Қазақстан Республикасының Білім және ғылым министрлігі Қарағанды мемлекеттік  техникалық университеті       Бекітемін   Бірінші проректор              _____________Исағұлов А.З.                                                                                   «____» _________ 2014 ж.       ОҚЫТУШЫ ПӘНІНІҢ ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК КЕШЕНІ     «Композициялық материалдардың өндеу технологиясы және теориясы» пәні бойынша 050710   —  «Материалтану және жаңа материалдар технологиясы» мамандығының студенттері үшін   Машинажасау факультеті ММ және Н кафедрасы 2014 ж.

Оқытушы пәнінің оқу-әдістемелік кешенін әзірлеген: т.ғ.к., доц. Кипнис Л.С., аға оқытушы Медведева И.Е., инженер Смағұлова Ж.Б.         ММ және Н кафедра отырысында талқыланған   №   _______ хаттама  «____»______________200___ ж.   Кафедра меңгерушісі Куликов В.Ю. «____»____________200___ ж.       Машина жасау факультеттің оқу-әдістемелік бюросымен мақұлданған   № ________ хаттама  «_____»_____________200___ ж.   Төрағасы Шеров К.Т.  «____»____________ 200___ ж.

1 Оқу жұмыс бағдарламасы

1.1 Оқытушы туралы мәліметтер және байланыстық ақпарат

 

ММ және Н кафедрасының т.ғ.к., доценті Кипнис Лев Семенович

ММ және Н кафедрасының аға оқытушысы Медведева Ирина Евгеньевна

ММ және Н кафедрасының инженері Смағұлова Жұлдыз Болатқызы

ММ және Н  кафедрасы ҚарМТУ бас  корпусыныда (Б. Гүлзары 56),  313 аудиторияда орналасқан, байланыс телефоны 8(3212)565935 қос.124, электрондық адресі  mepikm@mail.ru

 

1.2 Пәннің еңбек сыйымдылығы

Семестр	Кредиттер саны	Сабақтардың түрі					СӨЖ сағат-тары-ның саны	Жалпы сағаттар саны	Бақылау түрі
		байланыс сағаттарының саны			ОСӨЖ сағатта-рының саны	сағат-тардың барлы-ғы
		дәрістер	практика-лық сабақтар	зертханалық сабақтар
6	3	30	—	15	45	90	45	135	Емтихан

 

1.3 Пәннің сипаттамасы

«Композициялық материалдардың өндеу технологиясы және теориясы» пәні «Физикалық материалтану», «Материалдардың физикалық», «Материалдардың механикалық қасиеттері», «Физикалық және коллоидтық химия» пәндердің базалық циклына кіреді. Бұл курс бағдарламасында негізгі теориялық және композициялық материалдардың өңдеу технологиясы туралы сұрақтар қарастырылған: нақтырақ айтқанда жаңа композициялық материалдар тәсілдерін жасау және оларды қолдану облыстары.

1.4 Пәннің мақсаты

«Композициялық материалдардың өндеу технологиясы және теориясы» пәні материалтану бойынша және шикізаттарды шығару өндіріс кезіндегі технологиялық өңдеу облысын, машина жасау және аспап жасау өндірісінде композициялық материалдарды (КМ) жасау және оларды қолдану облыстарын   мақсатын алға қояды.

 

1.5 Пәннің міндеттері

Пәннің міндеттері мынадай:

Берілген пәнді оқу нәтижесінде студенттер міндетті:

— құрылым арасындағы заңдылық өлшемге байланысын теориялық және тәжірибе түрінде оқып үйрену,  композициялық материалдардың технологиялық үрдіс факторларымен және қасиеттері туралы;

— машина жасау және аспап жасау өндірісіне арналған композициялық материалдарды өңдеуді дамыту жайлы тенденциялары туралы түсінікке ие болуға;

— берілген қасиеттер бойынша материалдарды алу мүмкіндігін анықтау;  шығын компонеттерді алудың негізгі технологиясы, композициялы материалдарды алу кезіндегі технология мен үрдісті қосарлау;

— композициялы материалдарды қолдану мүмкіндіктері және қолдану облыстары;  композициялы материалдардан өнімді алу технологиясының ерекшеліктері және оның қасиеттерін білуге;

— жаңа материалдарды ұтымды әдіспен алу;

— жоғарғы өнімділік технологиясын және үнемді есебін істей білуге;

— бір уақыттағы жоғарғы техникалық нәтижесі кезіндегі жетістікті физика-механикалық қасиетті алуға арналған композициялы материалдардың технологиялық үрдісін таңдаудағы практикалық дағдыларды меңгеруге.

 

1.6 Айрықша деректемелер

Берілген пәнді зерделеу үшін келесі пәндерді (бөлімдерді (тақырыптарды) көрсету арқылы) меңгеру қажет:

 

 

1.7 Тұрақты деректемелер

«Композициялық материалдардың өндеу технологиясы және теориясы» пәнін зерделеу кезінде алынған білімдер металдардың технологиясы, құю өңдірісінің технологиясы пісірілу процестерінің, даярламаларды механикалық өңдеу технологиясы пәндерді меңгеру барысында қолданылады.

 

 

 

 

 

 

 

1.8 Пәннің мазмұны

 

1.8.1 Сабақтардың түрлері бойынша пәннің мазмұны және олардың еңбек сыйымдылығы

 

1.9   Негізгі әдебиеттер тізімі

1. Композиционные    материалы: Справочник / Под  ред. Д. М. Карпиноса.   Киев:   Наукова  думка,   1985.
2. Композиционные материалы: Справочник / Под  ред. В. В. Васильева. М., Машиностроение, 1990.
3. Батышев А. И., Батышев А. А. Отливки из композиционных материалов. М., Машиностроение, 1990.
4. Затуловский С. С. и др. Литые композиционные материалы.  Киев, Техника, 1990.
5. Ефимов В. А. и др. Специальные способы литья. М., Машиностроение, 1991.
6. Рогачева Л. В. Материаловедение. М., Высшая школа, 2002.
7. Костиков В. И. Композиционные материалы на основе алюминиевых сплавов. М.: Интермет инжиниринг, 2000. .
8. Снежко А.  А.,   Костенко  Г.  Д., Ульшин   В.    И.   Формирование переходного   слоя   в  биметаллических   от­ливках   сталь-чугун //Литье     биме­таллических изделий. Киев: ИПЛ АН УССР,  1996.

 

 

 

 

1.10 Қосымша әдебиеттер тізімі

1. Лахтин Ю. М. Материаловедение. М., Высшая школа, 1990.
2. Баландин Г.Ф. Теория формирования отливки. М. МГТУ, 1998
3.  Направленное формирование свойств изделий машиностроения. М.: Машиностроение, 2005.

 

 

1.11 Студенттердің білімдерін бағалау критерийлері

Пән бойынша емтихан бағасы аралық бақылау (60% дейін) және қорытынды аттестаттау (емтихан) (40% дейін) бойынша үлгерімнің ең жоғары көрсеткіштерінің сомасы ретінде анықталады және кестеге сәйкес  100% дейін мәнді құрайды.

Әріптік жүйе бойынша бағалау	Баллдар	%-тік құрамы	Дәстүрлі  жүйе бойынша бағалау
А А-	4,0 3,67	95-100 90-94	Өте жақсы
В+ В В-	3,33 3,0 2,67	85-89 80-84 75-79	Жақсы
С+ С С- D+ D	2,33 2,0 1,67 1,33 1,0	70-74 65-69 60-64 55-59 50-54	Қанағаттанарлық
F Z	0 0	30-49 0-29	Қанағаттанарлықсыз

 

Аралық бақылау оқытудың 7-ші, 14-шы  апталарында жүргізіледі және бақылаудың келесі түрлерінен шыға отырып, ұйымдастырылады:

Бақылау түрі

%-тік құрамы

Оқытудың академиялық мерзімі, аптасы

Қорытынды, %

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

Келушілер саны

0,5

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

7

Дәрістер жазбалары

0,5

*

*

*

*

*

*

3

Зерт.жұмысты қорғау

2

*

*

*

*

*

*

*

14

Жазбаша жауап алу

15

*

*

30

СӨЖ

1

*

*

*

*

*

*

6

Емтихан

40

Барлығы (аттестация бойынша)

30

30

60

Барлығы

100

 

1.12 Саясаты және процедуралары

«Композициялық материалдардың өндеу технологиясы және теориясы» пәнін оқу кезінде келесі ережелерді сақтауды өтінеміз:

1 Сабаққа кешікпей келуді.

2 Дәлелді себепсіз сабақ босатпауды, ауырған жағдайда анықтама, ал басқа жағдайларда түсініктеме хат ұсынуды.

3 Студенттің міндетіне барлық сабақтарға қатысу кіреді.

4 Оқу процесінің күнтізбелік жоспарына сәйкес бақылаудың барлық түрлерін тапсыру.

5 Жіберілген практикалық және зертханалық сабақтар оқытушы белгілеген уақытта қайта тапсыру.

 

1.13 Пәннің оқу-әдістемелік қамтамасыз етілгендігі

Автордың аты-жөні	Оқу-әдістемелік әдебиеттердің атауы	Баспасы, шыққан жылы	Даналар саны
			кітапханада	кафедрада
Негізгі әдебиеттер
1.Под  ред. Карпиноса Д. М.	Композиционные материалы: Справочник	Киев:   Наукова  думка,   1985.	5	—
2. Под  ред. Васильева В. В.	Композиционные материалы: Справочник	М., Машиностроение, 1990.	10	—
3.Батышев. А. И.,  Батышев А. А..	Отливки из композиционных материалов	М., Машиностроение, 1990	3	—
4.Затуловский С. С. и др.	Литые композиционные материалы.	Киев, Техника, 1990.	4	—
5. Ефимов В. А. и др.	Специальные способы литья	М., Машиностроение, 1991	15	3
6. Рогачева Л. В.	Материаловедение.	М., Высшая школа, 2002.
77. Костиков В. И.	Композиционные материалы на основе алюминиевых сплавов	М.: Интермет инжиниринг, 2000	3	—
8. Снежко А.  А., Костенко  Г.  Д., Ульшин   В.    И	Формирование переходного   слоя   в  биметаллических   от­ливках   сталь-чугун //Литье     биме­таллических изделий.	Киев: ИНЛ АН УССР,   1996	3	—
Қосымша әдебиет
9. Лахтин Ю. М.	Материаловедение.	М., Высшая школа, 1990.	50	3
10. Баландин Г.Ф.	Теория формирования отливки.	М. МГТУ, 1998	3	—
11.	Направленное формирование свойств изделий машиностроения.	М., Машиностроение, 2005	2	—

 

2       Пән бойынша тапсырмаларды орындау және тапсыру кестесі

Бақылау түрі	Тапсырманың мақсаты және мазмұны	Ұсынылатын әдебиет	Орындалу ұзақтылығы	Бақылау түрі	Тапсыру мерзімі
№ 1 Зертханалық жұмыс	Тақырып бойынша білімді тереңдету	[1, 5, 10]	2 апта	ағымдағы	2-ші апта
СӨЖ бойынша есеп беру (1тақырып)	Тақырып бойынша білімді тереңдету	[1, 4, 7, 8]	1-3 апталар	ағымдағы	2-ші апта
№ 2 Зертханалық жұмыс	Тақырып бойынша білімді тереңдету	[1, 4, 5, 7]	4-6 апталар	ағымдағы	4-ші апта
СӨЖ бойынша есеп беру (1тақырып)	Тақырып бойынша білімді тереңдету	[1, 4, 10]	4 апта	ағымдағы	3-ші апта
№ 3 Зертханалық жұмыс	Тақырып бойынша білімді тереңдету	[1, 5, 10]	4 апта	ағымдағы	7-ші апта
Жазбаша сұрау	Тақырып бойынша білімді тереңдету	Барлық ұсынылатын әдебиеттер	2 біріккен сағаттар	аралық	7-ші апта
СӨЖ бойынша есеп беру (1тақырып)	Тақырып бойынша білімді тереңдету	[1, 4, 6, 9]	2 апта	ағымдағы	4-ші апта
№ 4 Зертханалық жұмыс	Тақырып бойынша білімді тереңдету	[1, 5, 9]	2 апта	ағымдағы	9 апта
СӨЖ бойынша есеп беру (2тақырып)	Тақырып бойынша білімді тереңдету	[1, 3, 4, 9]	7-8 апталар	ағымдағы	5-ші апта
№ 5 Зертханалық жұмыс	Тақырып бойынша білімді тереңдету	[1, 4, 5, 7]	4 апта	ағымдағы	11-ші апта
	Тақырып бойынша білімді тереңдету	[1-4]	9 апта	ағымдағы	9-шы апта
№ 6 Зертханалық жұмыс	Тақырып бойынша білімді тереңдету	[1, 5, 8]	2 апта	ағымдағы	13 апта
СӨЖ бойынша есеп беру (2тақырып)	Тақырып бойынша білімді тереңдету	[1-4]	3 апта	ағымдағы	11 апта
№ 7 Зертханалық жұмыс	Тақырып бойынша білімді тереңдету	[1-5]	4 апта	ағымдағы	14 апта
Жазбаша сұрау	Тақырып бойынша білімді тереңдету	Барлық ұсынылатын әдебиеттер	2 біріккен сағаттар	аралық	14 апта
Емтихан	Пән материалының  меңгерілу деңгейін тексеру	Негізгі және қосымша әдебиеттің жалпы тізімі	2 біріккен сағаттар	Қоры тынды	Сессия кезеңін- де

 

 

3 Дәрістердің қысқаша жазбасы

1 тақырып Пән және курс мазмұны (1 сағат)

 

Дәрістер жоспары

1. Пән және оның мазмұны.

