61XМеждународная научно-практическая конференция УДК 620.3, 629.7, 678
Долгополов Константин Александрович Dolgopolov Konstantin Aleksandrovich
Студент Student
Поволжский государственный технологический университет
Volga State Technological University Андрианов Денис Юрьевич Andrianov Denis Jur'evich Оператор научной роты Scientific company operator Военный инновационный технополис «ЭРА» Military innovative technopolis "ERA"
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ МАТРИЦЕ
TECHNOLOGY OF MANUFACTURING COMPOSITE MATERIALS
ON A METAL MATRIX
Аннотация: в данной статье рассматриваются современные технологии изготовления композиционных материалов на металлической матрице, которые в свою очередь используются в оборонной и аэрокосмической промышленности.
Annotation: This article uses modern technologies for the manufacture of composite materials on a metal matrix, which are used in the defense and aerospace industries.
Ключевые слова: композиционные материалы, матрица, технология, армирующие элементы, аэрокосмическая промышленность.
Key words: composite materials, matrix, technology, reinforcing elements, aerospace.
Композиционные материалы с металлической матрицей - это композиты, матрицей в которых является металл или металлический сплав. Путем сочетания различных матриц и армирующих компонентов можно получить композиционные материалы с металлической матрицей с заданными свойствами. В качестве матрицы используются легкоплавкие материалы и их сплавы. [1]
XМеждународная научно-практическая конференция
Технология изготовления композитов на металлической матрице
разнообразна, рассмотрим некоторые из них:
1. Технология жидкофазного совмещения матрицы и армирующих материалов.
Жидкофазные методы предусматривают получение металлических композитов путем совмещения армирующих волокон с расплавленной матрицей. К ним относят методы пропитки волокон жидкими матричными сплавами и метод направленной кристаллизации. [2]
Матрица расплавляется, например А1, в нее помещаются армирующие материалы (борные волокна). После охлаждения получается композит, свойства которого значительно улучшаются за счет армирования, в отличии от чистой металлической матрицы.
Недостатки жидкофазных методов - высокая химическая активность материалов при высоких температурах (при температуре плавления); на границе «волокно - матрица» не должно быть химических связей. Для этого сокращают время нахождения матричного металла в жидком состоянии.
Нужно работать быстро, без перерывов.
Таким методом получаются турбинные лопатки.
2. Твердофазный метод (рис. 1.).
Для твердофазных методов характерно использование матрицы в твердом состоянии, преимущественно в виде порошка, фольги или компактного металла. [2]
Пакет, состоящий из тонких металлических листов (фольги) 1 и армирующих лент 2, сдавливается с целью сварки металлических листов между собой.
Такой пакет кладется на стол 3, сверху придавим его через подвижную плиту 4.
XМеждународная научно-практическая конференция
Рис.1. Технология получения твердофазным методом
При сдавливании пластичный листовой металл обойдет все армирующие элементы и соединится между собой.
В итоге мы получаем композит, состоящий из матрицы, в которую помещены армирующие элементы (рис 2).
Рис.2. матрица с армирующими элементами
Пакет, состоящий из металлических листов или фольги, в котором чередуются листы металла и лента армирующих элементов 2, укладывается на неподвижное основание 3 и сдавливается через плиту 4. В итоге получается композит 5, армированный волокнами, проволокой в одном направлении.
XМеждународная научно-практическая конференция
Армирующие элементы нежелательно располагать в перекрестном направлении, иначе арматура может повредить друг друга.
Сдавливание осуществляется любыми методами: на гидравлическом прессе, динамическим сдавливанием при взрыве и так далее.
Метод взрывом позволяет совместить между собой даже будто бы несовместимые материалы.
3. Эвтектические композиты (рис.3.).
Эвтектика - это точка на диаграмме состояния сплава, при которой жидкое состояние граничит с твердым [3]
Рис.3. Схема состояния двух материалов
Металлы 1 и 2 могут находиться в жидком состоянии выше температуры плавления. При эвтектики получается сплав, температура кристаллизации которого ниже, чем самая низкая температура плавления.
XМеждународная научно-практическая конференция
Например, берем медь и олово, расплавляем и получаем бронзу. Таким же способом можно получить латунь, соединив медь и цинк.
При определенных условиях у нас получается композит, но нужно соблюдать 2 условия:
- Процентное соотношение компонентов должно соответствовать эвтектике
- Специальные методы охлаждения(кристаллизации). Более легкоплавкий металл кристаллизуется и образует матрицу, а более тугоплавкий металл кристаллизуется в виде стержней, чешуек, ориентированных в одном направлении (перпендикулярно поверхности расплава).
В данной статье были рассмотрены основные способы получения композитов на металлической матрице. Они используются в автомобилестроении, в авиастроении, в космической и военной промышленности.
Библиографический список:
1. Композиционные материалы с металлической матрицей [Электронный ресурс]. - Режим доступа: URL: https://втораяиндустриализация.рф/kompozitsion nyie- materialyi-s-metaüicheskoy-matritsey/ (27.03.2021)
2. Технологические основы получения композиционных материалов [Электронный ресурс]. - Режим доступа: URL: https://sdo.ivanovo.ac. ru/pluginfile.php/15002/mod_resource/content/3/Лекция%20_2._Композиты_с_мет аллической_матрицй.pdf (22.03.2021)
3. Эвтектика [Электронный ресурс]. - Режим доступа: URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Эвтектика (25.03.2021)
