1. Моя освіта – реферати, конспекти, доповіді
  2. Фізика
  3. Жароміцні матеріали

Жароміцні матеріали

Багато відкриттів в матеріалознавстві було зроблено в XX cт. Особлива увага приділялася створенню жароміцних матеріалів. У 1946 році в одному з дослідних інститутів Швейцарії вирішили отримати безпористого матеріал з дуже дрібного алюмінієвого порошку.

САП – спечена алюмінієва пудра

Порошок спресували, нагріли і піддали екструзії (видавлювання через отвір – на зразок того, як видавлюють крем з кулінарного шприца). На вигляд прутки з отриманого матеріалу (його назвали САП – спечена алюмінієва пудра) нічим не відрізнялися від звичайних алюмінієвих прутків.

Механічні властивості Сапа

Коли стали досліджувати механічні властивості Сапа, виявилося, що вони далеко не звичайні.

При кімнатній температурі міцність Сапа була вище, ніж у чистого алюмінію, приблизно в два рази. Це не дивно – багато алюмінієві сплави мають більш високу міцність. Але ось при підвищених температурах почалися дива. Якщо чистий алюміній і його сплави різко разупрочняется при температурах вище 600 К, то САП залишався міцним до 900 К. При 800-900 К він був в десятки разів міцніше за звичайне алюмінію (при 850 К його міцність дорівнювала міцності алюмінію при кімнатній температурі). Цей факт засвідчив, що знайдений новий перспективний шлях вирішення проблеми жароміцності.

Створення жароміцних матеріалів, тобто матеріалів, здатних витримувати досить великі навантаження при високих температурах, (докладніше: Яка температура плавлення матеріалів) є однією з найбільш важливих і складних завдань матеріалознавства.

САП – це дуже жароміцний матеріал, тому що він зберігає високу міцність при (0,9 – 0,95) Т пл. Раніше такі матеріали не були відомі.

Механізм отримання жароміцності

Який механізм отримання жароміцності у алюмінію, отриманого з порошку?

Справа в тому, що кожна порошинка алюмінію завжди покрита тонкою щільною оболонкою дуже твердого оксиду алюмінію А1203, що має температуру плавлення 2310 К. Під оболонкою алюміній починає плавитися при 940 К, але оболонка залишається цілою і не дозволяє порошинки злитися разом, тобто оплавитися. Тільки якщо нагріти порошок до 1400 К – розширився від сильного перегріву рідкий алюміній розірве оксидну оболонку і порошок розплавиться повністю. Можна того ж ефекту домогтися і при більш низьких температурах, але для цього необхідно порошинки здавити, щоб допомогти розплавленого металу зруйнувати поверхневу оболонку.

Щоб спрацьовував механізм зміцнення частинками, вони повинні бути дуже дрібними. Для отримання Сапа використовувався дуже дрібний порошок з характерним розміром в долі мікрометра, а при екструзії оксидні оболонки, що покривають порошинки, обов’язково руйнуються, дробляться, додатково подрібнюються. Тому саме частки А1203 призводять до різкого підвищення жароміцності.

Дрібні алюмінієві порошки самі себе упрочняют, причому, на відміну від відомих раніше дисперсно-твердіючих сплавів, у них зміцнюючі частки не розчиняються в матриці аж до температури плавлення і тому ефективно перешкоджають руху дислокацій, (докладніше: Дефекти кристалічних рещеток), навіть при предплавільних температурах . Найдрібніші оксидні частинки забезпечують Сапу незвичайні властивості, перетворюючи його в жароміцний матеріал.

ПОДІЛИТИСЯ: