Композиционные покрытия методы получения

Одним из способов получения композиционных покрытий, состоящих из металлической матрицы и распределенных в ней дисперсных частиц, является химическое осаждение из суспензий [1]. Этот метод основан на каталитическом восстановлении иона металла в растворе, содержащем соответствующий восстановитель, и последующем совместном осаждении металла и частиц дисперсной фазы (ДФ) на покрываемой поверхности. Механизм образования таких покрытий еще недостаточно исследован. [c.81]

Разработан метод получения пропиткой композиционного материала на основе алюминия, упрочненного волокном из карбида кремния [113]. Особенностью изготовления этого материала является весьма высокая температура расплава, достигающая 1050° С, необходимая для обеспечения хорошей смачиваемости волокна расплавленным металлом. В результате контактного взаимодействия волокна с [расплавленным металлом при этой температуре его прочность снижается более чем на 30% (с 350 до 220 кгс/мм ). Для снижения температуры пропитки и улучшения смачиваемости было предложено наносить на волокна карбида кремния покрытия из никеля, меди или вольфрама. Применение покрытия позволяет снизить температуру пропитки до 700° С и сократить до нескольких минут время пропитки. Изготовленный по такой технологии материал с матрицей из алюминия (предел прочности 3 кгс/мм , относительное удлинение 40%), упрочненный 15 об. % волокна с покрытием, имел предел прочности 24 кгс/мм и относительное удлинение 0,6%. [c.97]

Ранее [219] говорилось о методе изготовления ленты из борного волокна, покрытого нитридом бора и пропитанного расплавленным алюминием. Такая лента в дальнейшем может применяться в качестве предварительной заготовки при получении композиционного материала методом диффузионной сварки. К такого же рода полуфабрикатам относятся одиночные волокна или пучки из нескольких волокон, полученные пропиткой расплавленным матричным металлом. В качестве примера таких заготовок можно привести кварцевые волокна, пропитанные алюминием [121], волокна бора, пропитанные алюминием [97]. [c.125]

Композиционный материал на основе магния, армированного высокомодульными углеродными волокнами, получен авторами работы [54] методом пропитки каркаса из армирующих волокон матричным расплавом под давлением. Предварительные исследования показали, что углеродные волокна не смачиваются жидким магнием. Нанесение на углеродные волокна титанового покрытия методами плазменного или вакуумного напыления или электролитического никелевого покрытия приводит к смачиванию углеродных волокон расплавленным магнием и обеспечивает возможность получения композиционного материала жидкофазными методами. [c.403]

Методы PVD универсальны с точки зрения получения гаммы моно-слойных, многослойных и композиционных покрытий на основе нитридов, карбидов, карбонитридов, оксидов, боридов тугоплавких металлов IV-VI групп Периодической системы химических элементов и позволяют реализовывать процессы нанесения при температурах 500...600 °С, что обеспечивает возможность их применения для инструментальных сталей и твердых сплавов. [c.95]

В книге изложены основные методы получения изоцианатов и уретанов для производства полиуретанов. Рассмотрена связь между структурой и свойствами полиуретанов. Большое внимание уделено композиционным материалам на их основе— эластичным и жестким пенополиуретанам, наполненным полиуретанам, эластомерам. Указаны области применения полиуретанов в качестве связующих, высокомодульных материалов, для получения однокомпонентных и интегральных пен, покрытий и др. [c.216]

При изготовлении композиционных материалов в качестве одного из методов создания композиции применяется оболочковая технология получения и наращивания материала матрицы на углеродных волокнах, связанная в дальнейшем с горячим прессованием 4]. В этом плане важно изучить процессы, связанные с осаждением металлических покрытий на углеродные волокна, и роль этих покрытий при изготовлении композиционных материалов. [c.147]

Таким образом, для получения композиционных материалов на основе титановой матрицы с оптимальными свойствами допустима определенная степень взаимодействия, интенсивность которой регулируется подбором соответствующего состава матрицы, защитными покрытиями либо применением высокоскоростных и низкотемпературных методов изготовления. [c.30]