2. Композициялы материалдарды алуға арналған компонеттер.

3. Композициялы материалдардың алу әдістері.

 

Машина жасау әдетті және арнайы бөлімдерінің дамуы ерекше қасиетті қоспалардың  өңделуін,олардың құрастырылуының және құймасының жаңа технологиясын дамытуды қажет етеді.Осындай қоспалардың қатарына химиялық әртурлі  компоненттердің олардың арасындағы бөлінудің айқын шегінің көлемді үйлесуімен құрастырылған  әр түрлі негізді композиционды материалдар жатады.Олар  ешбір компонентке тән емес қасиеттермен мінезделеді.

Композиттердің құрастырылуына пайдаланатын материалдардың диапазоны кең тараған.Осыдан  әр түрлі  композиттердің комбинациясы негізінде құрастырылған  композиция қасиеттерінің  кең көлемділігі де шығады.

Композитер  пайдаланатын   компонентке байланысты   полимерлі матрица негіздіндегі  композиттер өзімен  шыныпластиктер, көмірліпластиктер,боропластиктер,ағаш-қатпарлы пластиктер және т.б. білдіреді.Байланыстырушы ретінде эпоксидті,полиэфирлі,кремнийорганикалық және полиамидті смолалар пайдалынады.Полимерлі композиттер басқа материалдарменм салыстырғанда жоғары беріктігімен,қаттылығымен және тығыздығымен ерекшеленеді,және олар едәуір   технологиялы және техникада кең қолданысқа ие.Көміртекті- пластиктер  салыстырмалы беріктігі бойынша алюминийді және титаннан асады және жеңілберік конструкцияларының құрылысы үшін авиационды және ғарыш  техникада пайдаланылады.Полимерлі композиттер коррозияға  ұшырамайды сол себепті химиялық  өндірістің әртүрлі  бөлшектерінің,  агрегаттардың конструкцияларының құрылысында пайдаланылады.

Керамикалық композиттер кремний және бордың нитридтерініңборосиликатды шынылардың,көміртектің және басқа да материалдардың негізінде жасалады.Керамикалық материалдаржоғары берік, жоғарылатылған температурада тұрақтылығы жоғары,  төмен тығыздықты және коррозияға шыдамды екені белгілі, дегенмен, басқа тұрғыдан қарағанда,олар жоғары деңгейдегі сыңғыштыққа  және  жылулық соққыларға   сезгіштіктің жоғары деңгейімен мінезделеді.Композиттерде армирлейтін  элементтердің есебінен  соққылы тұтқырлығын жоғарылатуға  және  керамиканың  бағалы қасиеттерінің үйлесуіндегі  температураның  қауырт өзгерісіне шыдамдылығын көтерігу болады.

Металл матрицалы композиттер — әртүрлі элементтермен армирленген  аллюминий, магний, мыс, титан негізді металлдар немесе қоспалар.Металл матрицасы  пластикті матрицалармен  салыстырғанда  композиттің,  балқытудың барлық температурасына дейін беріктілік және серпінділік  қасиеттерін сақтай отырып , серпінділігі мен беріктігін   жоғарылатады.Осыдан басқа, металл композиттер вакуум, сәулелену, төмендетілген тұтанушылық  шарттарында да  жоғары   жұмыс қабілеттілікке ие.

Жасалу әдістері бойынша  сұйықты- және қаттыфазалы  әдістерімен, тұндыру- шандату әдістерімен, және комбинирлеген әдістермен  жсалаған  материалдарға бөлінеді.Қаттыфазалы  әдістерге пресстеу,штамптау, прокаттау, экструзия, соғу, жарылыспен қалыңдату,диффузионды  дәнекерлеу және т.б. жатады. Сұйықфазалы әдістерге   құйманың және сіңірудің кез келген түрі, «сулы» жинақтау, және  қорытпаның  бағытталған криталдауы жатады.

Құйылған  КМ  өздерінің қасиеттері бойынша басқа  қарапайым  құю және  деформацияланатын қорытпаларынан  асып  түсетіндіктен машина жасауда кең қолданысқа ие.Олар байланыстырушы материал болып табылатын  иілімді металл матрицадан, және  ұнтақ, талшық, жіп тәрізді  кристалл,жұқа жоңқа, гранулалар түрінде болатын қалыңдатушы  қоспадан және т.б. тұрады.   Металл матрица мен  қалыңдатқыш  қоспалар арасындағы байланыстар  КМ қасиеттерін анықтайды.

Жоғарылатылған температураларда алынған КМ құюдың механикалық қасиеттерінің анализі әдеттегі қорыпталармен салыстырғанда КМ-нің беріктік қасиеттерінің жақсарғандығын көрсетеді.

Металл матрицалы құйылған КМ-нің қолданысы едәуір жоғары температураларда жұмыс істеуге қабілетті және басқа қорыпталарға қарағанда төмен  тозуға ие берік және жеңіл  құралдарды алуға көмектеседі.Осындай КМ  аталған қасиетті қорытпаларды жасауға мүмкіндік береді,мысалыға,  құйма  кеңейтілуінің  анықталған  температуралы  коэфициенттіні.

Қазіргі таңда құйылған композиционды  материалдардың қолданысы әлі шектеулі,композиттер негізінде  аэроғарыштық және  әскери техниканың, автомобилдің  жабдықтарының  құйылған бөліктерінің дайындамаларын құрастыруға  пайдаланылады.Құйылған  композиттердің пайдалануы  қаналушы қасиеттерді жақсартуға,  бөлшектер массасын кішірейтуге,  беріктікті жақсартуға және  басқа да  мінездемелерді жақсартуға мүмкіндік береді.

 

СӨЖ-ге арналған бақылау тапсырмалары: (тақырып 1) [1, 4, 10]

1. Композициялылардың класына  жататын материалдар,олардың қолданылу  облысы.
2. Металлды емес композициялы  материалдар.
3. Композициялы  материалдардың және бөлшектердің  механикалық және  қаналушы мінездемелерінің  ерекшеліктері.

 

Дәріс 2 Композициялы материкалдардың  және бұйымдарының  классификациясы, технологиялық сызбалар және алу  (2 сағат)

 

Дәріс жоспары

1.Композициялы  материалдардың  классификациясының принциптері

2. Композиционды материалдардың  компоненттерінің орналасуы бойынша бөлу

3. Композиционды материалдардың   компоненттерінің табиғаты бойынша классификациясы.

 

Композиционды материалдардың   классификациясының негізіне  келесідей принциптер жатады:конструктивті (арматураның геометриясына сәйкесінше және  оның матрицада орналасуы),материалтанушылық (арматураның материалы бойынша,матрицаның және басқа да бөлшектердің; бөлшектердің композиттен алу принципі бойынша) және  басқалары [4]. Дегенмен осы принциптер ақырға болып табылмайды,олар ары қарай жетілдіріледі де  ғылым ментехниканың даму деңгейіне байланысты  толықтырылып отырады.

Композиционды материалдарды екі топқа бөлінеді:

1)   Гранулалармен, өзекшелермен, парақтармен және басқалармен армирленген макрогетерогенді  КМ;металл кірістірмелердің және өзекшелердің  пайдалануында  армирленген  құймалар  қорытылуы мүмкін;

2)   дисперсиялы қоспалардың(металл және металл емес) [1]  балқытпаға   енгізгендегі  металл матрицада  дамитын, құрылыммен және химиялық біртексіздікпен ұйымдастырылған микрогетерогенді КМ.

Бөліктерінің геометриясы бойынша композиционды құралдар негізгі үш топқа бөлінген [1].

1. Дәл сол бір  тізімнің  барлық үш өлшемді  нульөлшемді компоненттер.Осы топқа гранулалармен  немесе  дисперсияның  әртүрлі дәрежесінің  бөлшектерімен:микробөлшектерден(бөлшек) ультрадисперсиялы бөлшектерге дейін,  матрицаның  көлемі бойынша  біркелкі беріктірілген   материалдар жатады.

Макрогетерогенді материалдарда жоғары беріктік пен қаттылыққа ие армирлейтін материалдар  тасымалдаушының және  қалыңдатушы элементтің ролін атқарады.Матрица материалдың негізі болып табылады, басқа элементтерді байланыстырады және олардың арасындағы ауыртыалылықты тасымалдайды және бөлістіреді.Дисперсиялы-беріктірілген  материалдарда   тасымалдаушы элемент болып ультрадисперсиялы бөлшектердің жиынының және біркелкі дислокационды  құрылымның көмегімен  балқу температурасына  да дейінгі  дислокацияның  нәтижелі тежелуі болатын,   матрица табылады.Осы топтың материалдарының мысалы ретінде бөлшектермен жіне гранулалармен армирленген металлдар мен қорытпалар, дисперсиялы- беріктірілген материалдар, жұқа жіп тәрізді кристаллы бар  керамика негізіндегі материалдар және т.б. жатады.

2.Біртекті компоненттермен, өлшемдерінің бірі  қалған екі өлшемдерін асып түсетін және элементарлы көлемнің сәйкес өлшемімен өлшенеді. Осындай материалдарының мысалы болып өзекшемен немесе сыммен армирленген құралдар,шыны талқтарымен,борлы,көміртекті,керамикалыұ және басқа да талшықтармен армирленген метал,полимер негізіндегі  талшықты композиционды  материалдар табылады.  Матрица арматураны (талшықтар және басқа да беріктіретін материалдар) бір монолитке жинақтайды,оларды соққылардан сақтайды.Матрица сонымен қатар ауырлықты армирлейтін талшықтарға бөлістіреді, кейбір элементтерінің бұзылу оқиғасында  қуаттарды  да бөлістіреді.

3.Екі өлшемді компоненттілі,оның екі өлшемі  үшіншісін едәуір асады және  композиционды материалдың  элементарлы үлгісіне тін өлшемдермен бірге өлшенеді.Осы топтың материалдарының  мысалы болып армирленген квазимонолитді материалдар, биметалдар,ір түрлі  полиметаллдық композициялар,мысалы, титанның және алюминийдің  және олардың қорытпаларының кезегінен тұратын кез келген полиметал композициялары жатады.

Дисперсиялы- берік материалдарда дәндер шегі үлкен роль атқарады, себебі олар төмен және жоғары температураларда  беріктіктің өсірілуне үлкен үлес қосады.

Компоненттердің орналасуы бойынша (армирлеу сызбасы) тағы да үш  топқа бөлінеді [2].

1. Құрастырушылары матрицада бір біріне паралель орналасқан армирлейтін элементінің біросьті  орналастырылған композициялар.Армирлеудің осындай сызбасы нульөлшемді немесе бірөлшемді компоненттердің көмегіменорындалуы мүмкін.
2.  Құрастырушылары бір біріне матрица, жазықтықтарда бір біріне паралель орналасқан талшық,сым, өзекшелер түріндегі орналастырылған арматуралы композиционды материалдар.Армирлеу сызбасы  бірөлшемді және екіөлшемді элементтердің көмегімен орындалуы мүмкін.

3. Материалда бір немесе екі бағыттардың ешқайсысын белгілеп  алуға мүмкін емес болғандағы компоненттерің үшосьті орналастырылған композиционды материалдар.Армирлеудің осындай сызбасы кеңістікте ретсіз бағдарланған компоненттердің (бөлшектермен,дискретті немесе үздіксіз талшықтар) көмегімен орындалуы мүмкін.Мұндай жағдайда  материал изотропты немесе квазиизотропты болады.

Құнды ақпаратты береді:матрица материалы және армилейтін элементтер бойынша.Композиттің жалпы атаулуы, әдетте,матрицаның материалына байланыстырылады. Металл матрицалы материалдарды сәйкесінше полимерлі немесе керамикалық  металл композиционды материалдар деп атайды.Құрылымы немесе табиғаты бойынша екі немесе одан да көп матрицалық материалды болса, онда композиционды материалды полиматрицалы деп атайды.[2].Әдетте басында  матрица матералы аталады, содан соң – арматуралар.Мысалы, белгілеуі мыс- вольфрам[Си — W] мысты матрицаға жатады және вольфрамды талшықтар болып табылады.одан да басқа белгіленулер кездеседі, олардың бірінші бөлімінде  талшық материалы аталса, екінші бөлімінде- матрицалар (мысалы, бороаллюминий және т.б.).

Композиционды материалдарды алу тәсілдерінің барлығы қаттыфазалы,сұйықфазалы және беттестірушы болып бөлінеді.

Қаттыфазалы әдістер армирлейтін элементтердің және матрицаның  алдын ала  үйлестіруін (біріктіруін)  және  олардың белгілі бір  бұйымға  ыстық пресстеу,қақтау,прокаттау, диффузиялы дәнекерлеу және т.б. әдістер арқылы жинақтауына негізделген.

