Композиционные материалы с алюминиевой матрицей

Промышленное применение нашли композиционные материалы на ос­нове алюминия, упрочненные частицами А1₂0₃. Их получают методами по­рошковой металлургии прессования алюминиевой пудры с последующим

спеканием (САП). Частицы пудры имеют форму чешуек толщиной «1 мкм. Размеры частиц по длине и ширине мало отличаются друг от друга. Оксид­ная пленка на поверхности частиц имеет толщину 0,01—0,1 мкм. Уменьше­ние размеров частиц пудры увеличивает их общую поверхность и содержа­ние оксидов алюминия (табл. 10.1).

Таблица 10.1. Характеристика частиц алюминиевой пудры

Механические свойства САП, полученных из алюминиевой пудры раз­личных марок, представлены в табл. 10.2.

Таблица 10.2. Механические свойства САП при 20 °С

Д20 — в состоянии после закалки с температурой (535 ± 5) °С и последующего старения при 180 °С, 124 ч При комнатной температуре механические свойства САП ниже свойств высо­копрочных алюминиевых сплавов (Д20).

Преимущества САП отчетливо проявляются при температурах выше 300 °С, при которых алюминиевые сплавы разупрочняются. Дисперсно-упрочненные сплавы сохраняют эффект упрочнения вплоть до темпера­туры 0,8 Т_пл в результате термодинамической стабильности упрочняю­щих частиц. Кислород не растворяется в алюминии, и диффузионное взаимодействие между частицами А1₂0₃ через алюминиевую матрицу не происходит. Упрочняющие частицы имеют стабильные размеры и устой­чивое взаимное расположение. При 500 °С деформируемые сплавы Д19, Д20 имеют прочность в пределах 1—5 МПа, в то время как, прочность САП-1 <т„ = 80 МПа, САП-2 а_в = 90 МПа, САП-3 ст_в = 120 МПа. Физиче­ские свойства САП — электропроводимость, теплопроводимость и ко­эффициент термического расширения — связаны линейной зависимо­стью с содержанием А1₂0₃, и их значения уменьшаются по мере его по­вышения. Тем не менее электропроводность и теплопроводимость сплава САП-3 выше, чем у стандартных алюминиевых сплавов (Д19, Д20), и составляет 70—75% от соответствующих значений технического алюминия.

Сплавы САП удовлетворительно деформируются в горячем состоянии, а сплавы САП-1 — ив холодном. САП легко обрабатываются резанием, удрв-летворительно свариваются аргонодуговой и контактной сваркой.

Из САП выпускают полуфабрикаты в виде листов, профилей, труб, фольги. Детали из САП работают при 300—500 °С и чаще это лопатки ком­прессоров, лопатки вентиляторов и турбин, поршневые штоки. Листы из САП используют для изготовления деталей обшивок гондол и жалюзи, рабо­тающих в зоне выхлопа силовых установок.