Керамические композиционные материалы

 

Керамические композиционные материалы (ККМ) – материалы, в которых матрица состоит из керамики, а арматура из металлических или неметаллических наполнителей.

Армирование керамических материалов волокнами, а также металлическими и керамическими дисперсными частицами позволяет получать высокопрочные композиты.

Однако ассортимент волокон, пригодных для армирования керамики, ограничен свойствами исходного материала. Часто используют металлические волокна. Сопротивление растяжению растет незначительно, зато повышается сопротивление тепловым ударам – материал меньше растрескивается при нагревании, но возможны случаи, когда прочность материала падает. Это зависит от соотношения коэффициентов термического расширения матрицы и наполнителя.

Керамические композиционные материалы с металлическими волокнами изготавливают методом горячего прессования. Используют волокна из вольфрама, молибдена, ниобия, стали. При армировании образуется пластическая сетка, способная создать целостность керамики после ее растрескивания и уменьшить вероятность преждевременного разрушения. Однако ККМ имеют низкую стойкость к окислению при высокой температуре.

Армирование керамики дисперсными металлическими частицами приводит к новым материалам – керамико-металлическим (керметам) с повышенной стойкостью, устойчивостью относительно тепловых ударов, с повышенной теплопроводностью. Их получают обработкой смеси керамических порошков с использованием методов порошковой металлургии.

Металлической связкой в керметах служат порошки никеля, железа, кобальта, хрома. Для работы при температуре +450...630 °С используют сплавы на основе Аl20з (оксида алюминия), при температуре не выше +1000 °С – применяют кер- меты на основе карбида титана, при более высоких температурах – композиции на основе карбидов бора и кремния.

Керметы на основе боридов переходных металлов (борметы) отличаются высокой жаропрочностью, используют для изготовления деталей ракетных двигателей.

Широко применяют в промышленности магнитные, пористые и контактные материалы, полученные методами порошковой металлургии. Из высокотемпературных керметов изготавливают детали для газовых турбин, арматуру электропечей, детали для ракетной и реактивной техники. Твердые износостойкие керметы используют для изготовления режущих инструментов и деталей.

Кроме того, керметы применяют в специальных областях техники – это тепловыделяющие элементы атомных реакторов на основе оксида урана, фрикционные материалы для тормозных устройств и т.д.

Читайте далее>>>