Литі композиційні матеріали

ЛИ́ТІ КОМПОЗИЦІ́ЙНІ МАТЕРІА́ЛИ — композиційні матеріали, які виробляють методами рідин­нофазного суміще­н­ня компонентів композиції — без­перервного у повному обʼємі (матриці) та пере­ривчастого, роз­ʼ­єд­наного в обʼємі й уведеного з метою зміни властивостей (арматури, або армуючого елемента). Див. також Ливарне виробництво, Ливарні сплави, Литі сплави, Лиття. Пере­ваги методу рідин­нофаз. сполуче­н­ня елементів композиц. матеріалу: скорочений вироб. цикл; більш просте стандартне устаткува­н­ня, можливість викори­ста­н­ня вторин. сировини та від­ходів виробництва; випуск деталей може бути організований у діючих цехах на існуючому металург. устаткуван­ні з мін. витратами. Процес отри­ма­н­ня Л. к. м. і виливків з них умовно поділяють на 3 осн. етапи: під­готовка роз­плаву й армуючих часток або волокон; сполуче­н­ня армуючих фаз і матриці; обробле­н­ня отриманих сумішей у рідкому стані, під час кри­сталізації та твердому стані. Під­готовку роз­плаву виконують від­повід­но до традиц. технологій виробництва сплавів, але приділяють особливу увагу змочуванос­ті дис­перс. фази роз­плавом, що досягається за рахунок уведе­н­ня поверх­нево-актив. домішок. Більшість армуючих фаз на­лежать до яскраво виражених дис­перс. систем з роз­виненою питомою поверх­нею. Вони мають велику здатність до адсорб­ції. Адсорб. речовини часто кар­динально та непередбачувано змінюють властивості поверх­ні цих фаз, а також характер їхньої взаємодії з роз­плавами, що при­зводить до не­стабільності тех. процесу та властивостей одержаних Л. к. м. Найкращим способом видале­н­ня адсорб. поверх­нею молекул є від­новле­н­ня поверх­ні армуючих частинок. Най­простіший і найбільш до­ступний спосіб — це обробле­н­ня частинок у вібромлинах з на­ступним промива­н­ням і суші­н­ням. Ці операції називають юве­нілізацією армуючої фази. Також за­стосовують прожарюва­н­ня ар­муючої фази у вакуумі та ін. тех­нол. при­йоми. Рідин­нофазні про­цеси просоче­н­ня та спрямованої кри­сталізації одержа­н­ня композитів дають можливість викори­стовувати як матрицю недефор­мов. ливарні сплави та одержувати вироби склад. конфігурації без додатк. формо­зміни. Серед недоліків — висока реакц. здатність більшості метал. роз­плавів у контакті з армуючими елемен­тами. За умовами просоче­н­ня рідин­нофазні методи роз­діляють на кілька різновидів: вільне просоче­н­ня при нормал. тиску; просоче­н­ня при під­вищеному тиску; вакуумне всмоктува­н­ня; комбіновані з викори­ста­н­ням тис­ку та вакууму, від­центр. сил та ін. Каркаси при вільному про­сочен­ні можуть бути не звʼяза­ними, а просто роз­міщеними в ливар. формі, або попередньо агрегатованими (perform), звʼя­заними (у цьому випадку викори­ста­н­ня форми не обовʼязкове). Остан­нє часто використовують для армува­н­ня тих частин деталі, на які припадають найбіль­ші навантаже­н­ня, температура та зноше­н­ня. Поширеним є метод спо­луче­н­ня фаз шляхом енергій. пере­мішува­н­ня роз­плаву з уведе­н­ням в нього дис­перс. частинок або коротких волокон. Ус­тановка містить тигель із мат­рич. роз­плавом, встановленим у печі, яка має дон­ний стопор. У тигель занурюють імпелер, а під тиглем пере­буває ливарна форма. Армуючі частки вводять засипа­н­ням на лопатку оберт. імпелера при повіл. знижен­ні температури. Після під­готовки суспензії від­кривають дон­ний отвір і заливають форму. Існують також ін. пер­спективні технології: вихр. та інжекц. методи, ультра­звук. обробле­н­ня, методи ком­пресій. лиття із прямим пресува­н­ням, від­центр. лиття, вакуумне просоче­н­ня, введе­н­ня порошк. ком­понентів у матричні роз­плави методом плазм. інжекції, лігатур. метод введе­н­ня частинок. Л. к. м. за­стосовують у авіац.-ракет. і ін. спец. галузях техніки, енергет. турбобудуван­ні, автомоб. (корпуси та деталі машин), гірничоруд. (буровий інструмент бурових машин), металург. (вог­нетривкі матеріали для футерува­н­ня печей, кожухів, арматури печей, наконечників термопар), хім. (деталі автоклавів, цистерни, апарати сірчанокислот. виробництва, ємностей для зберіга­н­ня й пере­везе­н­ня нафто­продуктів), текс­тил. (деталі прядил. машин, ткац. вер­стати) пром-стях, с.-г. машинобудуван­ні (ріжучі частини плугів, диск. косарок, деталі тракторів), під час виготовле­н­ня побут. техніки (де­талі прал. машин, леза бритв, рами гоноч. велосипедів, де­­талі радіо­апаратури), у буд-ві (прольоти мос­тів, опори мост. ферм, панелі для висот. збір. споруд та ін.), медицині тощо. Л. к. м. на метал. основі мають істотні пере­ваги як зносо­стійкі триботех. або спец. кон­струкц. матеріали. Дослідж. у галузі композиц., нано­структуров. і нанокомпозиц. матеріалів вважають одними з найбільш пріоритет. напрямів сучас. матеріало­знавства. Нині про­блемами під­вище­н­ня рентабельності виробництва та за­стосува­н­ня композиц. матеріалів за­ймаються приватні фірми та наук. організації практично всіх про­мислово роз­винених країн, зокрема США, Японії, Великої Бри­танії, Німеч­чини, Польщі, Білорусі, України. Особливо актуальним цей напрям є в Україні та ін. країнах, у яких немає своїх влас. рудників міді, свинцю, оло­ва та сурми — осн. сировини для виробництва високоміц. і зносо­стій. сплавів.

Завантажити статтю