Литі композиційні матеріали

ЛИ́ТІ КОМПОЗИЦІ́ЙНІ МАТЕРІА́ЛИ – композиційні матеріали, які виробляють методами рідиннофазного суміщення компонентів композиції – безперервного у повному об’ємі (матриці) та переривчастого, роз’єднаного в об’ємі 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 зв’яза­ними, а просто розміщеними в ливар. формі, або попередньо агрегатованими (perform), зв’я­заними (у цьому випадку використання форми не обов’язкове). 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.

Літ.: Современные композицион­ные материалы. Москва, 1979; Затуловский С. С. и др. Литые композиционные материалы. К., 1990; Шалин Р. Е., Заболоцкий А. А. Получение металлических композиционных материалов методом пропитки // Литей. произв-во. 1993. № 4; Затуловский С. С., Затуловский А. С., Кравченко А. П. Литые композицион­ные материалы – эффективный материал для узлов трения, работающих в условиях повышенных температур // Металл и литье Украины. 1996. № 1–2; Семенов Б. И. Освоение композитов – путь к новому уровню качества материалов и отливок // Литей. произв-во. 2000. № 8; Затуловский А. С., Миронова Е. В., Затуловский С. С. Литые композиционные материалы // Неорган. материаловедение. Материалы и технологии. К., 2008. Т. 2, кн. 1.

А. С. Затуловський

Рекомендована література

1. Современные композицион­ные материалы. Москва, 1979;
   Google Scholar Internet
2. Затуловский С. С. и др. Литые композиционные материалы. К., 1990;
   Google Scholar Internet
3. Шалин Р. Е., Заболоцкий А. А. Получение металлических композиционных материалов методом пропитки // Литей. произв-во. 1993. № 4;
   Google Scholar Internet
4. Затуловский С. С., Затуловский А. С., Кравченко А. П. Литые композицион­ные материалы – эффективный материал для узлов трения, работающих в условиях повышенных температур // Металл и литье Украины. 1996. № 1–2;
   Google Scholar Internet
5. Семенов Б. И. Освоение композитов – путь к новому уровню качества материалов и отливок // Литей. произв-во. 2000. № 8;
   Google Scholar Internet
6. Затуловский А. С., Миронова Е. В., Затуловский С. С. Литые композиционные материалы // Неорган. материаловедение. Материалы и технологии. К., 2008. Т. 2, кн. 1.
   Google Scholar Internet

завантажити статтю