В табл. 17 приведены значения предела прочности композиционного материала алюминий — борное волокно, полученного при различных технологических параметрах методами заливки и пропитки в вакууме. Очевидно, что пропитка жидким алюминием борного волокна без защитного покрытия приводит к его резкому разупрочнению даже при очень незначительном времени контакта волокна с расплавленным металлом. Об этом свидетельствуют низкие значения прочности композиционного материала. [c.99]

Метод вакуумной пропитки применяли для получения композиционного материала алюминий — углеродное волокно. На жгуты из углеродного волокна наносили покрытие из кремния, карбида кремния или никеля, улучшающее смачиваемость и уменьшающее взаимодействие волокна с расплавом. Жгуты с покрытыми волокнами в вакууме (2—5) 10 мм рт, ст, загружали в расплавленный алюминий. Полученный композиционный материал, содержащий 30 об.% углеродного волокна, имел предел прочности 75 кгс/см (патент Японии № 7300106, 1973 г.). [c.100]

Образцы композиционных материалов с матрицей из алюминия, легированного 12% кремния (№ 5, 10) и 35% магния (№ 6), упрочненной композиционной лентой из борного волокна, покрытого нитридом бора и пропитанного алюминием, имели малую прочность и низкий коэффициент эффективности матрицы. При этом коэффициент р образцов с алюминиевой матрицей, легированной 35% магния, имеющей более низкую температуру плавления, был несколько выше по сравнению с силуминовой матрицей. В образцах в состоянии после литья он достигал 0,75. Судя по уровню прочности этих образцов (№ б), матрица, заключенная между слоями ленты, имеющая после литья грубые дефекты, практически не несет нагрузки, и вклад в прочность композиции вносит только композиционная лента. Если учесть, что максимальная температура, действию которой подвергались волокна в процессе изготовления композиционного материала, не превышала 450°С и они были защищены от действия расплава матрицей из алюминия, входящей в состав композиционной ленты, то фактически все повреждения, которые можно было наблюдать на волокнах, являлись результатом процесса пропитки волокон расплавом при получении ленты. Это соображение подтверждается опытом по гомогенизации образцов с матрицей из алюминия с 35% магния после пропитки (партия № 7). Образцы, подвергавшиеся гомогенизации при температуре 400° С в течение 70 ч, показали прочность 70 кгс/мм , что на 15,5 кгс/мм выше прочности образцов в состоянии после литья. Повышение прочности является следствием улучшения свойств матрицы, повышения ее способности передавать напряжения от разрушенных волокон к более прочным волокнам. Гомогенизация повышает коэффициент эффективности матрицы при содержании 37 об. % волокна от 0,75 до 0,93, причем эти цифры характеризуют величину полного разрушения волокна, обусловленного всем технологическим циклом, включающим процесс нанесения покрытия из нитрида бора, получение ленты методом протяжки через расплав алюминия и процесс окончательной пропитки. [c.111]

В работе [174] метод вакуумно-компрессионной пропитки применялся для получения композиционных материалов на основе алюминия, упрочненного нитевидными кристаллами сапфира. Нитевидные кристаллы с покрытием из титана толщиной 0,05 мкм, предотвращающим растворение волокон в алюминиевой матрице, и с нанесенным поверх первого покрытия слоем никеля толщиной 0,3 мкм для улучшения смачиваемости, прядением вручную собирали в жгуты диаметром 1,5—2,5 мм. Жгуты укладывали в форму, которую затем вакуумировали и нагревали до температуры пропитки 720° С. Пропитку осуществляли под давлением водорода 2 кгс/см . Полученные образцы испытывали при растяжении. Испытания показали большой разброс прочности. Максимальная прочность при температуре 500° С, равная —38 кгс/мм , была получена на композиции, содержащей 30 об. % нитевидных кристаллов сапфира. [c.115]

