Середа, 03 травня 2017 11:35

Армовані волокна та керамічні композити

Керамічні матриці можна поділити на оксидні (оксиди алюмінію, кремнію, муліт, алюмосилікати барію, кальцію, літію) і не оксидні. Для їх армування крім волокон, використовують керамічні частинки.

 

Композити на основі дискретних наповнювачів, у т.ч. грубих і штапельних волокон, формують традиційним для керамічної промисловості методами: шлікерним литтям або литтям під тиском, після чого заготовки піддають термічній або в деяких випадках, механічній обробці. Інший поширений процес - гаряче пресування або гаряче ізостатичне пресування

 

Композити з безперервних і в деяких випадках штапельних волокон формують наступним чином:

 

  1. Отримання заготовки необхідної форми.
  2. Нанесення захисних (для запобігання хімічній взаємодії з матрицею) та адгезійних покриттів або з розчину, або методом CVD.
  3. Введення матеріалу матриці. Застосовують просочення передкерамічним полімером або золем або суспензією керамічних частинок. Для композитів SiC матрицею поширене осадження із газової фази (див. малюнок).Схема производства композитов Композити з Al2O3 -матрицею можна одержувати методом «прямого окислення металу», в якому заготовку послідовно поміщають у розплав алюмінію та атмосферу кисню (див. малюнок). Метод прямого окисления металлов
  4. Термообробка.
  5. Повторне просочення заготовки (в більшості випадків). Кількість циклів просочення-термообробки для отримання матеріалу необхідної щільності може досягати 15 при тривалості кожного з них до трьох діб.
  6. Механічна обробка. Найбільшого поширення набули композити з SiC матрицею. Такі легкі композити мають високу стійкість до термічного удару, корозійну стійкість, високу теплопровідність, низький коефіцієнт термічного розширення. До переваг композитів з оксидною матрицею додається окислювальна стійкість. Експлуатаційні характеристики визначаються якістю використовуваних матеріалів і технологічними особливостями процесів, однак типові «середні» значення для таких композитів можуть бути зазначені в наведеній нижче таблиці.Таблица - типичные свойства керамических материалов, упрочненных керамическими волокнами

 

Керамічні композити SiC-матрицею виробляють у дослідно-промислових масштабах. Вони застосовуються в авіакосмічній галузі для виготовлення елементів камер внутрішнього згоряння та турбін високого та низького тиску: відбивачі та засувки газового потоку (дивіться малюнок), жарових труб, футерування стінок камер внутрішнього згоряння, вузлів з'єднання камер внутрішнього згоряння, роторів та лопатки турбін, теплообмінників. З композитів з оксидною матрицею найкращі перспективи для промислового виробництва високотемпературних газових фільтрів і теплообмінників.

Отражатель газового потока