Жоғары берік бөлшектермен армирленген композиционды материалдарды жасау үшін  үздіксіз және қысқа талшықты  және   маттардан және талшықты сеткалар  ұнтақты өндірістің қаттыфазалы әдісері кең қолданылады.Осы әдістер аталған ұсақ саңылаулы композитерді алуға және  кең диапазонда қалыңдатушы компоненттің концентрациясын өзгертуге мүмкіндік береді. Осы әдістерлдің кемшіліктеріне  шихтаны дайында барысында  матрица көлемінде  армирлейтін фазаны біркелкі бөлістіру  қиындығын, сонымен қатар,  пресстеу кезінде  талшықтардың нәзік арматурасының құртылуын жатқызуға болады.Шихтаның дайындалынуы мтрицалық материалының ұнтағының  қалыңдатқыш бөлшектермен немесе  талшықтармен  механикалық немесе химиялық түрде болатын  араластыруы арқылы болады.Шихта материалының қалыңдату, бұйымның қажетті пішіні мен өлшемін беру үшін  пресстер немесе  балғалар арқылы пресстеу,  гидравликалық әдіс, прокат, экструзия немесе  биврация немесе жарылыс  әдістері арқылы жүзеге асады.

Пресс-пішіндерде престу кезінде  шихтаға түсетін қысым  пуансон арқылы беріледі.Пресстеу процессінде  ұнтақ материалымен  пішін  қабырғалары арасында  пресстеу қысы мы өскен сайын  өсетін  үйкеліс күші пайда болады,яғни пресстеудің биіктігі бюойымен қысымның төмендеуіне әкеледі, нәтижесінде ұнтақтың біркелкісіз қалыңдауына әкеп соғады. Біркелкі емес қалыңдаудың  және дайындамалардың дефекттерінің пайда болуы сонымен қатар  пресстеу процессінде пайда болатын серпімді және пластикалық кернеу арқылы да пайда болады.

Гидравликалық пресстеуге сыртқы үйкелістің  жоқтығы тән, сондықтан қарапайым пресстеу кезіндегі аналогиялық  тығыздықтағы  дайындаманың  көлемі бойынша  тығыздықтың біркелкісізідігі әдеуір кіші болады.Осы әдіс күрделі конфигурациялы  бұйымдардың жасалуында пайдаланылады.

Экструзия процессінде  композиционды материалдың  шихтасынан дайындамалардың  қысуы және жаншуы орындалады.Дайындамалар  талшықтар қоспасынан және  байланыс- пластификатррлардан (бакелит ерітіндісі,парафин секілді  тұтқыр заттар) болуы мүмкін.Пластификатор  бөлшектерді байланыстырады және  қалыптастырмалы массаның мундштук арқылы   өтуіне қолайлы жағдайлар жасайды.Пісіру-престеу  немесе  ыстық пресстеу кезінде  армирленген материалдың  шихтасының  қыздырылған дайындамаларын пайдаланылады.Осы әдіс арқылы  әртүрлі профилді ұзынөлшемді бұйымдарды – шабықшалар,құбырлар және бұрыштамалар және т.б. алынады.Экструзия әдістін негізгі кемшілігі —  қалыңдату процессіндегі  армирленетін талшықтардың  жоғары құртылу  деңгейі.

Ыстық пресстеуде  пресстеу  және пісіру процесстері бірлестірілген.Температуралардың матрицаның балқу температурасының 05-0,8 дейін көтерілуінің арқасында  пісіру немесе пресстеудің бөлек процесстеріне қарағанда шихтаның қалыңдауы едәуір қарқынды жүреді.Ыстық пресстеу оқиғасында сыртқы қысым ұнтақтың бос пісірілуін шарттандыратын капилярлы қысыммен қосылады.Осы әдіс арқылы   көбінесе ұсақ саңылаусыз бұйымдарды алуға болады.

Едәуір кең қолданысқа жару арқылы дәнекерлеу ие- байланыс қатты фазада болатын,қатпарлы композиттерді алудың негізгі әдісі.Әдіс деформация алдында қыздыруды талап етпейді, яғни армирлейтін талшықтардың жоғары беріктігі қамтамасыз етіледі.Жарылыс арқылы дәнекерлеу көп қабатты табақтарды,сызықтар, цилиндрлік дайдамалар, талшықтармен армирленген композициялы материалдар және т.б. алынады.Жарылғыш заттың детонациясы нәтижесінде  лақтырмалы пластинамен дайдаманың соқтығысуы болады.Осы тұста  беттік қабаттардың  едәуір пластикалық деформациясы және  олардың  бөлек пластиналардың   тығыз дәнекерлеуіш  байланыстың пайда болуына әкелетін олардың жергілікті  адиабатиялық  қызуы орын алады.Жарылыс арқылы плакирлеуде пайда болатын  негізгі қиындықтар болып  қалыңтабақты ірігабаритті дайндамаларға  ерекше тән, дәнекерленетін плитанлардың жарылуы табылады.

Соңғы жылдарда  композиционлды материалдарының  синтезінің  матрицаның  және арматураның  кезектескен табақтарының төс етегіне тапсырымы әдістері жетілдіріліп жатыр.Композиттерді беттестіру арқылы алудың бірнеше әдісі бар:плазмалық шаңдату,электролиттік тұндыру,газдық фазадан тұндыру,вакуумді, эмиссионды және т.б. әдістері.

Сұйықфазалы әдістер  артықшылықтардың бір қатарына ие, олардың бастысы:күрделі конфигурациялы композиционды бұйымдардың  келешектегі механикалық өңдеудің аздығымен және тіпті жоқтығымен ерекшеленеді; нәзік компоненттерге күштік әсердің шектеуі,композиттердің жасалуына пайдаланатын компоненттердің кең номенклатурасы, жеңілдетілген аппаратты қамтамасыз ету, жоғары өнімділік, үздіксіз технологиялық процесстерді механизациялаудың, автоматизациялау мүмкіндігі.Одан басқа сұйық фазалы әдістің көмегімен басқа әдістермен жасау мүмкін емес  композицияларды жасауға болады.

Композиционды материалдарды құйма технологиялардың қолданылуымен  екі әдіспен алады:сұйық және қатты фазаларды қосу арқылы, сонымен қатар, сұйық күйде болатын әртүрлі компоненттердің қосу арқылы.

Сұйық және қатты фазаларды қосу процессі  келесідей әдістермен жүзеге асады:

−           Армирлейтін элементтерді матрицалық балқытпа алдында  құйма пішінінің қуысына орналастыру(құрастыру,қою);

−           Армирлейтін элементтері бар, арнайы агрегатта дайындалған гетерогенді матрицалы балқыманың  құйма пішініне құю;армирлейтін элементтерді  құйма пішініне немесе кристаллизаторға құю барысында  матрицалы балқымаға енгізу.

−           Армирлейтін элементтердің сұйық матрицалы  қорытпаның тұсында құрастыру.   Бұйымдардың  сұйық фазалы орын ауыстыру арқылы алуының технологиялық процессі келесі негізгі этаптардан тұрады:

−           Компоненттерді дайындау (калибровка, тазалау және жазықтықтың плакировкасы,армирленетін бетке қажетті пішінді беру, конфигурациялар);жинақтау, арматураның платформа қуысына орналастыру немесе армирлейтн элементтердің  балқымаға енгізу;

−           Матрицалық балқымамен  қорыту, сіңдіру;

−           Сұйық фазаның  сыртқы әсерлердің немесе оларсыз  шарттарында қатаюына дейін ұстау, пішіннен шығару;

−           Бұйымдардың термиялық және механикалық  өңдеуі.

 

СӨЖ-ге арналған бақылау тапсырмалары: (тақырып 2) [1, 4, 7]

1.Металл матрицалы композиционды материалдардың түрлері

2.Металл матрицалы  композиционды материалдардың  армирлеуші элементтері.

Тақырып 3Алюминий және мыс матрицалы құймалы композиционды материалдар. (3 сағат)

Дәріс жоспары

1.Құймалы композициялы материалдар мен бұйымдардың түрлері және қолдану облыстары

2. Алюминий матрицалы құймалы композиционды материалдар

3. Мыс матрицалы құймалы композиционды материалдар

Құймалы  КМ  құрамы бойынша едәуір әртүрлі және  өндірістің  әр түрлі облыстарында  қолданылу мақсатындағы бұйымдарды жасау үшін пайдаланылады.

Армирлейтін элементтер мен матрицалардың,композиционды материалдарды құюдың әдістерінің алуан түрлілігі жоғары пайдаланушылық қасиетті материалдардың құрылуына мүмкіндік жасады.қазір төмендеп келе жатқан армирлеу элементтерінің бағасының жоғарлығы  ЛКМ-нің приоритетті пайдалану облысын анықтады.Авиационды және ғарыш техникасынан,құймалы композициялы материалдардың  пайдалану деңгейі жоғары болып қала беретін энергетикалық және арнайы  машина жасау  облыстарында пайдалану деңгейі жоғары болып қала береді, ЛКМ-нің пайдалануының кеңеюі  техниканығң басқа облыстарында да өсуі байқалып жатыр, мысалы, металлургияда,машина жасауда,тау-кен өндірісінде, автотракторқұрылысында және басқаларында.

Армирлеу эффектісінің  деңгейінің өсуі немесе  қатпарлықтың құрылуы қорытпалардың физико- механикалық қасиеттерін елеулі түрде дамытуға және ерекше қасиетті КМ- ді алуға мүмкіндік береді.Құйма процесстердің қолданысы КМ-нің ұнтақты металлургиямен  салыстырғанда алынуына мүмкіндік жасайды және әртүрлі типті  армирлеуші элементті жаңа материалдардың қолданылуына қолайлы  шарттар жасайды.

Соңғы жылдарда көптеген елдерде  өндіріситі масштабтарда  талшықтармен немесе дисперсиялы бөлшектермен армирленген аллюминий, мыс және басқа да қоспалар ретінде келетін құйма КМ пайдаланылады.Оларды өндірістің әртүрлі облыстарында   ерекше қасиетті қорытпалады алу үшін  пайдаланылады.

Құймалы КМ аллюминий қорытпа- карбид келесідей мінезделеді:

−           Сызықты кеңейтілімнің өңделмелі температуралық коэфициентімен,тоздықпен абразивті жоғарылатылған кедергімен және демпфирлейтін қабілеттілікпен, беріктіктің едәуір жоғары шегімен және шаршаудың кедергісімен, кез келген температурадағы жоғарғы қатаңдылықпен;

−           Титан қорытпалармен салыстырғанда-150-320° С температураларындағы  беріктікпен қаттылықпен салыстырмалы едәуір жоғарғы қатаңдылықпен, сонымен қатар  төмен бағамен.

Осындай КМ әртүрлі бұйымдар үшін пайдаланылады,  соным ішінде ішкі жану қозғалтқыштарының поршеньдері үшін.Құймалы КМ жасауының  кедергілерімен  әртүрлі елдердегі көптеген фирмалар саны айналысуда.

Аллюминді және магнийлі матрицалы ЛКМ  көбінесе  авиационды және  ғарыш  техникасында  кең қолданыс тапты.Әртүрлі талшықтармен армирленген газтурбиналы қозғалтқыштардың бұйымдары (желдеткіш және компрессерлердің  күрекшелері) өңделген, мысалы, өздерінің қасиеттері бойынша  монолитті титан бұйымдардан асып түсетін  брлы талшықтар.

Жалпы мақсатты машинажасау бөлшектері үшін, сонымен қатар, жабдықтаудың құрылысы үшін әртүрлі құрамның теміркөміртекті қорыпталары немесе мыс және алюминий  қорытпалы теміркөміртекті қорытпалар сәйкестендірілетін композиционды қорытпалар пайдаланылады.

Құймалы КМ жасау үшін металл емес және керамикалық қоспалар ретінде карбидтерден (SiC, TiC),  оксидтерден (А1₂О₃, SiO₂, ZrO₂), графиттен және т.с.с.ұнтақтар жәнге талшықтар, сонымен қатар аталған және басқа да материалдардан анықталған кейбір конфигурациясының кірістірмесі пайдаланылады.

Сырғанау үйкелісі шарттарында жұмыс жасайтын  бұйымдар үшін алюминий қорытпа- графит типті  КМ  кеңінен пайбаланылады.Алюминнийлі қорытпаға 2-4%  графиттің дисперсиялы бөлшектерін (20-50 мкм өлшемді) енгізу КМ мінездемелерін жақсартуға мүмкіндік береді.

Сонымен  қатар басқа да қоспадар пайдаланылады, мысалы, көміртекті талшықтар, карбид және кремнийден «сақалдар».Талшықтардың жасалу бағасы қымбат, дегенмен, өндірістің меңгерілуіне байланысты ол төмендейді [2].

Мыс матрицалы КМ  сырғанау  немесе тербелу уйкелісі шарттарында жұмыс жасайтын  құймалы бұйымдардың құрылысында  пайдаланылады.Осындай КМ-нің металл матрицасы ретінде жез немесе қола, ал беріктіретін қоспа- графиттің дисперсиялы бөлшектері немесе болат гранулалары пайдаланылады[4].

Сонымен,әртүрлі металл матрицалы  және  металл/металл емес  беріктіретін қоспалы(ұнтақтар,талшықтар,сымдар)  КМерекше қасиетті және  өндірістің көптеген салаларында қолданылатын құймалы бұйымдардың жасау үшін пайдаланылады.

Құймалы  КМ  құрамындағыларды сіңірлеу,вакуумдау,қозғау, ішкі қышқылдау, қысыммен әсер ету және т.б. жасайды.КМ-нан қорытпалар алу үшін  құйманың келесідей тәсілдері пайдаланылады:қысымды пайдалану арқылы кристалдау,қысымды кристалладу,кокильге кристалдау және суспензионды кристалдау.қазіргі таңда құқймалы КМ-нің оның құймалы пішінге құйылуы алдында дисперсиялы бөлшектер түріндегі беріктіретін фаза  сұйық немесе сұйық-қатты қорытпаға енгізілуі болатын құймалы КМ-нің өндірілу технологиялары қарастырылуда.

