Введення
Порошкова металургія - галузь техніки, що займається отриманням металевих порошків і виготовленням з них металовиробів пресуванням і спіканням.
Бурхливий розвиток техніки вимагає все нові і нові матеріали, які можливо отримати методом порошкової металургії.
Порошкова металургія дозволяє отримати тугоплавкі метали (вольфрам, тантал), сплави на основі тугоплавких сполук і різні композиції з металів, що не змішуються в розплавленому вигляді, наприклад, залізо-свинець, вольфрам-мідь, композиції з металів і неметалів мідь-графіт, алюміній-окис алюмінію та ін., а також пористі матеріали для підшипників ковзання, фільтрів.
Швидко зростає застосування порошкових матеріалів для атомної енергетики, реактивних двигунів, електронних приладів та машин для автоматичного керування.
Не можна уявити сучасну техніку без порошкових металів.
Алюмінієві порошки та порошки сплавів на його основі набули застосування для ракетного палива, алюмінієва пудра використовується для отримання різних виробів труб, гуртків, фольги, двотаврів, смуги та інші застосовувані широко в літакобудуванні.
Алюмінієві порошкові матеріали використовуються як компоненти в композиційних матеріалах різного функціонального призначення.
1. Аналітичний огляд
1.1 Композиційні матеріали на металевій основі. Загальна характеристика та класифікація
Традиційно застосовувані металеві та неметалеві матеріали значною мірою досягли своєї межі конструктивної міцності. Разом з тим розвиток сучасної техніки вимагає створення матеріалів, що надійно працюють у складній комбінації силових і температурних полів, при впливі агресивних середовищ, випромінювань, глибокого вакууму і високих тисків. Найчастіше вимоги, пропоновані до матеріалів, можуть носити суперечливий характер. Вирішення цього завдання можна здійснити шляхом використання композиційних матеріалів.
Композиційним матеріалом (КМ) або композитом називають об'ємну гетерогенну систему, що складається з сильно розрізняються за властивостями, взаємно нерозчинних компонентів, будова якої дозволяє використовувати переваги кожного з них.
Принцип побудови композиту людина запозичив у природи. Типовими композиційними матеріалами є стовбури дерев, стебла рослин, кістки людини і тварин.
Композити дозволяють мати задане поєднання різнорідних властивостей: високою питомою міцності і жорсткості, жароміцності, зносостійкості, теплозахисних властивостей та ін. Спектр властивостей композитів неможливо отримати при використанні звичайних матеріалів. Їх застосування дає можливість створювати раніше недоступні, принципово нові конструкції [1 - 4].
Завдяки композитам став можливий новий якісний стрибок у збільшенні потужності двигунів, зменшенні маси машин і конструкцій і підвищенні ваговій ефективності транспортних засобів та авіаційно-космічних апаратів.
Важливими характеристиками матеріалів, що працюють в цих умовах, є питома міцність? в /? і питома жорсткість Е /?, де? в - тимчасовий опір, Е - модуль нормальної пружності,?- Щільність матеріалу.
Традиційні методи металознавства шляхом легування і термомеханічної обробки дозволяють істотно підвищити міцність металів і сплавів. Однак вони не можуть змінити модуль пружності високоміцного матеріалу. По питомій міцності і жорсткості композиційні матеріали перевершують всі відомі конструкційні сплави (малюнок 1).
Рисунок 1 - Взаємозв'язок питомої міцності і питомої модуля пружності деяких неармованих і композиційних матеріалів, армованих волокнами:
1 - алюміній; 2 - титан і сталь; 3 - титан, армований берилієвої дротом; 4 - титан, армований волокнами SiC; 5 - титан, армований волокнами борсіка (SiC/B/W); 6 - алюміній, армований борними волокнами; 7 - епоксидна смола, армована волокнами графіту; 8 - епоксидна смола, армована борними волокнами
Високоміцні сплави, як правило, мають низьку пластичність, високу чутливість до концентраторів напруг і порівняно низький опір розвитку тріщин втоми. Хоча композиційні матеріали можуть мати також невисоку пластичність, вони значно менш чутливі до концентраторів напруг і краще чинять опір втомного руйнування. Це пояснюється різним механізмом утворення тріщин у високоміцних сталей і сплавів. У високоміцних сталях тріщина, досягнувши критичного розміру, надалі розвивається прогресуючим темпом.
У композиційних матеріалах діє інший механізм. Тріщина, рухаючись в матриці, зустрічає перешкоду на межі розділу матр...
