Fémek technológiája 2003. MECHANIKAI TECHNOLÓGIA ÉS ANYAGSZERKEZETTANI TANSZÉK dr. Németh Árpád [email protected]Kerámiák és Kerámiák és kompozitok kompozitok (gyakorlati el (gyakorlati elokész szíto) Kerámiák • A kerámia a görög (kiégetett) szóból ered. Egykor kizárólag az agyagból, (AI 2 O 3 .2SiO 2 .2H 2 O)-kaolinból (porcelánföld) kialakított, majd kiégetett cserépporcelán tárgyakat értették kerámia alatt. Az égetett anyag megjelenése az i.e. 12-11 évezredre tekint vissza • Az ember által készített „nagyteljesítményu kerámiák” szervetlen, nem fémesen viselkedo anyagok (nincs villamos ellenállás és ridegek) • Atomi kötésük „eros”: ionos vagy kovalens A kerámiák osztályozása • Egyatomosak Grafit, Gyémánt, Szilicium, germánium egykristályok (félvezetok) Vegyületkerámiák: Oxidok Al 2 O 3 , ZrO 2 , ThO 2 … Karbidok SiC, TiC, …. Nitridek TiN, Si 3 N 4, AlN, Karbonitridek Hidrátok: cement, beton Boridok: BN stb A muszaki kerámiák jellemzoi kis suruség az esetek többségében nagy olvadáspont nagy rugalmassági határ nagy keménység nagy kopásállóság nagy nyomószilárdság nagyfokú kémiai stabilitás nagy melegszilárdság, nagy korrózióállóság nagy villamos ellenállás 10 7 -10 16 Ω m, jól polarizálhatók, nagy dielektromos állandó (ε =50-80) és ugyanakkor ridegség, törékenység mikrorepedések jelenléte kis hosokkállóság nehéz gyárthatóság, viszonylag magas ár
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
1
Fémek technológiája 2003.
MECHANIKAI TECHNOLÓGIA ÉS ANYAGSZERKEZETTANI TANSZÉK
Kerámiák és Kerámiák és kompozitokkompozitok(gyakorlati el(gyakorlati elookkéészszííttoo))
Kerámiák
• A kerámia a görög (kiégetett) szóból ered. Egykor kizárólag az agyagból, (AI2O3.2SiO2.2H2O)-kaolinból (porcelánföld) kialakított, majd kiégetett cserépporcelán tárgyakat értették kerámia alatt. Az égetett anyag megjelenése az i.e. 12-11 évezredre tekint vissza
• Az ember által készített „nagyteljesítményu kerámiák” szervetlen, nem fémesen viselkedo anyagok (nincs villamos ellenállás és ridegek)
A muszaki kerámiák jellemzoikis suruség az esetek többségében nagy olvadáspont nagy rugalmassági határ nagy keménység nagy kopásállóság nagy nyomószilárdság nagyfokú kémiai stabilitás nagy melegszilárdság, nagy korrózióállóság nagy villamos ellenállás 107-1016 Ω m, jól polarizálhatók, nagy dielektromos állandó (ε =50-80)
és ugyanakkor ridegség, törékenység mikrorepedések jelenléte kis hosokkállóság nehéz gyárthatóság, viszonylag magas ár
KompozitokKét vagy több anyag elonyös tulajdonságainak társítására létrehozott anyagok
(egyik legosibb a vályog: agyag-szalmatörmelék----mátrix és erosítoanyag----hoszigetelo, erosíto és könnyítoanyag ugyancsak kompozit a beton és a vasbeton ma csúcson a C-C szén-szén kompozit pl. fék)
Mátrix: körülfogja ez erosítoanyagot, elosztja a terheléstErosítoanyag: foként ez viseli a terhetÁtmeneti réteg vagy interfész:
kapcsolat az erosíto és az alapanyag között
Cél • szilárdságnövelés (alacsony, normál és magas
Korrózióálló acél Ni ötvözet Elektrodinamikus alakítás Rakéta hajtómûvek
Mo, Ti, Nb Ni szuperötvözet Porkohászat
W Cu Olvadék infiltráció Elektronikai érintkezõk
Nb rost Ni, Cu, Ag Nb rostok beágyazása Cu, Ni vagy Ag mátrixba olvadt Sn fürdõben áthúzva Nb3Sn felületi réteg kialakulásával
Szupravezetõk
Kerámia (szál)-fém kompozitok l.E r õ s í t õ s z á l M á t r i x E l õ á l l í t á s i m ó d F e l h a s z n á l á s i t e r ü l e t
