Применение керамики и композитов в машиностроении
жүктеу/скачать 1,19 Mb.
|
|
ПРИМЕНЕНИЕ КЕРАМИКИ И КОМПОЗИТОВ В МАШИНОСТРОЕНИИ Аннотация В статье рассмотрен вопрос о замещении традиционных материалов в машиностроении. Изучена структура применения керамики и композитов, проведена сравнительная характеристика с часто используемыми материалами, выявлен перечень достоинств и недостатков, а также проанализирована рациональность применения в машиностроении. Ключевые слова: Жесткость, прочность, надежность, керамика, композиты. Согласно исследованиям, использование в машиностроении новых материалов позволяет существенно экономить средства, как за счет снижения расхода дорогостоящих ресурсов (титана, вольфрама, тантала, хрома и т.д.), так и благодаря эксплуатационным характеристикам, приобретаемым узлами и деталями, выполненными из керамики и композитов. Исследование, проведенное Национальным бюро стандартов США, показало, что использование керамических материалов позволило к 2000 г. осуществить экономию ресурсов страны в размере более 3 млрд долл. Ожидаемая экономия была достигнута, прежде всего, за счет использования транспортных двигателей с деталями из керамических материалов, керамических материалов для обработки резанием и оптокерамики для передачи информации. Помимо прямой экономии применение керамических материалов позволит снизить расход дорогих и дефицитных металлов: титана и тантала в конденсаторах, вольфрама и кобальта в режущих инструментах, кобальта, хрома и никеля в тепловых двигателях. Использование керамических и композитных материалов в машиностроении постоянно расширяется. Они применяются при изготовлении дизельных и газотурбинных двигателей, для производства элементов теплозащиты космических кораблей, особо точных гироскопов, оснастки горячего деформирования металлов, подшипников, уплотнительных колец и плунжеров, режущего инструмента, постоянных магнитов и многих других деталей и узлов. Многообразие физико-механических характеристик и химического состава позволяет создавать материалы с заранее рассчитанными свойствами. Однако практически все из них обладают общими свойствами, показатели которых превышают свойства любых сталей. Несмотря на меньшую плотность, чем у жаропрочных материалов, они могут использоваться при значительно более высоких температурных режимах – 1600-2500°С (показатель вольфрама - 1800°С, молибдена - 1500°С, а жаропрочных сталей – 800-1200°С). Их твердость близка к твердости алмаза, кроме того, такие материалы обладают высокой химической стойкостью и отличными диэлектрическими характеристиками. При температурах, превышающих 1 000°С, даже супер сплавы теряют сопротивление ползучести, керамике и композитам это не угрожает, при этом не падают показатели прочности. Прочность, сопротивляемость тепловому воздействию и, в особенной степени, надежность композиционных и керамических материалов превосходит показатели любых других, традиционно используемых в машиностроении. Предел их выносливости и временное сопротивление на 50-100% выше характеристик обычных сплавов, значительно выше показатели удельной прочности и модули упругости, понижена склонность к трещинообразованию. Применение композитов снижает материалоемкость и увеличивает жесткость конструкций. К ерамическая технология не предусматривает механической обработки, изделия выпускаются в практически готовом виде, допуская ультразвуковую, лазерную и электрохимическую обработку. Этот фактор увеличивает прочность и жесткость деталей и узлов, а защитные покрытия устраняют мельчайшие дефекты поверхности, повышая срок их использования и эксплуатационные свойства. жүктеу/скачать 1,19 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|