5.2. Методы получения дисперсно-упрочненных композитов

Дисперсно-упрочненные композиционные материалы относятся к классу порошковых. Поэтому процесс получения полуфабрикатов ДКМ включает операции: приготовление порошковой смеси, формование, спекание, деформационная и термическая обработка.

Для приготовления порошковых смесей матричного материала и упрочняющих включений применяют механическое и химическое смешивание (разложение смеси солей, поверхностное окисление, внутреннее окисление, водородное восстановление, химическое осаждение из растворов и др.).

Далее порошковые смеси матричного материала и упрочняющих включений, полученные одним из указанных выше методов, формуют путем прессования в прессформах или прокаткой.

Смешивание порошков может сочетаться с их измельчением, что может вызвать дополнительное окисление. Поэтому смешивание с измельчением металлов, имеющих большое сродство к кислороду (Nb, Та, Ti, Cr, Zr), нужно проводить в защитной атмосфере или с применением активных добавок, образующих с оксидами легко восстанавливаемые соединения. Оксидные пленки на металлах с низким сродством к кислороду (W, Fe, Со, Си, Mo, Ni) удаляются при последовательной термообработке в восстановительной атмосфере.

Сформованные из порошковых смесей брикеты подвергают спеканию. Поскольку при следующей операции - пластической деформации - происходит уплотнение до монолитного состояния, главной целью спекания прессовок является не повышение плотности, а дегазация и довосстановление оксидных пленок на матричном металле, что способствует повышению физико-механических свойств полученных композиций. При спекании методами горячего прессования процессы прессования и спекания совмещаются. С целью уплотнения до беспористого состояния и формирования дислокационной структуры матрицы, обеспечивающей высокую термическую стабильность, заготовки ДКМ после спекания подвергают пластической деформации. Наиболее благоприятный метод деформирования ДКМ - горячая экструзия с высокими степенями обжатия.

Для изготовления лент и листовых полуфабрикатов из ДКМ применяют горячую прокатку. Деформированные заготовки ДКМ подвергают термообработке для повышения стабильности структуры, пластичности и жаропрочности.

5.3 Области применения дкм

ДКМ на основе алюминия применяют в изделиях длительно работающих при температурах 573 - 773К. Из САПов изготовляют противопожарные экраны самолетов, теплообменники для авиастроения и химической промышленности, крепеж. Высокая коррозионная стойкость и способность поглощать нейтроны позволили использовать САП для изготовления опорных элементов трубопроводов атомных реакторов. ДКМ Al-С используются для изготовления поршней двигателей внутреннего сгорания.

Никелевые ДКМ применяют для изготовления деталей двигателей, подверженных воздействию температур до 1573К и невысоких напряжений. Такие условия работы характерны для деталей сопла, камер сгорания и форсажных камер авиационных двигателей.

Дисперсно-упрочненный нихром используют в производстве горячих газопроводов, теплозащитных панелей, высокотемпературных крепежных деталей. Дисперсно-упрочненные композиты на основе хрома перспективны для изготовления рабочих и сопловых лопаток газотурбинных двигателей, нагревателей для электропечей. Прочность печных нагревателей из хромовых ДКМ значительно превышает прочность си-литовых нагревателей.

Молибденовые ДКМ, обладающие такими характеристиками, как высокая температура плавления, высокие прочность, твердость и жесткость при повышенных температурах, хорошие тепловые и электрические свойства, сопротивление термическим ударам, коррозионная стойкость в различных агрессивных средах наряду с достаточной технологичностью, обеспечивает перспективы для применения в различных областях техники. Для изготовления деталей, работающих в окислительной среде, используют молибденовые ДКМ с покрытиями.

Вольфрамовые ДКМ, упрочненные оксидами, широко применяют в светотехнике, электротехнике и электронике. Из них производят спирали для мощных ламп накаливания. Торированный вольфрам используют для изготовления электродов газоразрядных ламп. Благодаря высоким эмиссионным свойствам ДКМ используют в электронике в качестве эмиттера электронов.

Из ДКМ на основе серебра производят электрические контакты для низковольтной аппаратуры, обладающие высокими электро- и теплопроводностью, электроэрозионной и коррозионной стойкостью, малой склонностью к свариванию и низким контактным сопротивлением.

Упрочненные оксидами фехрали (сплавы Fe -Cr -А1) используют в качестве нагревателей в электротехнической промышленности.

Медь эффективно упрочняется тугоплавкими оксидами ^hO₂, ВеО, А1₂О₃). Сочетание высокой жаропрочности и электропроводности открывает возможности для изготовления из медных ДКМ электрокон тактов, обмоток роторов электродвигателей, трубчатых теплообменников.

ДКМ на основе титана с оксидами и карбидами служат для изготовления компрессорных дисков и других изделий, эксплуатируемы; при 873-973К.

ДКМ на основе свинца с оксидами применяют в электротехнике (пластины кислотных аккумуляторов, ванны электрохимического хромирования).

ДКМ на основе платины используют для изготовления термометров сопротивления, высокотемпературных термопар, нагревательных элементов, сосудов для получения стекловолокон и др. При использовании ДКМ увеличивается долговечность изделий, что позволяет получить существенный экономический и технический эффект.