Порошкові, неметалеві та композиційні матеріали

Лекція 17. Порошкові, неметалеві та композиційні матеріали

1.  Порошкові матеріали – це матеріали, виготовлені шляхом спікання порошків. Порошки мають розмір частинок 0,1...100 мкм, пудри – менше 0,1 мкм, гранули – більше 100 мкм.

Переваги – можливість поєднання будь-яких компонентів (Fe+Pb; Cu+графіт); різноманітність властивостей, зменшення втрат металу; мінімальна механічна обробка.

Недоліки – крихкість, собівартість.

Способи одержання порошків:

-  відновлення металів із оксидів: МеО+Х®Ме+ХО;

приклад: Fe₂O₃+C®Fe+CO;

-  електролітичне осадження на катоді (чисті, але вартість);

-  розпилення струму металу (Zn, Sn, Pb, Al, Cu, Fe, Ni);

-  механічне подрібнення в кульових млинах (Al при 4%О₂).

Технологія виготовлення виробів

-  підготовка суміші – складання, перемішування, додавання пластифікаторів, розчинників;

-  формування виробів пресуванням, прокатуванням;

-  спікання в рідкій або твердій фазі у вакуумі, N₂, Ar;

-  пресування заготовок на вироби;

-  механічна обробка, пропитка, опорядження.

Види матеріалів:

-  тверді сплави типів ВК, ТК, ТТК для лезвій РІ;

-  антифрикційні матеріали на основі Fe, бронзи + 3...5% графіту; пористість 25...35%; пропитка маслом при температурі; самозмащування; закріплення на сталевій стрічці;

-  фрикційні матеріали: Fe+Cu+Pb+графіт+SiO₂+азбест  f=0,3...0,45; до t=550°С на стальній основі;

-  фільтри і пористість 30...70%, тонке очищення газів та рідин при кімнатних та високих t; добре відновлення; різні метали: Fe, Cu, Ti, нержавіючі сталі;

-  ферити (Fe₂O₃+МеО) магнітом’які; великий електроопір, малі шкідливі індукційні струми; застосування – малострумні прилади (телефони).

2.  Пластмаси – це матеріали на основі полімерів. Полімери – високомолекулярні органічні сполуки мономерів. N=10³...10⁴.

Приклади: етилен C₂H₄ – поліетилен (C₂H₄)_n

тетрафлоретилен C₂F₄ – фторопласт-4

пропілен C₃H₆ – поліпропілен

вінілхлорід CH2CHCl – полівінілхлорид (вініпласт)

лінолеум, штучна шкіра.

Будова макромолекул – лінійні, розгалужені, сітчасті.

Термопласти та реактопласти  Останні при нагріванні не розм якшуюься.

Термопласти: поліетилен, полістирол, капрон, полівінілхлорид, полікарбонат.

Реактопласти: фенольні смоли, епоксидні смоли та кремнійорганічні з’єднання.

Гумо-технічні вироби

Склад – каучук (природний і штучний)+вулканізатори, наповнювачі, активатори, пластифікатори, стабілізатори.

Вулканізація при 140...170°С  20...40 хв. Поява поперечних зв’язків у макромолекулах.

Розрізняють за призначенням – загального призначення, МБ-, тепло- та морозостійкі, діелектричні. За твердістю – М, С, Т.

Поняття про пароніти (гума+азбест) та ебоніти (гума+>30%S). Пароніти ПОН, ПМБ.

3.  Композиційні матеріали – суміші компонентів, які взаємно не розчинюються. Складаються з еластичної матриці та більш твердих наповнювачів.

За матрицею розрізняють – з металевою, полімерною та керамічною матрицями.

За типом наповнювачів – дисперсійнозміцнені, армовані та шаруваті.

В дисперсійнозміцнювані вводять карбіди, оксиди, нітриди та ін. Чим дрібніші частини, тим міцніші матеріали.

Приклади: САП-1 (6...9%Al₂O₃); САП-2 (9...13%); САП-3 (13...18%)

САС-1 (по 1,5% Fe, Ni);  преспорошки (сажа+фенольна смола)

Арматурою служать ниті, стрічки, сітки, які сприймають основне навантаження.

Шаруваті – текстоліт, склотекстоліт, гетинакс, ДВП, ДСП та ін.