S i C b e v o n a t ú B
A l P o r k o h á s z a t , d i f f ú z i ó s k ö t é s a k o m p o z i t s z ö v e t é s a T i l e m e z k ö z ö t t
T u r b i n a l a p á t o k
C ( g r a f i t , a m o r f k a r b o n )
N i / C o , a l u m í n i u m - o x i d
N i v a g y C o b e v o n a t ú C s z á l a k ; Ö s s z e k e v e r v e N i - C o - A l p o r r a l ; m e l e g s a j t o l á s
C ( T i - , Z r - , H f -b o r i d b e v o n a t t a l )
A l v a g y A l ö t v .- M g , P b , S n , C u , Z n
I n f i l t r á l á s
C A l ö t v ö z e t s t a b i l k a r b i d o t t a r t . A l a k í t h a t ó ö t v : T i é s Z r
I n f i l t r á l á s
S i C W m a g s z á l l a l
A l - C u ö t v ö z e t A s z á l k ö t e g e k b e v o n á s a C u - v a l ; a C u b e v o n a t ú s z á l a k á t h ú z á s a
A l o l v a d é k b a n
C M g v a g y M g ö t v ö z e t e k
F o l y a d é k i n f i l t r á l á s s a l . A z ö m l e d é k k i s m e n n y i s é g û
m a g n é z i u m n i t r i d e t t a r t a l m a z , e z n e d v e s í t i a s z á l a t
T u r b i n a f o r g ó r é s z l a p á t o k , p á n c é l l e m e z e k
S i C B e v a g y ö t v ö z e t e i ( C a , W , M o , F e , C o , N i , C r , S i , C u , M g , Z r ö t v ö z õ v e l )
A s z á l a k v á k u u m im p r e g n á l á s a o l v a d t B e - m a l v a g y a B e
p l a z m a s z ó r á s á v a l
Û r h a j ó z á s é s n u k l e á r i s t e c h n i k a .
B + r o z s d a -m e n t e s a c é l ; B o r s i c + M o s z á l a k
A l , T i I m p r e g n á l á s , s z ó r á s s t b . ; a n a g y s z í v ó s s á g é s a r i d e g s z á l a k k o m b i n á c i ó j a
Û r h a j ó z á s
S i C T i v a g y T i- 3 A l-2 . 5 V ö t v ö z e t
A z e r õ s í t õ é s m á t r i x a n y a g ú l e m e z e k ö s s z e s a j t o l á s a m e l e g e n . A S iC s z á l a k Z r d i f f u z i ó - z á r ó r é t e g g e l b e v o n t a k
K o m p r e s s z o r l a p á t o k , r e p ü l õ e s z k ö z ö k b o r í t á s a
N b - , T a - , é s W k a r b i d o k
N i - C o é s F e - C r ö t v ö z e t e k
I r á n y í t o t t d e r m e s z t é s Û r h a j ó z á s
S i C 0 , 0 1 -2 0 % s z a b a d k a r b o n n a l
C r - a l a p ú ö t v ö z e t e k P o r k o h á s z a t ; a s z a b a d k a r b o n a C r - m a l r e a k c i ó b a l é p v e k a r b i d o t a l k o t , e z t o v á b b e r õ s í t
N a g y s z i l á r d s á g ú , h õ á l l ó a n y a g . R a k é t a o r r o k , t u r b i n a l a p á t o k é s s z á r n y a k
S i C 0 , 0 1 -3 0 % s z a b a d k a r b o n n a l
C o v a g y C o - a l a p ú ö t v ö z e t e k
P o r k o h á s z a t v a g y a z o l v a d é k im p r e g n á l á s a ; a k a r b i d s z á l a k é s a C o m á t r i x k ö z ö t t
N a g y s z i l á r d s á g ú , h õ á l l ó a n y a g . R a k é t a o r r o k , t u r b i n a l a p á t o k é s s z á r n y a k
Kerámia (szál)-fém kompozitok ll.Erosítoszál Mátrix Eloállítási mód Felhasználási terület
SiC 0,01-20% szabad karbonnal
Mo-alapú ötvözetek Porkohászat Nagyszilárdságú, hoálló anyag. Rakétaorrok, turbinalapátok és szárnyak
C karbid bevonattal
Ni vagy Ni ötvözetek
Olvadék impregnálás Repüléstechnika
B Cu-Ti-Sn ötvözet Folyékony fázisú szinterelés Forgácsoló szerszámok C Bronz Különbözo eljárások Csapágyanyagok C Cu ötvözet Porkohászat; a szálak
összekeverése Cu iszappal és 2% Ti vagy Cr alapú karbid porral
Nagyszilárdságú elektromos vezeto anyag.
