Типові армирующие елементи

Типовими матричними матеріалами служать неорганічному-ські оксиди металів, наприклад окису алюмінію, хрому або цирконію. Настільки ж успішно в якості керамічних наповни-телей можуть застосовуватися і такі досить тугоплавкі ма-теріали, як складні оксиди, нітриди, карбіди, силіциди та інтерметалліді. Як армуючі елементів з успе-хом застосовують дротові сітки, гофровані смужки або різні тягнені метали.

Металеві армирующие елементи виконують ряд сле-дмуть важливих функцій:

1) з'єднують керамічне покриття з металевою основою (армуючі елементи зв'язуються з основою механічного-ським шляхом);

2) в значній мірі сприймають на себе термічні напруги, що виникають внаслідок неоднакового теплового розширення основи і покриття;

3) розподіляють термічні і механічні напруги паралельно і перпендикулярно поверхні, оберігаючи тим самим покриття від катастрофічного руйнування;

4) обмежують і направляють поширення тріщин в кераміці;

5) пов'язують між собою растрескавшиеся ділянки і пре-перешкоджає руйнуванню покриття.

Товщина покриттів, армованих гофрованими смужка ми, доходить до 76.2 мм. Зазвичай металеві смуги получа-ються прокаткою дроту або нарізаються з фольги. Цим смугах надають майже напівсинусоїдальної форму. Гофре-рова смуга має короткі плоскі ділянки між гріб-нями для спрощення її кріплення з металевою основою за допомогою точкового зварювання. Застосовуються смуги товщиною 0,25-0,5 мм, шириною близько 3 мм і різної довжини. Висота гребеня змінюється відповідно до товщини покриття, необ-ходимо в кожному конкретному випадку, а відстань між ними складає 4,0, 7,9 і 12,7 мм. Гофровані смужки можна робити з будь-якого металу, що зварюється. Крім малоугле-родістой і нержавіючої сталі в цих цілях досліджувалися тугоплавкі метали (молібден, тантал, ніобій і вольфрам).

Були проведені випробування покриття з двоокису цирконію, стабілізованого окисом кальцію. В якості сполучного поль-зовались кремнефтористоводородной кислотою. Покриття було армовано гофрованої танталовой смугою шириною 3,2 мм і товщиною 0,25 мм. Загальна товщина покриття становила 6,35 мм. Випробування проводилися при температурах понад 2600 ° С, причому покриття витримувало багаторазові цикли на-Гревьє і охолодження загальною тривалістю понад 1 годину. Температурний градієнт становив близько 6 град на 0,1% товщини при температурі на поверхні понад 2600 ° С.

Покриття товщиною 6,35 мм з двоокису цирконію з добав-кою фосфату в якості сполучного, армоване гофровані-ної смужкою з молібденового сплаву шириною 3,2 мм і товщиною 0,25 мм, показало в струмені плазми, оточуючої поверх-ність, перепад температури 1 260 ° С. Якщо зовнішня сторона при сталому режимі нагрівалася до 2300 ° С, то внутрішня поверхня покриття мала температуру лише 1040 ° С. Це покриття було випробувано на термостійкість при охолодженні від температури 2300 до 538 ° С зі швидкістю 343 град / сек і від 538 ° С до кімнатної температури з дещо меншою швидкістю. Як і криті витримало сім таких циклів.

Успішно застосовувалися для армування керамічних по-критий і металеві стільники. В якості матриці з сотами з інконель і платини брали двоокису цирконію і торію і окис алюмінію. Дуже хорошим покриттям при температурі близько 430 ° С виявилася композиція з окису алюмінію з добавкою сполучного, частково наповнена волокнистих ізоляційним матеріалом і армована сотами з інконель, скріпленими з металевою основою. Така композиція товщиною 12,7 мм мала температурний градієнт 760 ° С, коли температура нагре-тій поверхні складає 1650 ° С. Хімічно зв'язана двоокис цирконію, армована платиновими сотами з відпо-ствующими розмірами вічок, виявила відмінну термост-кістка при роботі в області температур близько 2300 ° С.

Керамічні вироби. Існує два основних способи виготовлення керамічних виробів, армованих металеві-ськими волокнами, - гаряче пресування і шлікерного лиття. Як і тортури виготовити ці композиції холодним пресуванням і спіканням успіхом не увінчалися. Металеві волокна, бу-Дучі щодо жорсткими, не дозволяють керамічної пудрі ущільнюватися рівномірно. До того ж волокна, що деформуються при холодному пресуванні, мають тенденцію до пружного після-дії після зняття тиску, що в подальшому призводить до утворення дефектів ущільнення.

Гаряче пресування забезпечує «ненапряженное» перебуваючи-ня композиції при температурі спікання. Цей спосіб зводиться до пресування суміші керамічного порошку з металевими волокнами під тиском від 140 до 350 кг / см2 і подальшій витримці при температурі спікання до максимального ущільненням-ня кераміки. У процесі гарячого пресування волокна рас-покладаються в площинах, перпендикулярних напрямку усі-лія пресування, але в самих цих площинах вони орієнтуються довільно.

Серйозна труднощі, пов'язана зі способом гарячого прес-ження, полягає в необхідності забезпечення гарного перемішування керамічного порошку з металевими по-Локня. Саме хороше перемішування досягається, по-види-мому, при деякому своєрідному способі утряски, яка виходить в змішувачі типу подвійного конуса або в змішувачі зі здвоєним барабаном. У змішувачах змінного дії, наприклад в кульових млинах або барабанних змішувачах, відбувається розшарування суміші і перепутиваніе волокон. Довжина волокна, мабуть, робить помітний вплив на ступінь агломерирования волокон: чим коротше волокна, тим менше ступінь агломерації. Однак при виборі довжини волокна необхідно мати на увазі, що відношення довжини волокна до його діаметра має становити не менше 20: 1, оскільки саме така величина, як встановлено, є оптимальною при армуванні волок-нами.

Шлікерної відливанням керамічної матриці користуються в даний час в меншій мірі, ніж гарячим пресуванням.

Однак цей спосіб досить перспективний при виготовленні когось позицій з більшою концентрацією армирующего металевого волокна і великих виробів складної форми, коли необхідно здешевити їх виробництво.

Існують дві вигідні різновиди шликерного лиття. Перша з них полягає в змішуванні нарізаних левих волокон з керамічної суспензією і заливці цієї суміші в гіпсову форму з наступними операціями сушки і випалу композицій. Однак застосування цього способу огра-нічівается тим, що ввести нарізані волокна в суспензію без утворення грудок вдається тільки до 5% за обсягом. Так, при достатньому вмісті твердої речовини в суспензії (око-ло 80% за вагою) концентрація волокна в обпаленої когось позиції обмежується приблизно 20% за обсягом. Крім того, цей спосіб, подібно гарячому пресуванню, передбачати кість застосування тільки нарізаних волокон. Треба відзначити, що па частку нарізаних волокон падає велика частина загальних рас-ходів по виготовленню композиції, армованої металеві-ським волокном. Звичайна вартість молібденових волокон довжиною від 3,2 до 12,7 мм становить близько 3,3 дол. За 1 кг дроту діаметром 250 км і до 330 дол. Для дроту діаметром 25 мк.