Металл балқымаға металл немесе металл емес қоспалары арқылы алынған құймалы КМ  қарапайым құймалы қорытпалардан ерекшеленетін қасиеттерге ие болады:жоғарылатылған ыстыққа шыдамдылық,, тозуға төтеп берушіліктің жоғарылығы,циклдік ауыртпалылық кезіндегі төзімділік,  құймалы кеңейтілімнің төмендетілген тампературалық коэфициенті.

Дегенмен, құймалы КМ қасиеттері  беріктірілетін қоспалардың материалына,санына және өлшеміне, сонымен қатар матрицадағы орналасуына байланысты.

Құймалы КМ-ді алу әдістері  қорытынды қасиеттерге қойылатын талаптармен, анықталған мметалл негізге арналған сәйкес қоспалардың сәйкестігімен,олардың металл балқымаға  енгізілу мүмкіндігінен, матрицадағы бөлістіру мен меңгерілуі талаптарымен анықталады.

Металл балқымасына енгізудің әртүрлі әдістері және ондағы ұсақ дисперсиялы беріктіретін қоспаларды бөлістірудің әртүрлі әдістері өңделіп жатыр:

−           Механикалық қозғау; бөлшектердің газ ағынымен енгізу;

−           Негізгі металл қоспасының  және толтырушының ұнтағынан гранулалардың балқытылуы;

−           Балқымаға толықтырушы қоспасы және жеңіл балқытылмалы флюсы бар таблеткалардың енгізілуі;

−           Металл балқымада балқыту процессінде болған реакцияның нәтижесінде  және т.б. ұсақ дисперсиялы фазаның бөлшектердің пайда болуы.

Алюминий  матрицаның негізді  КМ  металл балқытпадағы негізгі элементтердің  құрамы бойынша әртүрлі құрысы боллуы мүмкін, себебі әртүрлі құрылыымның дисперсиялы қоспалардың саны бойынша –металдар және металл еместер болады.

Осындай КМ қорытпаларын  қысымды кристалдау құймасы, қысымды құймасы, кокильге және құмды пішіндерге енгізу арқылы жасайды.

Құймалы КМ-ді алудың механикалық  әдістері үшін негізгі заңдылықты балқымаға енгізілелі кезе келген беріктіретін қоспадарды енгізуге кеткен  энергияның және реактивті күштер энергиясының шығыны балансы  түрінде көрсетуге болады.Активті күштер- механикалық қозғаудың   күштері және балмығыға  әсер ететін сыртқы қысым, ал реактивті күштер- беттік тартылыстың күштері, балқыма бетіндегі  оксидті пленканың бұзылуына кедергілік  және адсорбциялық күштер.

TiC ұнтағы ( массалық үлесі3%) екіқтпарлы  пропеллер  араластырғашымен механикалық араластыру  механикалық араластыра ароқылы балқытпаға енгізеді.Беттік –активті күштердің кірістермесі  аллюминийдің TiC  балқымасымен  дисперсиялы бөлшектердің меңгерілу 2-3 есе қарқынды жүруін қамтамасыз етеді.Бөлшектердің максималды  қорытылуы  балқымаға 4-5% Zn, 2% Си  немесе 2% Si  алюминийін кірістіргенде байқалады.Осы тұста  араластыру уақыты өскен сайын TiC бөлшектерінің меңгерілуі нашарлай түседі.

а

Ұнтақ құрамы оның қорытылу дәрежесіне әсер етеді, ал оның тығыздығы  балқымадағы бөлістіруін анықтайды.Алюминий балқымасымен  TiC және А1₂О₃,одан нашар   ZrO₂ және SiO₂    ұнтақтары сыңіріледі.Кейбір басқа бөлшектердің ұнтақтары  әртүрлі себептермен тіпті  қорытылмайды:тығыздықтағы үлкен ерекшелік (борид вольфрам ұнтағы),толық суланбау  ( МоВ ұнтағы), жануға өтетін күрделі қышқылдану(ZrN, ZrC, NbC ұнтақтары).

Алюминий матрицалы құймалы  КМ  жасау үшін карбид кремний және титанның ,графит, алюминий және цирконий  ұнтақтары мен талшықтары үлкен қолданысқа ие.Алюминий балқымасы бар кедергілік электр пешінің тигеліне  арнайы ыдыстан дозатор көмегімен  беріктіретін қоспаның дисперсиялы бөлшектерін кірістіреді.Бөлшектер желоб бойымен  балқымаға барады  және айналмалы қозғаушының көмегімен араластырылады.

Дайын болған құймалы КМ  құйма пішініне немесе  балқыманың құрылыуына арналған пішінге, не болмаса  арнайы кесектерді жасауға бағытталаған пішінге құйяды.Олар  арнайы құймацехтеріне тапсырылады , онда олар балқытылуынан кейін  әртүрлі конфигурациялы  қорытпаларды алу мақсатында  құйма пішіндеріне құйылады.

Аллюминий қорытпаларға енгізілетін SiC және  А1₂О₃   қоспаларының қысыммен кристалданған,алынған КМ құрылымен механикалық қасиеттеріне әсерін тәжірибелік түрде зерттелген.Қорытпаны 7- 40 мин уақыт бойы графит қозғағышпен араластырған,пресс-пінішннің матрицасына құйып және  кристалдаудың аяғына дейін қысымда ұстап отырды.

Қозғау уақытыны үлкен сайын КМ-нің беріктіретін қасиеттері(беріктік шегі,серпінділік модулі) басында жоғарыласа, кейіннен төмендегені белгілі болды.Км-нің  қозғау уақытының өскен сайын  салыстырмалы ұзаруы  үздіксіз төмендейді. SiC  өлшемі өскен сайын  КМ беріктіретін қасиеттері  бөлмелі температурада да, жоғарылатылған температурада да   өседі.

TiO₂  бөлшектерінің құрамының  0-5%  шегінде  өзгерісінде  зерттелген КМ-нің  300° С  температура кезінде ұзақты беріктігі 55-ден 65 МПа дейін өседі, ал  температураның коэфициенті төмендейді.Ұзақ беріктіктің өсуі бөлшектер  бастапқы кремнийдің дәндерінің шекараларымен орналасады және оларды ұсақтайтындығымен  түсіндіріледі.Осы тұста кремнийдің  қатты қоспадағы диффузиясы  төмендейді, нәтижесінде оның қаттылығы 115-тен  125 НВ дейін өседі. Құрамында 5% TiO₂     болатын  КМ-нің сұйықағындылығы төмендейді, ал қорытпаның  сызықты және көлемді отырғызылымы ТЮ₂  бөлшектерінің қоспалы және қоспасыз отырғызылымы  көбінесе бірдей.

Металл емес ұнтақ түрлі қоспалардың  кірістірмесін және олардың балқытпадағы қорытпадағы біркелкі бөлістірілуінінің күрделілігін ескере  отырып, бөлшектердің оптималды өлшемі  1-10 мкм  болуы тиіс деп санайды.

Құймалы КМ- нің жасалуын екі этапта жүргізген дұрыс:беріктіретін қоспалардың  жоғары консцентрациялы лигатуралардың алынуы, содан кейін  олардың КМ-нің балқытпасында  шихталық  материалдар ретінде  пайдалануы.Әртүрлі дисперсиялы  бөлшекті  шоғырланған  лигатуралардың алынуының бірнеше тәсілі  өндірілген.

Бөлшектердің массалық үлесі 50%   лигатураладың  ең оптималды әдәсі болып (TiC, ZrC, B₄C)  карбид ұнтақтарының  сұйық алюминиймен немесе  нейтралды ортадағы силуминмен кристаладау әдісі болды.

А1₂О₃ және  TiC  дисперсиялы бөлшектерінің  құймалы  поршендердің жасалуында кірістірілуі ерекше орын алатын  аллюминий  қорытпалардың сызықты кеңейтілімін қішірейтеді.

10-20 мкм  өлшемді  оксид бөлшектерінің  флюс қорытпасының құрамындағы  алюминий балқымасына енгізгендегі зерттеулер нәтижелері келтірілген.Алынған қорытпа суытудан кейін жүйрікшелерде тартылады,фракциялар бойынша  бөлістіріледі және АЛ2 қорытпасының құйылымы температурасына сай келетін  700-720° С  температурасында  алюминий қорытпасына енгізіледі.Алюминий қорытпасына  енгізілетін  оксидтердің санына байланысты (көлемдік мөлшері 1-5%)  араластырудың уақыты (2мин-тен 5 мин-ге дейін) мен жылдамдығы да өзгереді.

Дисперсиялы бөлшектері  өлшемдер түрінде келетін алюминий негізді құймалы КМ  басқа  қарапайым алюминий  қорытпаларына қарағанда едәуір кіші  сұйықтай аққыштыққа ие және  сұйық күйде ұстағанда қатпарлануға бейім келеді.

Потенциалды, кинетикалық және жылулық энергияларының қорытпадағы керамикалық ұнтақ түрлі және талшықты беріктіретін қоспалардың ара қатынасына және  бөлістірілуіне әсерін зерттеу қоспа бөлшектерінің бүркуін жақсартуы  қорытпаның беттік кернеуін төмендетудің арқасында қол жеткізуге болады.Оған   керамикалық бөлшектерге  никельдік немесе мыс жабуды қолданғаннан, және  қорытпаға активті бөлшектерді  (Mg, Са, Ti, Zr, P)  енгізуінің,  бөлшектердің термиялық өңдеуінің және қорытпаның ультрадыбыстық  өндеуінің   көмегімен  қол жеткізуге болады.

Құймалы КМ-нің сұйықтай аққыштығы  керамикалық бөлшектердің енгізілуімен төмендейді.Осының салдары  қатаюдың уақыты мен механизмінің өзгеруі, және сонымен қатар  қлорытпаның эффективті тұтқырлығы деп есептелінеді. А1₂О₃   бөлшектердің  кірістірілген  алюминий қорытпасынан тұратын құймалы КМ үшін L сұйықтай аққыштығы мен   қорытпаға кірістірілетін  бөлшектердің  S бетінің ауданының  тәуелділігі мынандай юолып келеді:

L = a + bS_t                      (1.1)

Мұнда  а және  b- коэффициенттер.

Сырғанау үйкелісі шарттарындағы болат жұбының  тозуы, оның бірі- Al-20% Mg  алюминий қорытпасы негіз болатын құймалы КМ, екіншісі-  А1₂О₃ және MgO, SiO₂  дисперсиялы бөлшекті қоспасы (көлемдік 1 өлшем 8,7-52,8%)  зерттелген.Құймалы КМ-ді  алюминийдің аргонмен бір мезгілді  үрлеуінің  аталған  дисперсиялы бөлшектерді механикалық араластыруының  негізінде алды. КМ-нің тозуға төзімділігі оксидтердің дисперсиялы бөлшектерінің өлшемдерінен  және олардың  көлемдік санына, үйкеліскезіндегі  сырғанау жылдамдығына және КМ-нің үлгісінің  айналмалы болат дискісіне  сықпалау күшіне байланысты.Басқа да тең шарттарда КМ-нің тозуға төзімділігі  қарапайым Al-20%Mg қорытпасының тозуға төзімділігінен үлкен екендігі қорытылды.

Сонымен қатар,  құрамында ZrO2  цирконий окидінің  дисперсиялы бөлшектері бар КМ- де зерттелді.Цирконий ұнтаған бұзу жолымен  және  құрамында 65,9% ZrO₂, 32,2% SiO₂, 0,30% TiO₂, 0,87% Fe₂O₃ және  1,53%  ұшпалы бөлшектері бар, алынған  40-200 мкм өлшемді ZrO₂  бөлшектерін өндірістік тазалықты алюминий қорытпасына  және AM 1,8% Si эвтектикалық қорытпасына  және қосымша  бөлшектердің жоғары диспергирленуі үшін легирленген 3-5% Mg қорытпасын  енгізіп отырды.

Қорытпаның ZrO₂  бөлшектерінс ңоған енгізгендегі  араластырылуы  цирконий ұнтағынын жасалған  бояумен  жабылған болат импеллермен, сұйық шынымен және сумен   жүзеге асырылды.Тұрақты тоқ  электр қозғалтқышы импеллердің 100 ден  1000 мин-¹ айналу жиілігін қамтамасыз етіп отырды.Қорытпаларды 800° С температурасына дейін қыздырып отырды, 3 немесе 5% Mg  кірістіріп отырды, дегаздандырып отырды, шлактан тазартып отырды,имплерді кірістіріп отырды және  айналу жиілігін 400 айналымға дейін көтеріп  отыра  баяу араластырды. 800° С  температурасына дейін қыздырылған  ZrO₂  бөлшектерін  қорытпаға 100 г/мин жылдамдығымен енгізіді, қайтадан дегаздап шлактардан тазартып отырды.Дайындалған қорытпа  тигль түбіндегі  саңылу арқылы  кокильге ( 3%Mg қорытпаға енгізілгенде)  немесе  қысымдағы   құю машинасының  пресс-камерасына (5% Mg қорытпаға енгізілу кезінде) құйылды.