Никель — графитовое волокно. Композиционный материал никель — углеродное волокно получали горячим прессованием прядей графитового волокна, уложенных в одном направлении, на которые предварительно наносилось электролитическим методом никелевое покрытие толщиной 1—3 мкм [203, 204]. Для предотвращения взаимодействия волокна с никелевой матрицей на углеродное волокно наносят карбидные покрытия (патент США № 3796587, 1972 г.). В качестве примера применения карбидного покрытия на графитовом волокне может служить покрытие из карбида титана, наносимое на волокно методом его погружения в расплав, состоящий из металла-носителя, не взаимодействующего с волокном, например индия и растворенного в нем титана. Расплав содержал 99,5% индия и 0,5% титана. Для покрытия волокно погружали в такой расплав, нагретый до температуры 850° С, на 4 мин. После отмывки этого волокна в течение 15 мин в 50%-ном растворе соляной кислоты на поверхности графитового волокна оставался слой покрытия карбида титана толщиной 0,5 мкм. Режимы диффузионной сварки углеродного волокна с никелевым покрытием, приведенные в указанных выше работах, примерно одинаковы. Во всех случаях прессование осуществлялось в вакууме 2-10 —1 10 мм рт. ст. при температуре 840—1100° С, давлении 100—175 кгс/см в течение 45—60 мин. Оптимальный режим получения композиционного материала с углеродным волокном без нанесенного предварительного защитного покрытия температура 1050° С, давление 140 кгс/см и время выдержки 60 мин. Полученный по такому режиму материал, содержащий 46—55 об. % волокна Торнел-50, имел предел прочности 55—73 кгс/мм . [c.143]

Из всех методов газотермического напыления (газопламенного, электродугового, высокочастотного и др.) для целей получения композиционных материалов наиболее широко используют — метод и аппаратуру плазменного напыления. В аппаратах плазменного типа для плавления и распыления материала покрытия используется струя дуговой плазмы, представляюш,ая собой поток газообразного вещества, состоящего из свободных электронов, положительных ионов и нейтральных атомов. Плазменную струю получают путем вдувания плазмообразующего газа (аргона, гелия, азота, водорода и их смесп) в электрическую дугу, возбуждаемую между двумя электродами. Напыляемый материал подается в плазменную горелку либо в виде проволоки, либо в виде порошка. Принципиальные схемы устройства головок плазменных горелок показаны на рис. 75. В головке, представленной на рис. 75, а, напыляемый порошок вводится в дуговую плазму, образуемую между вольфрамовым электродом (катодом) и соплом (анодом). В головке, представленной на рис. 75, б, сопло остается электрически нейтральным, а дуговой разряд возникает между вольфрамовым электродом горелки и напыляемой проволокой, которая является расходуемым анодом [36]. [c.170]

Медные покрытия на упрочнители наносят как с целью получения композиционных материалов, в которых медь является матрицей, так и с целью получения тонких промежуточных покрытий, выполняющих различные функции. Лабораторные исследования показали, что медное покрытие на борных волокнах может быть эффективно использовано в качестве компонента, образующего с алюминием эвтектику при формировании методом диффузионной сварки изделий сложной формы из композиционного материала алюминий — борное волокно [185]. Медное покрытие позволяет значительно снизить температуру и давление, необходимое для получения плотного материала, с прочной связью между волокном и матрицей. [c.183]

Никелирование углеродных волокон. Химическое никелирование углеродных волокон используют в одних случаях для получения собственно матричного материала, в других—для получения тонких технологических покрытий. В первом случае композиционный материал получают в процессе компактирования волокон с покрытием, например методом горячего прессования, во втором случае — в процессе пропитки покрытых волокон жидким металлом (например, алюминиевым сплавом). [c.185]

В последнее время для получения композиционных материалов в виде покрытий стали использовать плазменное напыление [5, 6], детонацию [5] и механический способ [7]. Прогрессивным способом получения таких материалов является выделение их из водных сред, при котором предусматривается осаждение композиционных электрохимических покрытий (КЭП) из электролитов с наложением электрического тока или без него. Преимущества этого спосо ба по сравнению с методами порошковой металлургии или высокотемпературного и плазменного напыления заключаются в следующем [c.7]

Напыление — как самостоятельный метод переработки композиционных термореактивных пластмасс используется для получения тонкослойных покрытий, наносимых на металлические и иные детали, имеющие относительно большую поверхность и сложную конфигурацию. [c.87]

В табл. 7.1 сопоставляются характеристики при растяжении металлов, армированных углеродными волокнами. Как видно из значений, приведенных в таблице, прочность армированного углеродными волокнами алюминия в поперечном направлении ниже, чем у других материалов. В США армированный углеродными волокнами алюминий производится из полуфабрикатов в виде проволоки, полученных методом пропитки в расплаве. Прочность вдоль армирующих волокон у композиционного материала алюминий-углеродные волокна марки Т 300 (на основе полиакрилонитрила) высокая, причем на промежуточное покрытие [c.248]

