Среда, 03 Май 2017 11:35

Армированные волокна и керамические композиты

Керамические матрицы можно подразделить на оксидные (оксиды алюминия, кремния, муллит, алюмосиликаты бария, кальция, лития) и не оксидные. Да их армирования помимо волокон, применяют керамические частицы.

 

Композиты на основе дискретных наполнителей,  в т.ч. грубых и штапельных волокон, формуют традиционным для керамической промышленности методами:  шликерным литьём или литьем под давлением,  после чего заготовки подвергают термической или в некоторых случаях, механической обработке. Другой распространённый процесс - горячее прессования или горячее изостатического прессование.

 

 Композиты из непрерывных, и в некоторых случаях штапельных волокон формуют следующим образом:

 

  1. Получения заготовки требуемого формы
  2. Нанесение защитных (для предотвращения химического взаимодействия с матрицей) и адгезионных покрытий либо из раствора, либо методом CVD.
  3. Введение материала матрицы. Применяют пропитку предкерамическим полимером, либо золем или суспензией керамических частиц. Для композитов SiC матрицей распространено осаждение из газовой фазы (см. рисунок). Схема производства композитов Композиты с Al2O3 -матрицей можно получать методом «прямого окисления металла», в котором заготовку последовательно помещают в расплав алюминия и атмосферу кислорода (см. рисунок). Метод прямого окисления металлов
  4. Термообработка.
  5. Повторная пропитка заготовки в (большинстве случаев). Число циклов пропитки-термообработки для получения материала требуемой плотности может достигать 15 при продолжительности каждого из них до трёх суток.  
  6. Механическая обработка. Наибольшее распространение получили композиты с SiC матрицей. Такие легковесно композиты обладают высокой стойкостью к термическому удару, коррозионной стойкостью,  высокой теплопроводностью, низким коэффициентом термического расширения. К преимуществам композитов с оксидной матрицей добавляется окислительная стойкость.  Эксплуатационные характеристики определяются качеством используемых материалов и технологическими особенностями процессов,  однако типичные «средние» значения для таких композитов могут быть указаны в нижеприведенной таблице. Таблица - типичные свойства керамических материалов, упрочненных керамическими волокнами

 

Керамические композиты SiC –матрицей производят в опытно-промышленных масштабах. Они применяются в авиакосмической отрасли для изготовления элементов камер внутреннего сгорания и турбин высокого и низкого давления: отражатели и заслонки газового потока (смотрите рисунок), жаровых труб, футеровки стенок камер внутреннего сгорания,  узлов сочленения камер внутреннего сгорания, роторов и лопатки турбин, рециркуляционных  вентиляторов теплообменников. Из композитов с оксидной матрицей наилучшие перспективы для промышленного производства у высокотемпературных газовых фильтров и теплообменников.

Отражатель газового потока

Другие материалы в этой категории: « Нитевидные кристаллы – вискеры