Al-3%Mg  қорытпасына ZrO₂ –нің  25%  бөлшектерін енгізгенде оның қаттылығы 142%, тозуға төзімділігі   72%,  серпінділік модулі 43%, беріктік шегі мен ағымдылық шегі 10% өсетіндігі белгілі болды.

Al₂O₃  дисперсиялы бөлшектері бар  алюминий матрицалы КМ  механикалық араластыру  немесе ішкі қышқылдау әдісімен алынған А1₂О₃ жоғарыконцентрациялы  лигатуралардың пайдалану  жолымен ғана емес, алюминий қорытпасының  ішкі қышқылдаумен де алуға болады.Осы әдіспен алынған КМ құрамында 1,5% дейінгі А1₂О₃  бар сұйықтай аққыштыққа ие.

Алюминий қорытпасына 2-4%  дисперсиялы бөлшектернің енгізуінің күрделілігі графиттің суда суланбайтындығымен ,ал 500° С температурасында  алюминий карбидін қалыптастыра отырып олар бір бірімен әрекеттеседі.Осының салдарынан  алюминий қорытпасында  көміртек талшықтарының біркелкі емес араластырылуы мүмкін және  олардың металл  матррицадағы көлемінің төмендеуі болады.Осы кемшілікті болдырмау үшін қорытпаның  беттік кернеулернін төмендететін  беттік-активті  қоспаларды енгізеді,алюминий қорытпасына  графит бөлшектерінің  араластырылуының алдында  термиялық өңделеді, графит талшықтарына инертті жабу қаптайды.

КМ-нің созылуы кезінде қаттылығы мен беріктігі  ондағы графиттің  мөлшері жоғарылаған сайын төмендейді.Осындай КМ  жоғары тозуға төзімділікке және  қатты смазка ретінде пайдаланылатын бос графиттердің бар болғандықтан  төмен үйкеліс коэфициентіне ие.Жұмыстың шамалы периоды  уақытында  төмен кернеулекте  алюминий матрицацы деформацияға  ұшырайды және бұзылады.Осы тұста бетке  матрицаға кірістірілген графит бөлшектері шығады,яғни өзіндік бояу эффектісі пайда болады.

Графиттің дисперсиялы бөлшектерінің көлемдік шамасы 20% алюминий негізді КМ-ді тозуға төзімділігі зерттелді.Графит фракциясының шамасы 10%  болғанда ол өзгермейді, ал 10%  асқанда төмендейді. Al-Si жүйесінің графиттің шамасының өсуі кезінде қорытпалардың салыстырмалы тозуы графиттің көлемдік шамасы 20% кезінде минимумға жете отырып үздіксіз төмендейді.

2-4% шамасында 200-500 мкм   түйіршікті  графит ұнтағы қосылған марка силуминнің негізіндегі КМ алу жолдары  қарастырылды.Қорытпаға алдын ала никельдік қабатпен, және 700°С температурасына дейін қыздырылған пресстелген қоспа (70%  металл негіз, 30% графит) түріндегі графиті кірістіріп отырды. 800° С температурасына дейін қыздырылған силумин қорытпасы  графиттің кірістіруінен кейін 3-6 мин уақыты барысында импеллермен араластырды, содан соң  250-300° С температурасына дейін қыздырылған кокилге құйды.

КМ-нің құрылымы мен қасиеттеріне қатаю шарттары үлкен әсерін тигізеді.Алынғын КМ-дің  құрылымына  Al-6,1% Ni қорытпасындағы SiC  бөлшектерінің көлемдік  шамасының әсері, бағытталған қатаюдағы олардың өлшемдері мен ауырлық күштерінің әсері зерттелді.Қатаю нәтижесінде ауыспалы гравитациялы аймағында SiC  бөлшектері  тәжірибелі балқыманың биіктігі бойымен  беркелкі емес бөлісітіріліп отырды.

КМ-мен қатар металл-металл емес типті  алюминий негізді қорытпаларының негізінді КМ-мен қатар металл-металл типті КМ де пайдаланылады.Алюминий қорытпасын  қорғысын ұнтағымен индукциялы пештің графитті тиглінде  оның  массалық шамасына байланысты (5-25%) механикалық араластыруының нәтижесінде КМ-ді алу мүмкіндігі зерттелді. АК9 қорытпасындағы  қорғасынның  механикалық араластыру процессінде әсерлесу нәтижелілігі  ~70%  құрайды және кірістірмелі ұнтақтың шамасына байланысты емес.Алынған КМ-нің  беріктік қкасиеттерімен соққылық тұтқырлық  қорғасынның  бөлшектерінің шамасымен өлшемі өскен сайын  кішірейеді,ал салыстырмалы 40% ұзару бастапқы қорытпаға қарағанда жоғары. Мыс матрицалы және графит бөлшектерінің 20% дейінгі кірісітірілуі бар КМ-нің тозуға төзімділігін зерттеу барысында  графит бөлшектерін алдын ала қорғасынмен жаптырған.Алынған қорытпалардың құймалы пішінге құюылуынан кейін қатайтылып жатқан балқымаға 60 МПа қысымы түсірілді.Құрғақ үйкеліс шартындағы  графитті кМ-нің тозуы  графит бөлшектері өскен сайын кішірею тенденциясына еи екендігі белгілі болды (сур. 7). Уйкеліс тәжірибесі кезіндегі пішінге түсірілетін қысымның үлкеюі КМ-нің  кейбір тозуының үлкеюіне әкеледі,дегенмен,ол  графит кірістірмелері жоқ қорытпаларға қарағанда едәуір кіші.

Тәжірибелердің нәтижесінде КМ жоғары  тозуға төзімдікке ие екендегі және  қалалық транспорттың (мысалы, троллейбустардың) пантогрфтарының кірістірмелерін жасау үшін пайдаланылуы да мүмкін екендігі белгілі болды.

Мыс-цинк-индий  қорытпасынан түзілген матрицалы  болат және шойын гранулалы композиттердің   тозуға төзімділігі  болаттан жасалған шымырланған  45 бөлшектермен үйкелісі кезінде 05Ц5С5 қолаларға қарағанда 2-5 есе  үлкен, ал үйкеліс коэфициенттері тең.Центрге тартқыш және изометриялы құйю  пластамассалардың қайта өңдейтін машиналардың бөлшектерінде пайдалану  осы машиналардың ремсурсын көтеруге  мүмкіндік береді, сонымен қатар үйкеліс түйіндерінінің бөлшектерін жасауда  60 %  мысты үнемдеуге мүмкіндік береді. ЛМКМ  қалыптастыру технолгиялары жаңа бөлшектерді жасауға ғана емес, сонымен қатар, қатардан шыққан  бөлшектерді жөндеу мен бұрыңғы қалпына келтіруге мүмкіндік береді.Шойын бөлшектердің жез  негізді композициялы материалдармен бұрыңғы қалпына келтіру, бөлшектердің ЛМКМ-нің жұмысшы қабаттарын құю процессінде бұзылуын және балқуын болдырмайтын технология қарастырылды.Бөлшектерді құю арқылы бұрыңғы қалпына келтіру технологиясы   сонымен  қатар олардың ресурстарын жоғарылатады.

 

СӨЖ-ге арналған бақылау тапсырмалары: (тақырып 3) [1, 4]

1. Аллюминий матрицалы композиттердің армирлейтін компоненттері
2. Мыс  қорытпалары негізді матрицалы  композиционды бұйымдарды алу технологиясы.

 

Тақырып 4 Теміркөміртекті  қорытпалар негізді  матрицалы құймалы композициялы материалдар

 

   Дәріс жоспары

1.  Шойын матрицалы құймалы композиционды бұйымдар.

2. Болат  матрицалы құймалы композиционды бұйымдар.

 

КМ Fe-25% Si типті  қорытпалардың кристалдануында SiC бөлшектерінің  бөлінуі  нәтижесінде алынуы мүмкін.Қорытпалар  СО  немесе аргон атмосферасында  жиілікті графиттегі тиглде балқытылады және 1500° С температурасында ұсталынады.Осы тұста СО атмосферасында   SiC кірістірмелері  қорытпа көлемінде кристалданады, ал аргон аусағында  балқыма тиглінің  қабырғаларында  топталады. SiC кристалданатын бөлшектерінің ерекшелігінің морфологиясы тигль қабырғаларында SiO₂пленкасының интенсивті пайда боуымен шартталынады.

Әдетте, SiC  бөлшектерін  шойын қорытпасына кірістіреді.Құрамында 3,79% С, 2,37% Si, 0,21% Мn, 0,049% Р, 0,023% S, 0,019% А1, 0,034% Са, (бөлшектер өлшемі 10-15 мкм) SiC  толтырушы —  ұнтағы қоспалары  бар  сұр   шойын негізінде КМ-ді алу мүмкіндігі көрсетілген.Как правило, частицы SiC вводят непосредственно в расплав чугуна. SiC   бөлшектерінің ұытаумен араластыруынан кейін  сұр шойын қорытпасы  құйма пішініне құйылады.КМ-нің оптималды  құрылымы SiC бөлшектерін 1200° С температурада кірістіргенде  алынады.

Алу шарттары,  карбидтер қосылған  төменлегирленген  шойын негізді КМ қасиеттері мен құрылымдары зерттелеген [4].Титан карбидтерін  төменлегирленген   шойынға шойында  2,0 және 3,2% А1 алу есебімен А1-10% Fe – 50% TiC лигатура ретінде қосып отырды. Дайындалған қорытпаны  (3,3-3,5% С және 0,3% Si)  20 мм  диаметрлі  цилиндрлік үлгілерді алу үшін  құмды және металл  пішіндерге  құйылады.

TiC  бөлшектері шойында  еритіндігі  белгілі болды.Дегенмен осы бөлшектердің еру шегі  шойынның  температурасы мен  құрылымына байланысты.Ерімеген карбидтер қорытпада  колоидты шаманы құрайды. TiC-тің көп мөлшері  ерітінді күйде болғандықтан   қайта құрылмалы бөлшектердің өлшемі қорытпаны суу жылдамдығына байланысты.Металл пішінде қатайған шойында   карбид бөлшектерінің өлшемдері  жуықтап алғанда 3 есе кіші, құрылымы құрғақ құмды пішінде қалыптасқан шойынға қарағанда  олардың саны 3 есе көп  болады.Титан карбидтері перлит евтикетканың перлитінде орналасады,дегенмен де олар бірінші аустенитте және ледебуритте орналасуы да мүмкін. ц TiC  бөлшектерін енгізгенде металл пішінде кристалданған алюминий шойындардың қаттылығы  қалыңдау нәтижесі секілді ағартудыңғ едәуір жоғары деңгейінен де болады.

Дисперсиялы  карбидты бөлшекті шойындардың кристалдану процессі зерделенген.Сұр шойын  құрылымында TiC дисперсиялы шектеулі бөлшектердің (өлшемі 3-6 мкм)  құрылуы оның қасиеттерінің  жақсаруына әкеледі: беріктігі 20% өседі,қатаңдығы — 15%,сырғанау үйкелісі кезіндегі тозуға төзімділігі –бірнеше есеге.

КМ алу үшін дисперсиялы бөлшектердің пайдалануымен қатар юолат талшықтарын (сым) да қолданылады.

Шойын қорытпаларын болат сыммен немесе торлармен  армирлеу  бұйымдарды нәзік бұзылудан, жарылысқа  уақытша қарсылығын 2 есе үлкейтуге,иілімге беріктігін 2,5 есе үлкейтуге және жылуға шыдамдылығын 1,5 есе үлкейтуге мүмкіндік береді.Құйма композиционды қабатпен бұйымдарды жасау әдісі кокилдер мен пресс- пішіндерді жасауда өзін ақтады[7]. 1 мм  диаметрлі қоспадағы арматураның шамасы 25% тең тоқыма сетканың  қолданылукының нәтижесінде СЧ 20 шойынының  беріктігі 2 есе өсті.Армирленген шойындар  басқа маркалы шойындармен салыстырғанда  едәуір ерекшеліктерге иелігін шарттандыратын нәзік бұзылуға  мәжбүр етілмейді.

Вакуумды сору әдісімен вольфрам  талшықтарымен армирленген  ыстыққа төзімді композициялы  қорытпалар алынады.Вакуумды сору әдісі өте үлкен жылдамдықпен жүргізіледі, оқиғалар қатарында  сұйық металл ағыны   армирлейтін талшықтардың  беттерінің эрозиялы  бұзылуына әкеліп соғуы мүмкін.Осы  құбылысты  құйма және сіңіру процессіндегі   электромагниттік жазықтықтың көмегімен қорытпаның  қозғалу  жылдамдығы дұрыстауға мүмкіндік беретін, электромагнитті және  вакуумды әсерлі  құю әдісі мүмкіндік береді.Армирлейтін талшықтардың  бастапқы беріктікті сақтап қалу үшін   олардың балқытылған матрицалы  қорытпамен әрекеттесу  уақыты мүмкіндігінше қысқартылады.

Құйма бұйымдарды армирлеудің көптеген түрлері , оның ішінде  жұмысшы беттердің де,    кез келген металл үшін және  кез келген конфигурациялы қорытпа үшін пайдаланылады. Амшиналардың және механизмдердің  қызмет көрсету уақытын үлкейтілуі  бөлшектер қабатының құрылымының пайда болу  процессін басқару арқылы жүзеге асады. Нәтижелі  әдістердің бірі болып  композиционды материалдарды пайдалану  есебімен  тозуға төзімді  беттің  алынуы болып табылады [5].