Основная проблема при армировании алюминия волокнами бора — предотвращение взаимодействия бора с алюминием. Поэтому промышленный композиционный материал (ВКА-1), содержащий 50% волокон бора, был получен диффузионной сваркой пакета, составленного из чередующихся листов алюминиевой фольга с закрепленными на них слоями борных волокон. Покрытие борного волокна нитридом бора или карбидом кремния (волокно борсик) снижает его взаимодействие с алюминиевой матрицей даже в расплавленном состоянии. В этом случае открывается возможность получения композиционного материала жидкофазными методами. [c.276]

Как установлено в [525—527], использование композиционных порошков, полученных методом МЛ, позволяет существенно повысить качество напыляемых покрытий. Это обусловлено как повышением качества порошков, получаемых этим методом, так и их особым энергетическим состоянием, [c.328]

Алюминий — углеродное волокно. Основным технологическим приемом получения композиционных материалов алюминий — углеродное волокно, наиболее часто применяемым в настоящее время, следует считать пропитку каркаса из углеродных волокон расплавом алюминиевой матрицы. Однако наряду с этим методом некоторые исследователи применяли для изготовления композиций методом диффузионной сварки под давлением [1, 156, 176, 184]. Так, в работах [23, 156] описан технологический процесс получения композиционного материала методом горячего прессования в вакууме углеродных волокон различных марок, на которые методом разложения триизобутила было нанесено покрытие из алюминия. [c.137]

Получение композиционного материала методом горячего прессования в вакууме также описано в работе [178]. Для улучшения прочности связи матрицы с волокном и с целью исключения возможности образования на поверхности раздела углеродное волокно—алюминий карбида алюминия на поверхность углеродных волокон наносили слой меди толщиной 0,2—0,4 мкм. Исходные волокна имели предел прочности 200 кгс/мм , плотность 1,73 г/см средний диаметр отдельных волокон был равен 8 мкм. Материал получали в вакууме 2—5 10 мм рт. ст. при температуре 620—650° С и времени выдержки 30—120 мин прессованием пакетов из чередующихся слоев алюминиевой фольги и однонаправленного углеродного волокна с медным покрытием. Предел прочности композиций, содержащих 10—15 об. % волокон, был равен 23—32 кгс/мм , а композиций с 20—40 об. % волокон — 35—48 кгс/ мм . Микрорентгеноспектральное, электронно-микроскопическое исследования композиций, а также исследсвание в растровом электронном микроскопе не обнаружили повреждений углеродных волокон. [c.138]

Собственно композиционный материал получали в результате горячего прессования покрытых и уложенных в форму ориентированных в одном направлении волокон. Режимы прессования температура 1125 С, давление 245 кгс/см , время 3—5 мин. Были получены пластины размером 25x3x1,5 мм с содержанием 45 об. % волокон, с плотностью, близкой к расчетной (5,78 г/см ). Исследование свойств углеродных волокон показало, что в процессе электролиза волокна существенно не разупрочнялись. Однако в процессе изготовления композиционного материала методом горячего прессования при температуре 1050° С прочность волокна снижалась с 174 до 122 кгс/мм . Прочность материала, полученного таким образом, составляла 54,4 кгс/мм (при 20° С) и 24,5 кгс/мм (при 1050° С). [c.178]

Более перспективным методом получения алюминиевых композиционных материалов, упрочненных углеродными волокнами, является, очевидно, предварительная металлизация тем или иным способом углеродных волокон (никелирование, меднение, серебрение) и последующая пропитка покрытых волокон алюминиевым сплавом. Пропитка может осуществляться либо методом вакуумного всасывания, либо автоклавным методом, либо прессованием в слоях между фольгой из алюминиевого сплава при температуре образования жидкого расплава. Последний из перечисленных методов описан Линьоном [169]. Волокна типа графил предварительно покрывались слоем меди, содержащим 4% кобальта. Толщина покрытия составляла от 0,5 до 1,0 мкм, температура горячего прессования —600° С. Прочность на растяжение образцов, содержащих 30 об. % волокон, составила 50 кгс/мм . [c.181]

