Жароміцні композиційні матеріали

утворився крихкий прошарок (або щоб його товщина була якомога меншою). Приклад такої технології наведено на рис. 2.

Перспективним є KM, армований берилійовим дротом, - завдяки рекордно високій питомій жорсткості. Але і тут головне завдання технологічне: необхідно процес виготовлення КМ здійснювати за якомога нижчої температури, щоб берилійовий дріт не ослаблювався. Перспективним є метод гідроекструзії (рис. 3).

5. ЕВТЕКТИЧНІ КОМПОЗИЦІЙНІ МАТЕРІАЛИ

При кристалізації деяких сплавів можуть виникати стержневі або пластинчаті структури (рис. 11), схожі на KM. Такі KM називають природними. Щоб вони утворилися, необхідне виконання двох умов:

• діаграма стану сплаву мусить мати евтектичну точку (рис. 12),

• відвід тепла від розплаву потрібно здійснювати програмовано.

Рис. 11. Стержневі або пластинчаті структури, що виникають при направленій кристалізації евтетик

Рис. 12. Діаграма стану сплавів Pb-Sb

5. 1. Фізхімія фаз евтектичного KM

Евтектична рівновага є нонваріантною: за даного тиску температура і склад системи визначається однозначно. За такої рівноваги система з n компонентів містить n+1 кількість фаз.

Подвійній евтектиці відповідає реакція P =тобто з рідини під час кристалізації виділяється два твердих розчини

Розглянемо, наприклад, сплав Pb-Sb із доевтектичною концентрацією С = 10%. При 530 К (рис. 12) маємо: кількість компонент n = 2, кількість фаз n +1 = 3

Цими фазами є кристали РЬ, кристали Sb і рідина. За охолодженням рідини спочатку кристалізується свинець, рідина збагачується на Sb, поки концентрація Sb в рідині не стане евтектичною С= 13 %. Далі рідина буде тверднути в суміш із дрібних кристалів Sb та РЬ. Якби ми взяли розплав із С ~ 20 %, то спочатку виникали б кристали Sb, а концентрація рідини наближалась до С = 13 %. Потім виникала б знову суміш дрібних кристалів Pb i Sb. Якби вдалось точно підібрати концентрацію С= 13% на самому початку, то в евтектичній точці була б рідина, кристали Sb і РЬ (п + 1 = 3). Після затвердіння виникала б суміш і не було б великих кристалів РЬ або Sb.

"Третник" - евтектичний сплав Pb-Sn - ще в 100р. до н. е. римляни використовували для паяння свинцевих труб, бо евтектики мають низьку точку топлення, їхні складові перебувають у рівновазі, тому вони існують окремо при нагріванні до точки топлення. Сили зв'язку на границях між фазами великі, тому в евтектик мала енергія границь.

Схему установки для спрямованої кристалізації наведено на рис. 13. Кристали фаз евтектики орієнтуються вздовж напрямку руху тепла. Якщо тигель 2 виконати у формі лопатки газової турбіни, то в тиглі закристалізується готовий виріб (рис. 14). Змінюючи програмованим способом градієнт температури вздовж тигля 2, можна одержувати програмовану зміну діаметра та напряму росту кристалітів.

Рис. 3. 13. Схема установки для спрямованої кристалізації: 1 - джерело тепла, 2 термоізольований із боків тигель; 3 - холодильник. Стрілки напрям руху тепла

Рис. 14. Лопатка газової турбіни, одержана методом спрямованої кристалізації евтетики та нестабільності границі рідина-кристал у евтектичному сплаві:

1 - плоска

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