Үстіңгі армирленген қорыпталардың жасалу процессінің маңызы- қатты бөлшектерден құралғын саңылаулы  каркастың  құйма пішінінде белгілі бір орынды алып тұруы және  каркастың сіңілуін қамтамасыз ететін  шарттарда  сол  пішіннің толтырылуы.

Бұйымдарды қатайту үшін темір мен қатты  қорытпаның қоспасынан  жасалатын  үйкеліс,құрғақ, абразивті тозу,төмен агрессивті ортамен  әсерлесу,  жоғарылатылған температура шарттарында жұмыс істейтін  армирлейтін кірістірмелердің пайдалануй нәтижелі болып табылады. ПМКО қаптамаларын  термопластикалық пасталардың  қаттыфазалы пісіруі  әдісімен 1000-1070 °С температурасында  нейтралды атмосферада  жасалады. Құюдан кейін армирлейтін  бөлшектер  алдын ала берілген  орналастыруда болады.Осы уақытта  темір ұнтақ дәндері  мартенсивті құрылымға, ал шойын  көміртектің едәуір көп бөлігін жоғалтады, және матрица пластикалық графитсіз  перлитті құрылымға ие болаып қалады.Осындай композиционды  қорытпалардың алынуы  ыстыұқ шыныныңм вальттеу үшін пайдаланатын  құралдардың,жұдырықты біліктердің, гидроаппараттардың тозуға төзімділігін 1,8-2,0 есе үлкейтуге мүмкіндік берді. ПМКО  және  композициялы құюмен қатар аталған бұйымдар үшін  жоғары коллегияланған  шойындардың және  қорытпалардың химиялы-термиялық өңдеуі  қажет етілмейді.

Теміркөміртекті қорытпалар үшін  келесі әсерлесу  процесстері мүмкін:

1. шойын (қорытпа) – болат (қатты элемент);

2. шойын (қорытпа) – болат  (қатты элемент);

3. болат (қорытпа) – болат (қатты элемент);

4. болат (қорытпа) – болат (қатты элемент).

Бірінші жағдай едәуір таралған;көлемді-армирленген шойын  қорытпалардың   және металлқаптамалы пішіндердің алынуы үшін кездеседі,екінші  жағдай біліктің қалған бөлімдерін орындайтын біліктің қатайған бөлігі сұйық  шойынмен әсерлескен кезде  екіқабатты  біліктердің жасауында пайдаланылады, сонымен қатар  шойыннан жасалған екі  объектті біріктіргенде, үшінші жағдай   екі болат элементтерді бір ортақ бірлікке бірлестіргенде өте маңызды, мысалы, шарошкалардың болат корпусымен және болат арматуралы  ВК қорытпасынан жасалған тістердің және т.б. төртінші жағдай шойын  бұйымның келесідей  жуу принципі бойынша  композициялы бұйымның  жасаауында  қолданылуы мүмкін.

Болат –шойын ауысу зоналарының  қалыптасу шарттарын келесідей зерттеді:жеңілбалқымалы шлакпен оралған болат үлгілерді  болаттың 1 см²   бетіне 0,0125 кг  шойын келетіндей етіп  балқыған шойынға кірістірді.Болат үлгінің температурасының және  балқытылған шойынның температурасының  ауысу зонасының қалыңдығына және  контактты зонаның температурасына және  болат үлгінің  балқу жылдамдығына әсері зерттелді.

Болат үлгінің және шойын балқымасының температурасы жоғары болған сайын  балқу процессі қарқындырақ жүреді, сонымен қатар болат дайындаманың  бетіне келетін шойынның массасы үлкен болған сайын.

Шойынның құрамындағы көміртектің  болатқа өтуі  изотермиялық жағдайда  келесі тізім бойынша жүреді:қатты болаттың  беттік қабаттары  сұйық шойынның  көміртектерімен байытылады;болатүлгінің беттік қабаты сұйық күйге өтеді;сұйық беттік қабаттағы көміртек  болат  үлгінің тереңіне ары қарай өтеді.Осы уақытта екі элемент арасындағы диффузия процессі де жүреді (Si, Mn, Сг).

Ұзақ ұстаған уақытта осы процесс болаттың шойын балқымада  орталанған ерітінді болғанша толығымен ерігінше жүреді.

Нақты шойын  қорытпасы  қатайғанда  болат үлгінің бетіне аустениттің  артық фазасының бөлінуі орындалады.

Болат- шойын жүйесінің  әрекеттесу кинетикасы  құйма пішіннің толуы шарттарына байланысты.Егер үлгі  пішіннің төменгі бөлігінде орналасса, және металлды  үстіне әкелсе, онда осы жағдай үшін  2.9. суретінде көрсетілген берілгендер  бірінші жақындауда дұрыс болар еді.Ал егерде металл сифон ретінде берілсе, онда  пластинаның қатты қызуы және  әсерлесу процесстері  олардың  қарқындылығына қарай едәуір ауысатын болады.

Болаттың көміртегінің  шойынға диффузиясы   шойын мен болат құрамына кірітін элементтердің  активтілігінен байланысты.

Болатта  қуатты карбид тудырушы  элементтері (C, V, W) бар болған жағдайда  шойыннан көміртегінің  диффузиясы қарқындырақ өтеді.Құрамында 10Х13 қатты хромды  болат маркасы бар  сұйық көміртекті болаттың әсерлесу процесстерін тереңірек зерттеген сайын хромның  тұрақты дисперсиялы карбидтер түзілетіндігі белгілі болды.

Қорытпаның температурасы ликвидусқа жақын болған сайын  оның қатты металлға өтуі  ықтималдылығы аз болады.

Зонаның тереңдігіне  контакттың ұзақтығы әсер етеді, егепр металл тек қатты күйде ғана емес сонымен қатар сұйық – қатты күйде болған жағдайда,  сондықтан  диффузионды зонаның тереңдігі  құрамның диффузионды зонасыиен салыстырғанда көміртектің аз мөлшерімен  үлкен болуы тиіс.Көміртектің 2,14% жорғары көтерілуімен  интервалдың кішіреюімен диффузионды зона үлкейеді.Бұл жағдай эвтиканың  қатты металлдық көміртектеуімен түсіндіріледі.Едәуір үлкен көміртектендіруші қасиетке эвтиктикалық  құрамдар ие, дегенмен,  қатаю интервалы осы жағдайда нөлге тең.Көміртектің құрамын одан укейін де үлкейткен сайын  эвтиктика мөлшері кішірейеді және  көміртектендіоуші қасиет те төмендейді.

Графит пішінге С = 0,2%  құрамды болатт құйған жағдайда  қорытпаның қарқынды көміртектенуі жүреді,  қатаю уақыты бойынша ол көміртекпен 3 % С  дейін байытылып үлгереді.Көміртектену процессі  қатты болаттың цементтенуіне қарағанда едәуір тез жүреді.Болат-болат жұбын құрастыру керек болса, онда қатты болат үлгінің  цементтенуі алдында диффузиялы процесстерді қарқындылауға болады.

Жұмыс барысында абразивті және соққылы-абразивті  тозуға мәжбүр жерқазғыштық,жерсорғыштық,және уату және тарту құралдарының төзімділігінің жақсы нәтижелері 35Л және 110Г13Л  болаттарының жоғары хромды  шойындармен армирлеу нәтижесінде алынған.Жұмысшы беттің армирленуі құйма пішінге  армирлейтін  кірістірмелерді енгізу арқылы жүзеге асады. Армирленген құйма материалдың тозуға төзімділігінің жоғарылығы  армирлеу элементтері мен матрица арасында  металл байланыс орнағанда  байқалады [4].

Сонымен, композиционды қорытпаларды қалыптастыру кезінде екі теміркөміртекті қорытпа арасындағы ауыпа зонаны басқару үшін  келесідей іс-шаралардың тізімін көрсетуге болады:

—       Қорытпаны оның қыздырыу және активті көміртектің формаларын үлкейту арқылы активтендіруге болады;

—       Болаттың қтатты бетінің сұйық фазамен  ұзақ әсерлесуін қамтамасыз ететін  эвтиктикалық құрылымды шойынды пайдалану;

—       Қатты беттің жағынан (қышқылды пленкалар, ластанулар) және қорытпа жағынан (сутекті кірістірмелер, ламинарлы қабат, қатты қабат) кедергілерді тазалау;

—   Диффузиялы процесстердің активтілігін үлкейтетін аралық қабаттар жасау.

 

СӨЖ-ге арналған бақылау тапсырмалары: (тақырып 3)  [1, 4, 6, 10]

1. Болат-шойын шекарасындағы ауысу зонасының құрылысы.
2. Шоыйнның негізіндегі  жеңіллдетілген  беттілі  композиционды бұйымдар.

 

Тақырып 5 Композиционды материалдардан  құйма  бұйымдарды алудың технологиялық процесстері (3 сағат)

Дәріс жоспары:

1.  Құю әдісімен  композиттерде  бұйымдарды алу  сызбалары

2. Құмды пішіндерге құю

3. Кокилге құю

4. Центргетартқыш құю

5. Қысымды құю

 

Қорытпалар композиционды материалдардан көбінесе мынандай әдістермен алады:құмды-лайлы, керамикалық, графит және металл пішіндерге  бос құю арқылы, изотермиялық және  біртекті емес  сіңіру арқылы,  центргетарқыш құю арқылы,  қысымды кристалдау арқылы құю арқылы және т.б.

КМ-нен  қорытпаны алу әдісін таңдауы диспергирленген бөлшектер бөлшектердің әртүрлілігіне немесе  металл  балқыманың  әртүрлілігіне байланысты  отыратындығынан  немесе жоғары қарай көтеріліп шығатындықтан  өтә маңызды орын алады.

Құмды пішіндерге құйғанда суудың төмен жылдамдығы  тығыздық бойынша жоюға әкеп соғады,нәтижесінде, балқыманың биіктігі бойынша дисперсиялы бөлшектердің біркелкі емес бөлістіруіне.Тығыздықтары металл балқыманың  тығыздығынан кіші бөлшектер( осы бөлшектердің қатарына  графит бөлшектері жатқызылуы мүмкін Al₂O₃  және т.б.)   қалыптасып жатқан қорытпаның  үстіңгі қабаттарына жиналып сонда тығыздалады. Тығыздықтары металл балқыманың тығыздығынан үлкен бөлшектер (мысалы, тығыз ерітілетін металдардың  карбидтерімен нитридтері) отырады да  қатаймалы қорытпаның төменгі жағында тығыздалады.Дисперсиялы бөлшектердің осындай ликвидациясы  кейбір жағдайларда  қорытпаның тозуға төзімділігн көтеруге немесе  үйкеліс коэфициентінің жоғарылауына әсер ететіндіктен  кейбір жағдайларда пайдалы болуы да мүмкін.

Металл пішінде құю кезінде  құмды пішінде құюмен салыстырғандағы суудыө  жоғары жылдамдығы   балқыманың биіктігі бойынша біркелкі бөлістірілуіне әсер етеді.

Алюминий балқымалардан және  алюминий оксидінің дисперсиялы  бөлшектерінен тұратын КМ-дің қасиеттерінің зерттеуі  алюминий оксидінің дисперсиялы бөлшектері көбейген сайын  олардың сұйықаққыштығы төмендейтіндігі белгелі болды.Оны жоғарылату үшін  КМ-ді құю алдында қыздыру керек. Қорытпаларға 2% Al₂O₃    кірістіргенде  отырғызу тіпті өзгермейді: сызықты отырғызу  1,1-1,2% деңгейінде қалады, ал көлемді — 3,1-3,2%.Алюминий оксиді көдейген сайын КМ  сызатқа төзімділігі төмендейді, бұл жайытты  қорытпаларды  алудың технологиясының  өңдеу кезінде ескеру керек.

Композиционды материалдардың  қорытпасының  жоғары тығыздығы  центрге тарқыш құю арқылы алынуы мүмкін. Пішіннің  горизонтальді айналу осі кезіндегі  центргетартқыш құюда  пішінге  армирлейтін элементтер,  матриуа шихтасы енгізіледі,  шөркелер қақпақтармен жабылады,  қыздруды жүргізетін  индуктор   шөркелердің біріне ауысады содан соң  пішіннің бір уақытты айналу процессімен қоса  қозғалмалы элементтердің біркелкі бөлістіруі жүреді.

Балқыманың   қатаю процессінде  қозғалып жатқан  қоймада  жеңіл дисперсиялы  бөлшектер (мысалы,  графит, алюминий оксиді және т.б.) қорытпаның ішкі  бетінде жинақтьалады, ал ауыр бөлшектер (мысалы цирконий оксиді) —   сыртқы бетте. Егер осындый беріктендіретін бөлшектердің  бөлістірілуі  қорытпаның қимасы бойынша   қажетті болса, онда  центрге тартқыш құюды  КМ-нен қорытпадар жасау үшін пайдалануға болады.

Қысымды құю кезінде  металл қорытпаларды  беріктіретін дисперсиялы бөлшектермен араластыру нәтижесінде алынатын  дәстүрлі жолмен және  арнай кірістірмелермен (2.2 сурет)  және  қарапайым металл  қорытпалар секілді  жлдармен алуға болады.Осы тұста құюдың келесі режимдері  ұсынылады:пресс-пішіннің  температурасы  250-350° С, пресстеудің температурасы  50 МПа дейін, кірістірмелер саңылауларындағы  қорытпаның фильтрациясының жылдамдығы   30-150 м/с, балқыманың жіберілу жылдамдығы  филтрация жылдамдығынан ең болмағанда 10 есе кіші болуы тиіс.