C Ti-borid bevonattal
Al, Cu, Sn, Pb, Ag, Zn, és Mg
A mátrix Ti és B ötvözoket tartalmaz megakadályozza a TiB
bevonatok tönkremenetelét
Repüléstechnika
C Ni bevonattal
A Ni-nél alacsonyabb olvadáspontú fémek
Folyadék impregnálással.
C SiO2+SiC
bevonattal
Al, Mg, Ti és Ni Folyadék impregnálással, porkohászat
Ti-, Ta-, és W monokarbidok
Al, Al-Si ötv. Ag vagy Ag-ötv. Cu vagy Cu-ötv.
Folyadék impregnálással. Kopásálló anyagok
β-SiC Ag vagy Ag-ötv. Elektromos vezetok, érintkezok
C Si Porkohászat Abraziv anyagok SiCw Al C TiB bevonattal
Mg, Pb, Zn, Cu, Al Folyadék impregnálással
5
Kerámia (szál)-fém kompozitok lll.E r õ s í t õ s z á l M á trix Elõál l í tás i m ó d Fe lhaszná lás i t erü le t
A l2O 3 , S i C ,
A l oxyni t r id
A l-C u ö t v ö z e t Az o lvad t má t r i x é s a s zá l ak ö s szekeve ré se . A szá l ak a s zem cseha tá r részeken á tm e n n e k
A l2O 3 A l-L i ö tvöze t Á titatás 1 -8 % L i tartalm ú ö t v ö z e t t e l a z A l2O 3 , s zá l é s a L i
közö t t r eakc ió l é t re jöhe t
A l2O 3 -S iO 2
Y A l2O 3
A l, A l-Z n ö t v ö z e t O lvadék impregná lá s , po rkohásza t s t b .
R e p ü l é s t e c h n i k a
N i b e v o n a t ú ü v e g k e r á m i a szá lak
A l P o r k o h á s z a t C s ú s z ó e l e m e k
A l2O 3
fo lyam a tos és po l ik r i s tá lyos
M g v a g y M g - ö t v ö z e t
O lvadékos im p r e g n á l á s Turb ina lapá tok , t enge lyek
C , B , üveg , ke rám ia és fém szá lak
M g ö tvöze t ek P o r k o h á s z a t ; a k o m p o z i t k é t k ü l ö n b ö z õ M g ötv . fáz is t
tar talm az
Szé l e skörû f e lhaszná lá s
F é m b e v o n a t ú üvegszá l ak
B e , F e , T i , A l é s S n A fém b e v o n a t ú s zá lvagda lékoka t ö s szekeve r ik a
üveg ros tokka l é s f émpor ra l ; m e legen sa j to l ják
Tar tós gépa lka t részek , s u r l ó d ó e l e m e k
Ü v e g s z á l a k P b Im p r e g n á l á s , A k k u m u l á t o r l e m e z e k , c sapágyanyagok , hangsz ige t e lõk