Карбидная керамика.

К карбидной керамике относят карборундовую керамику, а также материалы на

основе карбидов Ti, Nb, W. Все виды такой керамика обладают высокой электро- и

теплопроводностью, огнеупорностью, устойчивостью в бескислородной среде

(керамика на основе SiC, которая устойчива до 1500°С в окислительных средах).

Карборундовую керамику изготовляют из порошка SiC или обжигом С в Si.

Она имеет высокий предел прочности при сжатии.

Карбидную керамику используют в качестве конструкционных материалов,

огнеупоров, для изготовления высокотемпературных нагревателей электрических

печей и инструментов в металлообрабатывающей промышленности (керамика на основе карбидов W, Ti, Nb).

Силицидная керамика

Среди силицидной керамика наиболее распространена керамика из дисилицида

Мо.

Она характеризуется малым электрическим сопротивлением (170-200 мкОм.см),

стойкостью в окислительных средах (до 1650°С), расплавах металлов и солей.

Изготовляется спеканием порошка MoSi2 с добавками Y2O3 и др. оксидов.

20.Композиционные материалы

которые отличаются по своей природе или химическому составу, где

компоненты объединены в единую монолитную структуру с границей раздела между

структурными составляющими (компонентами), оптимальное сочетание которых

позволяет получить комплекс физико-химических и механических свойств,

отличающихся от комплекса свойств компонентов.

Компонент, непрерывный во всем объеме композиционного материала,

называется матрицей. Компонент или компоненты прерывистые, разъединенные

матрицей, называются наполнителем. «армирующий» означает «введенный в материал

с целью изменения его свойств», но не несет в себе однозначного понятия

«упрочняющий».

Композиционный материал классифицируется по нескольким основным

признакам: а) материалу матрицы и армирующих компонентов; б) структуре:

геометрии и расположению компонентов (структурных составляющих); в) методу

получения; г) области применения. Рассмотрим некоторые аспекты

классификационных характеристик композиционных материалов.

Материал матрицы и армирующих компонентов. Характеристика

композиционных материалов по материалу матрицы и армирующих компонентов

указывает на их физико-химическую природу. В настоящее время по материалу

матрицы различают:

1.Металлические КМ или КМ на основе металлов и сплавов. В качестве

матрицы используются алюминий, магний, титан, медь и сплавы на их основе. Также

делаются попытки использовать в качестве матрицы высокопрочные стали,

тугоплавкие металлы и сплавы.

2.КМ на основе интерметаллидов, когда в качестве матрицы используются

интерметаллиды — химические соединения металлов с металлами. В качестве

материала матрицы используются жаропрочные интерметаллиды Ti3Al, TiAl, NiAl, Ni3

Al и др. К __________этой группе КМ относят композиты на основе силицидов металлов типа

MoSi2, Nb5Si3 и т. д.

3.Керамические КМ. В качестве матрицы этих материалов используются

неорганические соединения оксидов, карбидов, нитридов и т. п. Имеют перспективы

использоваться в качестве супержаропрочных материалов.

4.Композиционные материалы на основе неметаллических компонентов. Это

прежде всего композиционные материалы на основе углерода.

5.Композиционные материалы с матрицей из полимеров. Эпоксидные,

полиэфирные и некоторые другие термоактивные смолы, а также полимерные

термопласты, являются наиболее широко применяются в качестве матриц. В качестве

армирующих компонентов обычно применяют твердые наполнители: непрерывные и

дискретные волокна различной природы, ткани и нетканые материалы на основе этих

волокон. (армированные стеклянными, углеродными, органическими, борными и

некоторыми другими видами волокон).

В настоящее время широкое применение нашли армирующие компоненты,

изготовленные из: 1) металлов и сплавов (сталь, бериллий, вольфрамат титана и др.);

2) неметаллов, таких как углерод и бор; 3) керамики А12О3, SiC, TiB2, TiC, A1N и др.; 4)

стекол; 5) органических веществ, таких как лавсан, кевлар, полиэтилен и др.

По структуре КМ классифицируют:

1. дисперсноупрочненные композиты и композиты, армированные частицами;

2. волокнистые композиты;

3. слоистые композиционные материалы.

С учетом размера и распределения вторых фаз или армирующих компонентов в

каждом из классов композиционных материалов можно выделить подклассы [4]:

4. субмикроструктурированные композиты: размер частиц (е?ч), толщина

волокна (dB) много меньше 1 мкм (с?« 1 мкм);

5. микроструктурированные композиты: размер частиц, толщина во

6. локна или слоя (dc) имеет порядок микрона (d ~ 1 мкм);

7. макроструктурированные композиты: макроскопические размеры

8. компонентов имеют порядок миллиметров (d » 0,1 мм).

Рассмотрим характеристики композиционных материалов в соответствии с

морфологией фаз или геометрией армирующих компонентов.

Дисперсноупрочненные композиционные материалы, армированные

частицами (рис. 3.1, а). По геометрическому признаку эти композиты относятся к

одному классу, так как армирующий компонент является компонентом, имеющим все

три размера одного и того же порядка. Частицы второго компонента (фазы)

беспорядочно распределены в матрице и в зависимости от их количества могут либо

упрочнять матрицу, препятствуя развитию дислокационного скольжения при

приложении нагрузки, либо «разгружают» матрицу, воспринимая часть приложенной

нагрузки. В первом случае композиционный материал относится к

дисперсноупрочненным, во втором — к армированным частицам и композитам. В

дисперсноупрочненных композитах размер частиц d4 « 1 мкм

(субмикроструктурированные композиты), а их количество составляет 1... 15 %. В

качестве дисперсных фаз обычно используют оксиды, бориды, карбиды, силициды

(см. табл. 3.1). Возможно также использование интерметаллидов. Эффективность

упрочнения матрицы некогерентными дисперсными частицами фаз зависит от их

размера и расстояния между соседними частицами. Наибольший эффект упрочнения

наблюдается при размере частиц меньше 0,1 мкм, расстоянии между ними S4 =