К недостаткам газоплазменного способа получения КП следует отнести повышенную пористость покрытий, так же как это наблюдается при создании композиционных материалов методами порошковой металлургии. При температурах напыления 10 000—30 ООО°С частицы наносимого вещества перегреваются и при соударении могут разлагаться (например, бориды и карбиды). Недостаточно высокая скорость потока напыляемых частиц (50 м/с при газоплазменном и 100—300 м/с при плазменном напылении) является иногда причиной низкой прочности сцепления с основой. [c.248]

Возможность широкого варьирования температурой в зонах нанесения покрытий позволяет использовать вакуумно-плазменные методы в качестве универсальных методов для нанесения покрытий на инструменты из твердых сплавов и быстрорежущей стали. Вакуумно-плазменные методы универсальны и с точки зрения возможности получения широкой гаммы монослойных, многослойных и композиционных покрытий на базе нитридных, карбидных, кар-бонитридных, оксидных, боридных соединений тугоплавких металлов IV—VI групп Периодической системы элементов. [c.13]

Возможен и другой вариант, при котором анодом является нейтральная стенка сосуда, а компонент покрытия зходит в состав электролита. Процесс интенсифицируют при применении реверсивного тока переменной полярности, когда насыщаемая деталь играет попеременно роль катода и анода [117]. При использовании сложных электролитов можно получать и композиционные покрытия, содержащие несколько элементов. Но все же жидкостные методы получения диффузионных покрытий из солевых расплавов уступают по своим показателям газовым и парофазовым метоДам. [c.87]

Ранее были опубликованы работы автора [1—3], посвященные композиционным металлическим покрытиям, выделяемым в основном из электролитов-суспензий. Изучению этих покрытий и их последующего применения предшествовали многочисленные иследования, проводимые с 1960 г. в Казанском ордена Трудового Красного Знамени химико-технологическом институте им. С. М. Кирова, а с 1965 г. — в других научных учреждениях СССР. Исследования были посвящены проблеме создания и использования перспективных и принципиально новых по методам получения гетерофазных покрытий в сравнении с распространенными классическими , условно гомогенными монопокрытиями [4—7]. [c.5]

Необходимость сочетания в конструкционных материалах высокой стойкости к тепловым нагрузкам и требуемых прочностных характеристик обусловило широкое применение композиционных материалов, содержащих оксиды Si02, АЬОз, MgO, Zr02, СггОз. Их получают традиционным методом — высокотемпературным спеканием (с участием жидкой фазы и без нее) исходных порошков. Кроме того, большое значение приобретают методы получения композиционных покрытий, наносимых высокотемпературным напылением [370]. В зависимости от особенностей технологии осуществления процесса высокотемпературные методы (с учетом способа термической активации частиц) подразделяются на пламенные, детонационные и плазменные (электродуговой и высокочастотный) [2, 351]. [c.279]

В связи с расширением использования для напыления керамических и других малопластичных материалов интересен разработанный во Франции новый метод подачи материалов в распылитель в виде гибких шнуров. Применение таких шнуров может привести к некоторому улучшению свойств напыляемых материалов, а также создает возможность получения композиционных покрытий. Особенно удобна работа с гибкими шнурами в условиях непрерывного промышленного производства. Вместе с тем широкое внедрение гибких шнуров для плазменного напыления будет сдерживаться отсутствием плазматронов с осевой подачей материала и ограниченностью срока хранения гибких шнуров из-за Ботери эластичности. [c.57]

Методом пропитки в вакууме получали композиционный материал на основе алюминия, упрочненного нитевидными кристаллами окиси алюминия. Технологический процесс заключался в предварительном получении полуфабрикатов в виде ленты из проволочной сетки с нанесенными на нее после воздушной сепарации нитевидными кристаллами. Такая лента разрезалась на отрезки определенной длины, которые подвергались на специальной установке прокатке до необходимой толщины. На полученные таким образом листы методом катодного напыления наносили покрытие из нихрома (60% Ni —24% Fe—16% r) или из углеродистой стали. Листы с покрытием пропитывались жидким алюминием. Полученный таким образом материал, содержащий 20 об.% нитевидных кристаллов AI2O3, имел при 500° С предел прочности 21 кгс/мм и длительную, 100-часовую прочность при этой же температуре 8,4 кгс(мм . По данным работы [174] модуль упругости композиции алюминий — усы AljOa составлял 12 6000 кгс/мм2. [c.100]

