<<
>>

1.1 Алюминиевые композиционные материалы, способы их получения и их применение

Порошковая металлургия даёт возможность производить материалы с высокой прочностью. Это в свою очередь влияет на свойства продукции, одним из которых является способность выдерживать резкие перепады температур. Прессование и спекание, а также характеристики исходных порошков определяют размер пор.

Самый популярный из стандартных сплавов, используемый с 1940-х годов, это сплав В95. Впервые этот сплав был применен в самолёте Ту-16. В 1956 г. для атомной промышленности был разработан сплав на основе алюминия В96Ц, который превосходил В95 по прочностным свойствам на 20%, а предел текучести был лучше на 30%.

В сплав В95Ц в первый раз в мировой практике добавили цирконий в минимальном количестве, это увеличило пластичность и вязкость разрушения [3-5]. В 1957 г. разработали новый сплав В93 системы Al-Zn-Mg-Cu, легированный малым количеством железа, для изготовления штамповок. Из этого сплава изготовлен силовой каркас самолета «Антей». В 1970-х произошли существенные изменения сплавов системы Al-Zn-Mg-Cu. Такие меры были необходимы для повышения ресурса материала, увеличения прочности и увеличения характеристик вязкости разрушения.

Жаропрочные АЛ33 и ВАЛ18 разрабатывались на базе системы Al- 4масс.%Си-№, в качестве дополнительных элементов применялись титан, цирконий и марганец. Они применяются для производства систем воздухоотбора, где температура использования составляет 300-350 oQ а также в мотогондолах вблизи двигателя.

Порошковая металлургия алюминиевых сплавов представляет собой технологию обработки металлов давлением, которая в основном используется при производстве большого количества разнообразных автомобильных деталей. Применение порошковых алюминиевых сплавов неуклонно растет с 1990 года, когда впервые они были использованы в двух программах ОЕМ [6,7]. Порошковая металлургия алюминиевых сплавов рассматривается в качестве надежной, эффективной технологии, которая используется в разных отраслях промышленности [8]. Так к примеру, в авиационной промышленности требуются легкие, прочные материалы с длительным сроком эксплуатации и стойкостью.

Современные алюмокомпозиты применяются в жидкостных ракетных двигателях и ядерных ракетных двигателях, конструкциях автомобилей, поездов, несущих конструкциях космических аппаратов, крыльчатках и др. Автомобильная отрасль является наиболее прибыльным рынком для композитов из алюминия. Тем не менее, низкое сопротивление износу, по сравнению с другими материалами, затрудняет его применение в компонентах (например зубчатые колеса), где износостойкость является одним из важнейших факторов [9]. Таким образом были разработаны специальные сплавы с добавками заменяющие в современных автомобилях детали из стали. Алюминиевые композиты с добавками частиц обеспечивают значительное уменьшение износа [10-13]. Повышенная износостойкость этих композитов связана с наличием армирующих частиц. Основные требования, которые должны быть выполнены алюминиевым композитом для его рентабельности - это достаточная твердость и прочность включений, хорошая адгезия к матрице, низкая цена и плотность частиц. Кроме того, должна учитываться износостойкость алюминиевого композита и его аналога. Поэтому целью работы [9] являлось создание материала для изготовления шестерёнок (в частности распредвала) для узла управления. Выяснилось, что усиление алюминиевых сплавов небольшими количествами

твердых частиц Al2O3 (2% об.) приводит к значительному повышению износостойкости по сравнению с базовым сплавом без заметной деградации механических свойств.

В работе [1 4] рассмотрены гибридные композиты, представляющие собой новое поколение алюмоматричных композитов, которые должны удовлетворять требованиям последних передовых инженерных предложений. Эти требования выполняются за счет улучшения механических свойств, снижения себестоимости и улучшения технологии производства. Эффективность зависит в основном от выбора сочетания матрицы и армирующих материалов, так как некоторые параметры обработки связаны с армирующими частицами, как, например, в технологии их введения в конструкции алюминиевых гибридных композитов, где были использованы несколько комбинаций армирующих частиц.

Вопрос малой износостойкости порошкового алюминия также поднимается в работе [15], в которой разрабатывали материал, легированный кремнием и армированный твердыми керамическими частицами (например, оксидом алюминия, карбидом кремния). Исследовали износостойкость во время скольжения по твердой стали при разных температурах. Выяснилось, что керамические включения приводят к увеличению износостойкости композита, но одновременно, приводят и к износу деталей, находящихся в контакте. В качестве заменителя можно использовать включение частиц летучей золы, что также увеличивает износостойкость материала и уменьшает износ детали в контакте, но предел прочности на разрыв этих композитов значительно меньше, чем у неармированного материала. Основной причиной этого является плохая межфазная связь некоторых частиц летучей золы с алюминиевой матрицей. Установлено, что Alumix 231 с высоким содержанием кремния (14-15%) является лучшим для трибологического применения, что показывают данные, приведенные в

таблице 1. Это даёт хорошие показания механических свойств в сочетании с уменьшением износа части, находящейся в контакте.

Таблица 1 - Результаты трибологических тестов материалов

Материал Коэффициент

трения

Общий линейный износ диска (μm) Общий линейный износ шара (μm)
Alumix 431* + SiC 0.1-0.35
<< | >>

Еще по теме 1.1 Алюминиевые композиционные материалы, способы их получения и их применение:

  1. Оборудование и методика для изучения основных механических свойств и эксплуатационных свойств композиционных материалов Al-3масс.%Ni- 1масс.%Cu
  2. Глава 2. Материалы, оборудование и методики исследования
  3. 2.2 Технология получения КМ на основе алюминия (Al-3масс.%Ni- 1масс.%Cu)
  4. Оборудование и методика для изучения структуры материалов Al- 3 масс. %Ni-1 масс. %Cu
  5. 1. Способы обеспечения законности в деятельности органов исполнительной власти
  6. 3.1 Применение коноскопии для численных оценок искажений оптической индикатрисы, связанных с дефектами структуры
  7. Способы измерений и порядок проведения испытаний
  8. Порядок проведения испытания, средства и способы измерений
  9. 3.5 Исследование структуры полученных порошковых алюмокомпозитов системы Л1-3 масс. %Ni-1 масс.0 оСи с наномодификаторами
  10. Тема 5. Способы защиты субъективных публичных прав граждан
  11. 2.6 Модель синтеза множества характерных точек и обобщения сегментов и контуров объектов полученных с разных оптико­электронных датчиков
  12. III ПРИМЕНЕНИЕ МИКФ К РАСЧЕТУ ПЛАСТИНОК С КРИВОЛИНЕЙНЫМИ УЧАСТКАМИ КОНТУРА