Жароміцні композиційні матеріали

style="text-align: Рис. 2. Схема неперервного виробництва композиційної полоси дифузійним зварюванням

Із п'ятишарових композиційних листів складають пакети, які зварюють під пресом дифузійним шляхом. Коли потрібно виготовити деталь складної конфігурації, наприклад, лопатку компресора авіаційного двигуна, пакет зварюють у відповідній прес-формі.

Для того, щоб виготовити найбільшу лопатку компресора, необхідне зусилля в 5000 т. Це граничне значення для гідравлічних пресів. Щоб зменшити тиск, заготовки розігрівають електричним струмом до більшої температури. Короткий час розігріву унеможливлює створення товстого і часто крихкого шару на границі волокно-матриця. Крім того, на волокна інколи наносять захисний шар (наприклад, з карбіду кремнію в системі алюміній-"борсик").

При виготовленні KM із матеріалів, що легко окислюються (Ті, W, Mo, Be тощо) обладнання розташовують у камері, яку відкачують або наповнюють нейтральним (А) газом чи відновлювальним (Н2). Роботу з берилієм або з радіоактивними речовинами (композиційне паливо) виконують у скафандрах із використанням складних правил охорони праці (наприклад, найкоротша відстань від населеного пункту до цеху обробки берилію становить 10 км).

Все це дуже здорожує KM. Виникає запитання, чи варта шкура вичинки?

Для температур до 473-573 К дешевше використовувати склопластики і навіть вуглепластики, бо деталі з них одержують намотуванням і склеюванням волокон. А це дешеві операції.

Коли йдеться про газові турбіни і реактивні двигуни, то подальший прогрес у цій галузі можливий при переважному використанні KM. Високотемпературні сплави (нікель-хромисті, залізохромисті, залізохромонікелеві тощо) працюють при температурах 1073-1273 К. Коефіцієнт корисної дії газової турбіни в ідеальному випадку (повне згорання палива, робота за ідеальним циклом):                                   (3. 1)

де Тн= 1273 К- температура в камері згорання турбіни,

Тх= 573 К- температура продуктів згорання на виході

Практично ~ 0,3. Коефіцієнт досконалості газової турбіни =0,6. Якби вдалося створити матеріали, що дозволяють підвищити температуру в робочій камері до 1573 К, то ~0,64, а ~ 0,7. Це була б майже ідеальна газова турбіна. Дальність польоту пасажирського лайнера без збільшення маси пального зросла б удвічі.

Широке використання таких турбін на стаціонарних об'єктах та в авіації поліпшило б і екологічну ситуацію. Виграш від застосування КМ в цілому перекриває витрати на їхнє вдосконалення та виробництво.

Рис. 3. Схема апарата для гідроекструзії:

1, 7 кільця-ущільнювачі; 2 поршень; 3 провід від магнітного вимірювача тиску; 4 і 5 - рідина високого тиску; б заготовка KM; 8 матриця; 9- плитка, 10 - стіл преса; 11 - виріб з KM; 12 - циліндр, що утримує контейнер 13

На завершення розглянемо метод екструзії (рис. 3). Він забезпечує виготовлення високоякісних безпористих KM на базі металевої матриці і металевих волокон. Заготовку 6 поміщають у контейнер 13, де є рідина 5. На рідину тиснуть поршнем 2. Рідина передає тиск заготовці. Заготовка продавлюється через матрицю 8, з отвору якої і виходить виріб 11.

Особливості методу:

• крихка заготовка стискається з усіх сторін, тому стає пластичною;

• рідина просочується між поверхнями заготовки та матриці, що полегшує процес деформування.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13