Магнийлік матрица негізіндегі металл композиттердің қасиеттері

E/(yg),
 10
3
км 
650 
t, °C 
Сурет 10.5. Материалдың меншікті беріктігі (а) мен меншікті қатаңдығының (б) температураға 
тəуелділігі: 
1 - B—Al; 2 - УВ — Mg; 3 - B-Ti; 4 - УВ-Al; 5 - SiC-Ti; 
6
- Ti; 7 - Al; 
8 - ОТ-беріктілігі жоғары болат композит; ОТ – оттекті талшық 
соққы энергиясын жұтады. Үшөлшемді талшықты құрылыммен қамтамасыз етілетін, 
қалыңдық бойынша нығайту қабаттарға бөлінудің алдын алады жəне жарықтардың таралуын 
шектейді. 
МКМ кемшіліктеріне олардың салыстырмалы жоғары құны мен дайындаудың қиындығы 
жатады. Қазіргі таңда МКМ құны ПКМ-дан бірнеше есеге көп. Технологияны жетілдіру МКМ 
өзіндік құнын арзандатуға мүмкіндік береді, ал олардың бірегей қасиеттері оларды 
конструкциялар қатарында таптырмайтын етеді. 
а
в
, МПа 
Бор талшық, % (көл.) 
а
 
Е,
 ГПа 
Бор талшық, % (көл.) 
б
 
Сурет 10.6. Боралюминий композиттің нығайту осінің бойлық (1) жəне көлденең (2) уақыттық 
кедергісі (а) мен серпімділік модулінің (б) бор талшықтарының көлемді мөлшеріне тəуелділігі 
382 

Авиациялық жəне зымыран-ғарыштық техникада бор талшықты композиттерді 
айтарлықтай кең қолданады. Борпластик жəне боралюминийден жасалған бұйымдарды 
Lockheed, Boeing, GeneralDynamics сияқты ірі фирмалар қолданады. Борпластик жəне бор-
алюминийден көлденең жəне тік стабилизаторлар, тұтқалар, ұшақтың артқы қанаттануын, 
лонжерондарды, бұрамалардың қалақшаларын, қанаттардың көмкермелерін жəне басқаларды 
дайындайды. МКМ қолдану аясы үздіксіз кеңеюде. Көптеген жауапты бұйымдардың 
техникалық сипаттамаларын жақсартудан басқа, МКМ қолдану массаның 20...30%-дық 
үнемделуін қамтамасыз етеді. Заманауи Al—Li қоспалары бұл көрсеткіштің 10.15 % 
деңгейіне ие (10.7 сурет). Титан қоспаларымен салыстырғанда боралюминий бұйымдары 
массаны 30.40% төмендетеді, 500 °С-ге дейін қыздырғанда айтарлықтай жоғары, ұзақ жəне 
қажуға беріктікті қамтамасыз етеді. Боралюминийді зымыран-ғарыштық техникада қолдану 
аса нəтижелі. «Атлас» зымыраны, «Аполлон», «Шаттл» ғарыштық кемелері үшін ірі 
бұйымдарды жасау үшін оларды қолдану олардың массасын 20.50 % төмендетуге мүмкіндік 
берді. Бұл, өз кезегінде, пайдалы жүктемені ұлғайтты, ал əскери ұшақтар үшін – ұшу 
қашықтығын, қарулану көлемін жəне т.б. ұлғайтты. F-15 жойғышының ұшу массасын 6 %-ға, 
немесе шамамен 1 100 кг-ға кеміту ұшу қашықтығын 15 %-ға ұлғайтады. Toyota (Жапония) 
фирмасы көлікқұрылыс бұйымдары үшін МКМ жасады. Алюминийді түрлі ара қатынасымен 
алюминий (Al
2
O
3
) жəне кремний (SiO
2
) оксидінің қысқа талшықтарының қоспасымен 
нығайтты (диаметр 3 мкм жəне ұзындығы 10 мкм) Al
2
O
3 
талшықтарының массалық үлесін 
арттырғанда беріктік мен серпімділік модулі артады, SiO
2 
талшықтарының үлесі артқанда 
тозуға төзімділік артады. Бұл материалды поршень қаптамасын дайындау үшін никель 
қоспаларының орнына қолданды, ол қозғалтқыштың жану камерасындағы температураны 
жəне оның қуатын арттыруға мүмкіндік берді. Поршеньдердің тозуға төзімділігін арттыру 
есебінен автокөліктің жүріп өткен жолын 300 мың км-ге дейін ұзартты. Мұндай МКМ өндіру, 
жапон мамандарының пікірінше, келесі буынның өнеркəсіптік технологиясын ашады. 
Ұшқыш аппараттардың массасын үнемдеу мақсатымен материалды дұрыс таңдау 
анықтаушы рөлді атқарады. Құрылымның құны 
Сурет 10.7. Әртүрлі құрылыс материалдарын 
қолдану кезіндегі авиағарыштық 
құрылымдардың массаларын потенциалды 
үнемдеу: 
1, 2 — алюминий қоспалар; 3 — титан 
қоспалар (Ti-10Al-2V-Fe); 4 — Al — Li 
қоспасы; 5 — ұнтақ материалдар; 
6 — металл композиттер 
383 

əскери ұшақтар үшін 40 %, сауда үшін – 68 %, ғарыш аппараттары үшін – 19 %, «Шаттл» 
типті орбиталы ғарыш кемесі үшін – 50 % құрайды. Ғарыштық техникада массаны үнемдеуді 
ұшыру санын ескере отырып, 1 кг массаны орбитаға шығару құны арқылы бағалау 
қабылданған. Бастапқы массаның жер маңы орбитасына жеткізілген массаға қатынасы 100 : 1 
болатынын ескерсек, бұл мөлшер 30 мың долл./кг болуы мүмкін. 
«Шаттл» ғарыштық кемесінің құрылысында композиттерді қолдану массаны 1 402 кг-ға 
төмендетуге мүмкіндік берді, соның ішінде борпластик қоладу арқылы 410 кг жəне 
боралюминиймен 82 кг. Массаны осылай үнемдеу кемені орбитаға шығарудың шығынын 
бірнеше миллион долларға азайтуға мүмкіндік берді, бұл осы материалдардан тұратын 
конструкциялардың элементтерінің құнына шығынның орнын алдын ала толтырады. 

жүктеу/скачать 8,95 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: