Композиционные и порошковые материалы

К композиционным относятся материалы, состоящие из металлической матрицы на основе сплавов Mg, Al и Ni, упрочненной высокопрочными волокнами (волокниты) или мелкодис­персными тугоплавкими частицами (дисперсно-упрочненные материалы). Волокниты могут иметь неупорядоченную, листовую или с объемнным переплетением структуру упрочнителя (последнее, наиболее эффективно). Упрочнение тугоплавкими частицами подобно по механизму дисперсионному упрочнению сплавов на основе алюминия и меди. Тугоплавкие частицы в виде чешуек или пластинок с размерами 10-100 нм равномерно распределяются по зерну матрицы. При концентрациях 5-10 объемных процентов они упрочняют ее за счет создания равномерных напряжений и торможения дислокаций. Наиболее часто используются сплавы на основе алюминия – САП (упрочнитель – мелкодисперсные частицы Al₂O₃) и никеля – ВДУ-2 (Ni + HfO₂). Последние, обладают также высокой жаропрочностью.

В волокнитах прочность обусловлена упрочнителем, а матрица только перераспределяет напряжения. Обычно в качестве упрочнителя используются стальные, вольфрамовые, графитовые и другие волокна и микропроволоки. Прочность таких композитов не ниже, чем у закаленной стали, а в перспективе, при использовании в качестве упрочнителя бездефектных нитевидных монокристаллов, боридных, нитридных и других соединений, может быть достигнуто σ_В = 8-14 ГПа, что в 4-7 раз выше предела прочности стали.

Порошковые материалы изготавливают прессованием металлических порошков с последующим спеканием сформованных изделий в вакууме или защитной атмосфере при Т = 0,8-0,85Т_ПЛ основного компонента порошка. Порошковые материалы бывают:

- пористые (более 10-30% объемных пор), которые используются для изготовления фильтров жидкостей и газов, огнеупо­ров, элементов узлов трения и др. Так, в подшипниках скольжения применяются железо- и бронзо-графиты, в фильтрах – сплавы на основе никеля, титана и алюминия с пористостью 45-60%;

- компактные (пористость менее 5 объемных %) используются для изготовления постоянных магнитов из сплавов Fe-Ni-Al-Co, контактных е элементов из псевдосплавов W-Cu, Ag-W и др., жаропрочных и дисперсно упрочненных материалов с высокими эксплуатационными и технологическими свойствами.

В настоящее время разработана большая номенклатура порошковых сталей и цветных сплавов. Они маркируются по ранее рассмотренной методике с добавлением буквы П (СПХ23Н10Т). Методом порошковой металлургии изготавливаются детали и заготовки под обработку резанием простой симметричной формы. Это метод безотходной обработки с высокими экологическими и экономическими характеристиками.