Композицию на основе меди, армированной волокнами вольфрама, получали методом намотки вольфрамовой проволоки на цилиндрическую оправку, последующего осаждения на поверхность волокна электролитической меди и диффузионной сварки под давлением пакета, набранного из нескольких слоев волокна с медным покрытием. Диффузионная сварка осуществлялась в вакууме при температуре 700° С, давлении 800 кгс/см и времени выдержки 60 мин [146, 172]. Полученый таким образом материал, содержащий 37 об.% вольфрамового волокна с диаметром 20 мкм, имел прочность 120 кгс/мм . При этом же содержании волокна, но диаметром 40 мкм, предел прочности композиционного материала был равен 135 кгс/мм . [c.144]

Для нанесения покрытий из Ti -Ni методом плазменного напыления предпочтительнее использовать композиционные материалы, представляющие собой частицы карбида титана с покрытием из никеля. Потери в весе карбида титана и никеля при напылении таких покрьггай примерно одинаковые, в то время как при напылении механических смесей Ti и Ni наблюдается преимущественная потеря карбида титана, что, очевидно, связано с больщей дисперсностью частиц Ti . Микротвердость матрицы покрытия [ (2—20) 10 МПа], полученного на пылением композиции Ti -Ni, значительно превьппает микротвердость покрытия, нанесенного напылением механической смеси [(2- [c.160]

Композиционный порошок ПТ-19Н-01, изготовленный на Торезском заводе наплавочных твердых сплавов, получен методом конгломерирова-ния. Он состоит из ядра самофлюсующегося никелевого сплава, покрытого слоем частиц алюминия. При напылении он обладает экзотермическим эффектом. Наплавленный слой устойчив к коррозии и изнашиванию, применяется для восстановления и упрочнения поршней гидравлических машин, шпинделей станков, шеек валов и др. [c.210]

Получение покрытий с заданными свойствами, в том числе и из многокомпонентных механических смесей порошков различного фану-лометрического состава, обеспечивается при использовании гибких шнуровых материалов (ГШМ). Они специально разработаны для использования в системах газопламенного напыления, а также для ручной газопламенной наплавки и представляют собой получаемый экструзией композиционный материал шнурового типа, состоящий из порошкового наполнителя и органического связующего, полностью исчезающего при нанесении покрытия - связующее сублимирует в процессе нафева при температуре 400 °С без какого-либо отложения на подложку. Прочность и эластичность гибких шнуров позволяет пользоваться ими так же, как и проволокой и наносить покрытия с помощью газопламенных аппаратов проволочного типа. Метод газопламенного напыления отличается экономичностью, простотой аппаратурного оформления и надежностью оборудования для нанесения покрытий, что позволяет использовать его там, где требуется соблюдение непрерывности и стабильности технологического процесса. В цеховых условиях процесс газопламенного напыления может быть механизирован или автоматизирован. Кроме того, небольшая масса и мобильность ручных аппаратов позволяет использовать их для обработки крупногабаритных деталей и металлоконструкций в полевых условиях. [c.543]

Учитывая вредное влияние крупных диффузионных микропор на свойства композиционных материалов, растворение упрочнителя и снижение температурного порога рекристаллизации вследствие диффузии компонентов матрицы в волокно, следует искать пути подавления взаимной диффузии. Одним из эффективных путей может явиться использование разделительных (барьерных) слоев между матрицей и волокном. При разработке методов создания разделительных покрытий применимы и методы химикотермической обработки, как это достигалось в графитизи-рованных сплавах железа [631. Компоненты разделительного покрытия могут быть внесены предварительно в основу с тем, чтобы защитные слои возникали при эксплуатации деталей из композиционного материала или во время предварительной термической обработки. Рассмотренные пути получения барьерных покрытий наряду с рекомендованными в работах [125, 130, 239] могут явиться эффективными способами повышения служебных характеристик композиционного материала. [c.201]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...