Талшықты және  металл емес  беріктіретін ұнтақтармен  қатар  КМ-нен қорытпалар алу процессінде  әр түрлі конфигурациялы  керамикалық кірістірмелер де пайдаланылады.

Қысымды құйю арқылы   қорытпаларды алюминий балқымадан және  графиттің дисперсиялы бөлшектерінен (бөлшектер өлшемі 75-355 мкм)  алу кезінде   сұйыққатты күйдегі  алюминий балқымасына   графитті  кірістіреді, содан соң ол  қысымды  құю машинасына  құяды.

Қорытпаның  ену тереңдігі  ұнтақ түрлі  материалдың белгілі бір температураға дейін қыздырса  қауырт өседі.

Керамиикалық  кірісітірмелердің саңылаулары   аз уақыт аралығында  толтырылады, сол себепті  қорытпаның температурасының және керамикалық кірістірменің  температурасы  оптималды болуы тиіс.

Кремний карбидінен және  алюминий қорытпасынан алынған Км үшін матрица ретінде  оптимлды температуралдық олбыстар мынаны құрайды: 650-750° С  екі қорытпа, 480-570 С кірістірме үшін (қысымы 50 МПа, V = 38%, талшықтар диаметрі  13 мкм)

Қорытпада орналастырылуы ммүмкін талшықтардың саны  матрицаның жұмысшы облысында орналастырылатын   талшықтықтардың  түріне және  құю режиміне байланысты.

Кремний карбиді қосылған  алюминий  балқымасы қосылған қорытпалар  қысымды кристалдану  әдісі көмегімен алынады.Алынған қорытпалар  жоғары физико- механикалық қасиетттерге ие.Осындай КМ-дің  басқа қарапайым алюминий қорытпаларға қарағанда шаршауға төзімділігі жоғары.

Қысымды кристалдау арқылы құюда  ішкі жану қозғалтқыштарын  жасауда   пресстеудің әр түрлі сызбалары пайдаланылады.

Қазіргі таңда алюминй – бордан және  алюминий- карбидтен  жасалатын ЛКМ-нің  қалыптастырудың едәуір күшті технологиясы болып   талшықпенен қорытпаның әсерлесу уақытын қысқартатын   үздіксіз сіңіру боллып табылады, немесе  қысымды сіңіру  табылады. Қозғалтқыштардың  бөлшектердің  жылу- және ыстыққа төзімділігін жоғарылату нәтижесінен  жұмысшы температураларын жоғарылату   өлшемдердің  кішіреюіне әкеп соқтырады және жзалпы және салыстырмалы қуаттының өсуіне және  отының қысқартылыуна әкеп соғады.Сол себепті ыстыққа төзімді  материалдардың негізіндегі ЛКМдер  жоғары сұранысқа ие.

Армирлейтін бөлшектердің тікелей  алюминий матрицаларымен 1000 °С  және одан да жоғары температурада   сулау немесе  талшықтарды бірдей қорғайтын  арнайы жабулардла жағу арқылы  сулау температурасын төмендету көміртектіалюминийлі  сұйық- фазалаы әдістермен алуға мүмкіндік береді.Қысымды құю  армирлейтін  элементтердің қайта беріктендірілуі  болмайтын ЛКМ қалыптастыру процессін орындацуға мгүмкіндік береді.

Бөлшегiн негiзiнiң вакуумды — компрессия құюын әдiсiнiң алу кезiнделерi оралған қаптайтын тал жiптермен оларда iшкi қуысы алынатын бұйымның кескiнiне сәйкес келетiн жұқа бүйiрлi құю металлдық формасына бекiтiледi.  Пішіннің  жоғарғы қыздыру пешiне жайғастырылады, төменгi балқытатын (қыш тостаған ) пешiне матрицалық балқыманың шихтасы жатқызылады.  Жиналған  пішін  вакуумдап қызады, төменгi пеште  бiр уақытта қысыммен пештің  матрицалық балқыма, кеңiстiкке жиналып  қысылған аргонын әпередi.   Пішін қысыммен қаптайтын талшықтардың  арасындағы саңылауларды арнайы саңылаулар арқылы iшiне түсiп (байытылады ) толтыратын сұйық металлмен толтырылады. Форма қоректендiрудiң аяқтауларынан кейiн көтерiл сыртқы тоназытқыш орналастырған жоғары қиналады, сұйық фазаны кристалданады, бұйым формадан тоңдырттырып алынады. Суреттеп айтылған процесстегi маңызды рөл арматураның жылытуы ойнайды. Егер қыздарманың температурасы жеткілікті болмаса  онда матьрицалық әдісрпен толық еме  сіңілу, саңылаулардың пайда болуы,  бұйымның биіктігі бойынша біртексіз байланысты пайда болуы    мүмкін.

Дайындаманың кристалдануы және  қалыптасуы прооцессінде   бұйымдардың  сапасын көтеріу, құйма құрылымның  кемшіліктерін құрту мақсатында  әр түрлі беттестіру пайдаланылады: қысымдау, вибрация, ультрадыбыстық немесе электромагниттік  тиербелістер және т.б.

Көпқабатты металдың алудың  кең таралаған түрунуң бірі болып  құйма плакирлеу —  қатты армирлеу бөлшектерін  сұйық металлмен құю табылады.

Соңғы кездері  балқытылған матрицалы балқымаға немесе металлға  күрделі еритін  қоспаларды – карбидтер, нитридтер, боридтер, титан , вольфрам, цирконий, ниобий, кремний, алюминий және т.б. секілді  күрделі еритін  қоспалардың талшықтарын қосу арқылы алынатын  дисперсиялы- бекітілген материалдарға көп назар аударылады.

Құйма технологиясын пайдалану  жоғары  физико- механикалық және  пайдаланушылық мінездемелі  композиттерден жасалған  күрделі конфигурациялы материалдарды өндірісті түрде алуға мүмкіндік береді.Барлық технологиялық циклдің сәттілігін қамтамасыз ететін  технолгиялық операция болып  ұнтақтың балқымаға кірістіруі, балқыма көлеміндегі армирлейтін бөлшектердің біркелкі бөлістірілуі  және  осы бөлістірудің дайын бұйымда сақталынуы болып табылады.

Балқымадағы армирлейтін бөлшектердің біркелкі бөлістірілуі үшін  құйма пішіннің  толтырылуы  процессінде мөлшерленетін  ұнтақ тәріздес материалдарды  кірістіреді.Осы тұста күрделіеритін бөлшектердің  біркелкі бөлістірілуі,   композиционды қорытпалардың сапасын көтеру үшін  арнай тәсілдер пайдаланылады.15 мкм үлкен емес өлшемді вольфрам карбидінің бөлшектері  матрицалы  қорытпаның ұнтағымен алдын ала араластырылады, пішінге құйылатын   сұйық металлдың құрылымына гранулалар ретінде тапсырылады.Олар қорытпаның бетіне шықпайда, ал қорыптаның  көлемі бойынша бытырап орналасады.Гранулалардың матрицалы қорытпасы ериді де және  вольфрам карбидінің бөлшектері  қорытпа  тұлғасында таралады.Ұсынылмалы әдіс пайдалануы мүмкін ,мысалы, қорытпаның тозуғатөзімділігін арттыруға бағытталған   биметаллды прокатты біліктердің центргетартқыш құюы кезінде.

Температураның қауыр түсуін және ұнтақтапрды кірістіргендіктен болатын қорытпаның тұтқырлығының үлкеюін болдырмау үшін бөлшектер алдын ала қыздырылады.

Бұйым бөлшектерін жасауда оқиғалар қатарында жасалу технологиясына едәуір өзгертулерді енгізбей ақ,  динамикалық ауыртпалылықтарға мәжбүрленген  бөлшектердің кейбір аудандарының бенріктіру қажеттілігі туады.Осындай бөлшектер қатарына ттоермопласттардың реттелуі үшін қолданылатын   18-8  агрегатты типті тотбаспайтын  болаттың торларынан жасалған центрифуганың немесе  фильтрлердің денелері  жатады.            Ең жақсы нәтижелерге тотбаспайтын тор  флюс қорытпасы арқылы матрица қорытпасына кірістірілгенде қол жетілді.Матрица менен флюстің және температураның  өлшемдерін беру  ,жылдамдықты бақылау және тордың бату уақытын беру және температураны анықтау  аталған өлшемді ЛКМ ді алуға мүмкіндік берді.Батудың минималды уақытында 1-3,5 м ұзындықты учаскелер үшін жапсар қосулар және  тордың  ұяшықтары ,балқыманың ваннасынан аспай, толтырылды, бұл дегеніміз,келешектегі механикалық өңдеуден бас тартуға мүмкіндік берді.

Армирленген ЛКМ қалыптасуының басқа мысалы ретінде жоғары температуралал жіне қысымдар шрттарында жұмыс істейтін әр түрлі сиентетикалық матьериалдармен әреттесуде болатын  тәжірибелі көпканалды  фильердің жасалуын көрсетугне болады.

Армирлеу үшін болат және шойын бөлшегі, қатты қорытпалар грануолалары және керамикалық  гранулалар, ВК-6   және  т.б. пайдаланылады.Матрицалар ретінде –мыс,никель,болат, әр түрлі құрамды шойындарының  қорытпалары.ЛМКМ-нің қалыптасу шарттарын жақсарту мақсатында армирлейтін элементтерге  металл немесе металл емес жабулар орнатылуы мүмкін, олар сонымен қатар  флюс  қорытпаларында да өңделінуі мүмкін.Наряду с улучшением смачивающей способности расплава  эти  технические приемы позволяют уменьшить литейную усадку при кристаллизации и диффузионное взаимодействие на границе армирующие элементы — матрица.Армирлейтін элементте пішін  термиялық пеште ғана емес, сонымен қатар  бьірінші конструктивті қабатымен матрицаның қорытпасымен бірге  сұйық метьаллдың келешектегі пішінге құюы  арқылы да  қыздырылуы мүмкін.Армирлейтін бөлшектер  аталған температураға дейін  флюс қорытпасының  пішіні арқылы жіберілуі немесе матрица қорытьпасымен әсерлесуге түскенде жарық беретін  экзотермиялық бөлшектердің  беттік флюстің құрамына енгізілгенде, соның нәтижесінде флюстің еритін бөлшектері пайда боатын жолмен жеткізуге болады.

Әр түрлі армирлейтін бөлшектердің (болат гранулалары  ШХ15,шойынның және т.б.) пайдалануынан мыс, никелді және  теміркөміртекті қорытпалардыңң матрицалары әр түрлі мақсатты ЛМКМ жасап шығарылды.

Жоғарыхромдалғған  шойынқұйма гранулаларымен,теміркөміртекті  қорытпалармен  армирленген құйма композиционды материалдардың зерттелуі   абразивті тозуға төмімділігінің жоғары екенін көрсетті.Осы материалдардың жерөңдейтін машиналардың бұйымдарыгның  конструкциялары секілді пайдалануы олардың ресурстарын екі есеге көбейтуге мүмкіндік берді.

Композиционды магнитті матьериалдарды алу үшін  10НДК24, 10НДК35Т5  магнитті қорытпалардың ұнтақтарына    қарқынды қозғай отырып Zn – 5 %; Sn – 10 %  сұйық қорытпаларына көлемі бойынша  80 %  кірістіреді.Кірістіруді жұмысшы температурасы  900 °С дейін    арнайы орнатулар көмегімен жүзеге асырады.

Құйма қомпозицияның жеңіл таңдауы үшін  тигльдегі қорытпаның араластырылуы  тиглбдің бір жартысындағы араластыру  күрешелер көмегімен  болады, ал барлық көлемдегі араластыру осы тигльдің өзінің айналуы арқылы болады.Балқыту және араластыру  аргон атмосферасында жүзеге асырылады.Аталған  композитті алу үшін  тигльдегі шихта ерітіледі, содан соң алынған ерітінді алғашқы  дендриттер пайда болғнше суытылады, Қаттысұйық қорытпаға  күрекшелер батырылады және ол қарқыншы араластырыла бастайды.Осы процесс дендриттердің бұзылуына, олардың бөлшектенуіне  бөлшекті майлануына  жене  дендридтердің екінші бұтағының еруіне әкеп соқтырады, ол дегеніміз  бірінші құрылымның ұсақталуына әкеп соқтырады.Осындай өңдеуден кейін  қорытпада  қатты фазаның 10-50 %  қалады.Араластыруды жалғастыра отырып күрделіеритін материалдардың ұнтақтары енгізіледі.Араластыру  қысыммен кокилге құйылатын біртекті  масса пайда болғагша араластырылады.Қорытпада негізінен құрамында фазалар-толтырушылар болады.

Наиболее технологичным способом получения литых композитов на основе алюминиевых сплавов, позволяющим с помощью несложного технологического оборудования получать сплавы, содержащие до 50 % упрочняющих частиц размером 1-8 мкм, является способ плавления смеси порошков. Введение в алюми­ний дисперсных частиц повышает его прочность и пластичность, уменьшает коэффициент линейного расширения, причем степень изменения этих характе­ристик зависит от количества, размера и типа упрочняющих элементов. Помимо упрочнения дисперсные частицы композита оказывают сильное рафинирующее и модифицирующее действие, уменьшают ликвацию при кристаллизации отливок. Разработана технология получения композитов типа алюминий-графит, алюминий-карбид кремния, магний-графит [3].

