в машинобудуван­ні для авіац., хім., нафт., харчової промисловості й виробництва побут. техніки. Біметал. труби можуть бути плаковані всередині або зовні, залежно від при­значе­н­ня, — у хім., харч., та ін. галузях: трубо­проводи для рідини і газу, стійкі до агресив. середовища, холодил. агрегати, які працюють як теплооб­мін­ники ядер. реакторів. Антифрикц. біметал. труби за­стосовують для виготовле­н­ня під­шипників у двигунах внутр. згоря­н­ня, насосах високого тиску і т. д. (див. Антифрикційні матеріали). Деякі технології виготовле­н­ня Б. м. вперше роз­роблені в Україні. Так, у 1960-х рр. в Ін­ституті електрозварюва­н­ня АН УРСР роз­роблено технологію нанесе­н­ня шару міді товщиною від 1 мм на сталеві поверх­ні; у 1970-х рр. цей же Ін­ститут разом із УкрНДІМет впровадив на Макіїв. металург. заводі електрошлакове наплавле­н­ня на сталеві та чавун­ні валки зовн. робочого шару легованого чавуну; Фіз.-тех. ін­ститут УРСР роз­робив устаткува­н­ня й технологію виготовле­н­ня Б. м. у контрольованому середовищі й у вакуумі.

Роз­витком теорії, вдосконале­н­ням технології виробництва Б. м. за­ймаються Ін­ститут чорної металургії, Дні­проп. металург. академія, Ін­ститут електрозварюва­н­ня НАНУ та ін.

Завантажити статтю