Метод получения литых ком­позитов, при котором армирующие частицы предвари­тельно (до пропитки матричным расплавом) размещаются в полости литейной формы, может быть реализован с помощью различных технологических приемов: армирующие частицы вводятся в пенополистироловые модели в процессе их изготовления [5];  частицы и  волокна (например SiC) диаметром   2-3 мкм и длиной 1 мм спекаются в единый каркас по режиму, обеспечивающему достаточно прочную связь армирующих элементов с матрицей [1]; тугоплавкие частицы предварительно спекаются в гранулы большего разме­ра, которые после заливки матричного сплава расплавляются с образованием армирующей фазы требуемой дисперсности [4]. Эти приемы позволяют армировать отливаемые детали как во всем  объеме, так и отдель­ные их  части и поверхности. Поверхностное армирование – перспективный способ повышения износо­стойкости и, следовательно, долговечности машино­строительных деталей.

СӨЖ-ге арналған бақылау тапсырмалары: (тақырып 4) [1, 4, 10]

1. Технология получения литых композиционных изделий с локальным упрочнением

2. Получение композиционных материалов с применением электромагнитных полей.

Тақырып  6  Бекемдеткіш үстемені дайындау технологиясын жасау

(2 сағат)

 

Дәріс жоспары

1. Бекемдеткіш үстеменің компоненттері  .
2. Кеуекті бекемдеткіш үстемені алу тәсілдері

 

Бөлшектер элементтері, құю формасына орналастырылған, механикалық және адгезиялық күштер нәтижесінде біріккен болуы мүмкін, сонымен қатар түйісу аймағының жасалуына мүмкіндік туғызатын диффузиялық процестің өтуі.

Таза механикалық байланыстар сол жағдайда жүзеге асырылады, егер сұйық металл қатты элементтің бетін суламаса, және олардың арасында химиялық өзара әрекеттестік реакциясы жүрмесе. Механикалық байланысты жасау үшін қатты элемент сұйық металл болып құйылу керек, қатайғанда шөгу тарқатылады. Шөгу ықпалымен механикалық байланысты қамтамасыз ететін қалыпты қысым жасалады.

Элементтерді ажырату үшін қатты металдар (арматураның) және құйманың қатаюы арасында үйкеліс күшіне шыдау керек, ал үйкеліс коэффициенті әр түрлі бедерлер есебінен бұрандалар үлкейтілген болуы мүмкін, онда осындай механикалық байланыс статикалық жүктемеде берік болуы жеткілікті.

Механикалық байланыс құрылуына қысым ықпалын тигізеді, әрекетпен әр түрлі шығыңқы жерді толтыру талабын жасайтын сұйық металл қатты металмен байланысады,  сонымен қатар үзік – үзік саңылаулардың пайда болу мүмкіндігін азайтады.

Қатты бетті нашар сулауда қорытпа ағыны соқтығу толқынындай  болады, механикалық байланысты нашарлататын саңылаудың пайда болуына мүмкіндік беретін және ағын мен қатты бет арасында әуе қабаты жасалады. Механикалық байланыстың құрылу және ПСМП кеуектерін матрицалық металмен сіңдіруде болады, егер металл химиялық және диффузиялық өзара әрекеттестікке түспесе.  Бұл қорытпаның шектелген мөлшеріне сипатты (мысалы, Си-W, Си-Мо, Си-Та, Ag-W, Mg-Ti үшін), құйма үлгілеріне дерлік пайдаланылмаған.

Бөлшек элементі қатты бетінің, арматураның және қатайған қорытпа арасында байланысты құруда егер қорытпа бұл бетті суласа, көрсететін адгезия күші үлкен рөль атқарады.

Сұйықтың қатты бетке адгезия жұмысы газбен және қатты денені сұйықпен сулау шеткі бұрышының шекарасында беттік созылумен байланысты. Сулау  болмаған жағдайларда, адгезия азайтылады.    Бұл жағдайда арматураның қатты беті  және қорытпа арасында байланыс жасалмайды.  Егер арматурамен бөлімнің бетінде қорытылған ұяқалып арматураны суласа, онда азын –аулақ орын алады, қандай да бір қосылыстардың жасалуынсыз, арматураның ерітілуі және байланыстың құрылуы, мысалы, көміртектік талшықтармен бекемдетілген алюминдік және никельдік ұяқалыптарды, қолдану.

Сулауды екі тәсілмен басқаруға болады: суланатын қатты дененің қасиетін өзгерту; адсорбциялық нәтижені пайдаланумен, яғни суланатын бетке белсенді компоненттерді беттік енгізу.

Металдық қорытпалар үшін түйістіру процестерін екі топқа бөлуге болады: матрица және арматура бір – бірінде ерітілген, бірақ әрекеттестік өнімдері түзілмейді; бөлімнің бетінде әрекеттестіктің жаңа өнімдері жасалады.  Бірінші топтың түйістіру процестері темірге көміртектің диффузиялық процестері үлкен мән беретін теміркөміртекті қорытпалар үшін сипатты.  Екінші топта жаңа тотығу қосылыстарының, карбидтерінің, шпинелдердің жасалуы жүреді.  Түйісу аймақтарының құрылуы реакция жылдамдығы мен элементтер диффузиясына байланысты. Түйісу жұптарының үлгілері, әрекеттестік өнімдерін беретін, бор алюминиймен және титанмен — АlВ₂ и TiB₂ қосылыстарының жасалуымен жиі ерітілетін бор талшықтарымен бекемдетілген алюминий және титан қызмет көрсете алады.

темір ұнтақтар базасында пісірілген металдық ұнтақтардан (ПОСМП) кеуекті қауыздарды қолданумен  композициялық құймаларды алу үш операциядан тұрады: ПОСМП алу; құю формасына ПОСМП орнату; темір, мыс және алюминий базасында қорытпаны құюда қалыптық металмен ПОСМП сіңдіру.   Қорытпа оның бетінде композициялық қабат түзетін, құймамен бір тұтасқа айналатын, ПОСМП кеуегін сіңдіреді. Бұл технология бойынша композициялық беттік қабатпен әр түрлі құймалар алынуы мүмкін.

Жалған қорытпалар сұйық — , қатты фазалы пісірумен сонымен қатар сіңірумен алады. Сіңіру әдісі кеңінен таралуымен алды. Тағы біруақытта өнімдер өндірісінің технологиялық процестерін жеңілдету үлкен мүмкіндіктер жалған қорытпалардан құю технологияларын қолданумен ашылады.

Кеуекті қабықтарды пластификацияланған металдық ұнтақтарды престеумен дайындайды. Қабықтарды дайындау процесі органикалық материалдардың жойылуымен және ұнтақтың қатты фазалы пісірумен өтетін қабық дайындамасын дайындау және оның термиялық өңдеуден тұрады.

Дайын қабықтар органикалық құраушы және металдық ұнтақтың бөліктерін пісіруді жою үшін жылу өңдеуге ұшырайды. Бұл кезде  ПОСМП  тотықты керамикадан айырмашылығы тотыға алады, матрицалық металмен ПОСМП сіңіру жағдайына ықпал ететін органикалық құраушыдан металл көміртекті сіңіреді.

600 °С аса температурада тотығудан сақтау үшін қабықтарды жылулықпен өңдеу процесін вакуумда немесе металдың тотығуына кедергі болатын жеңіл балқитын силикатты қорытпада жүргізу қажет.  көміртектің темірмен сіңіруі  900 °С жуық шамасында температурада  өтеді. Пластификатор [парафин және қоспалар (полиэтилен, стеарин)] қыздыруда ыдырайды.

Қабық қабырғасының минималды температурасы (2.11 сурет) пластификатордың қайта қыздырумен балқу температурасына сәйкес келу үшін және қатты күйдің аймағы болмауы үшін 10-15% (60- 65 °С)  пластификаторды сұйық күйде қабыққа толтыру үшін қажет. Қабық – толтыру шегінде 120-130 °С пластификатор булануы температурасы аспауы керек. Сондықтан сұйық күйдің аймағы қабықта болуы керек (ірі бөлшектер) және толтыруды жиі көп ұстау керек (ұсақ бөлшектер), ал бу тәрізді күйдегі аймақ толтыруға толығымен орналастыруы керек.

Пластификаторды жойғаннан кейін саны көлемі бойынша  60% шамасында құрайтын қатты бөлшектер жалғасқан жерде қаттыфазалық жентектеу жүреді. Бұл процесс бөлшектер арасында аралығына қарағанда қарқынды жүреді. Жентектеу бір уақытта престеу қысымда жеңілдетіледі.  ГПСМО қабығын алу үшін жентектеу процесімен органикалық пластификатор жойылғаннан кейін өзара түйіршік аралығында диффузиялық процесс бітіп кету «қопсыту» жүйесінде басталады. Сондықтан ұсақдисперсті ұнтақтарды қолдану қажет.

Темір ұнтағынан ПОСМП келесі сипаттамасы бар: сызықтық шегеру  2-3%,  60% дейін кеуектік, иілуде (1015)10⁵ Па.

Қабықтар, сипатталған технология бойынша жасалған, тіпті аз қалыңдығында және сүйір қабырғада, жеткілікті беріктігімен игеріледі, және олардың құю формасына орнату технологиялық шиеленістіруді туғызбайды.

Ұяқалып металмен ПОСМП сіңіруде келесі талаптарды сақтау қажет:  ПОСМП балқу температурасы және ұяқалып металы маңызды ерекшелену керек; компоненттердің өзара ерігіштігі минималды болуы керек, ал өзара әрекеттестік композициялық қабықтың эксплуатациялық төмендеуіне әкелмеуі керек; жеңіл балқитын жасаушы қиын балқитын каркастың кеуектерін сулауы керек; сіңдіру процесінде көлемі ұлғайғандықтан немесе кеуекте қорытпаның орналасуына кедергі болатын тұтқырлықтың жоғарылағандықтан жаңа фазалар түзілмеуі тиіс; қаңқаның еруінен құтылу үшін сіңіретін қорытпаның құрамы сіңіру температурасында ұяқалыптың материалға қатынасы тепе – тең болуы керек; сіңіру жүретін атмосфера сіңірудің максималды дәрежемен қамтамасыз етуі керек.

Сіңірумен басқару температурамен жүзеге асырылады (қорытпаның немесе ұяқалыптың), сулау шартымен, қысыммен, қаңқаның жұп құрамының іріктеумен – ұяқалып, құю формасының атмосферасымен.

Қабықтарда кеуектерді шойынмен толтыру, құю формасына орнатылған, құйма қабырғасының қалыңдығы және кеуекті қабықтың қалыңдығы құю (1300-1450 °С), температурасы әсер етеді.

ПОСМП шойынмен сіңдіру, мысалы, темір, нихром (ПХ20Н80 типі) ұнтақтарынан немесе басқа ұнтақтардан дайындалған процестер қарқынды жүреді. Мұнда жаңа құрылымдардың жасалуымен өзара әрекеттестік жүреді. Процестің қарқындылығы үлкен ұяқалыптық қорытпаның жалғасқан бетімен және кеуекті металкерамикалық қабықпен, сонымен қатар диффузиялық процестерді жылдамдататыны белгілі тығыз металмен салыстыру бойынша кристалдық тор ақауларының көп мөлшерімен игерілетін сол ұнтақтың құрылуымен қамтамасыз етілген.  ПОСМП – ні ПЖ6М – дан 3,5% С және 1,5% Si құрамымен шойынды сіңдіруде эвтектоидтық құрамнан  эвтектоидтыққа дейінгі көміртектің таралуымен сәйкес болат құрылымын алады. ПХ20Н80 – нен ПОСМП шойынмен сіңдіру  жоғары қаттылықпен және қасиеттермен кеңінен басқаруымен карбидтік кластың жоғары легірленген болатты алуға болады.

 

СӨЖ-ге арналған бақылау тапсырмалары: (тақырып 4)  [1, 2, 4]

1. кеуекті көлемді пісірілген металдық ендірмені алу технологиясы.

2. Ендірменің кеуектілігін реттеу тәсілдері.

3. Ендірме және ұяқалып материалдары арасында диффузиялық процестерге ықпал ететін факторлар.

Тема 7 Композициялық құймалардың беттерінің құрылуы (2 сағат)

Дәріс жоспары

1.Құйманың бетінде ұяқалыптың бекемдетуші элементтермен материалдың өзара әрекеттестігі.

2. Легірлеуші беттік қабаттың  жылыту заңдылықтары.

 

Темір ұнтақтарынан немесе сормайта ұнтағымен темір ұнтақтарының қоспаларынан кеуекті қабықты қолданумен алюминдік қорытпалардан құйманы беттік бекемдету кеңінен қолданады, мысалы, жоғары қаттылық керек жерде алюминдік поршеньдерді бунақтар саласында поршеньдік балдақтар үшін алюминдік поршеньдерді бекемдетеді.

Сіңдіруді автоклавта тұрған қорытылған алюминийге орналасқан, 900°С дейін қыздырылған темір қаңқада жүзеге асырады. Автоклав қаңқа тиелгенге дейін вакуумдалады, содан кейін 10 МПа. аргон қысымы жасалады. Бұл жағдайда қаңқаның кеуектілігі  40-45 дейін 18%  азаяды.

Осындай технология композициялық құймаларды алу үшін мүмкін емес. Сондықтан  сіңдіруді алюминдік поршеньдерді жасауда қолданылған сұйық штампылауда жүзеге асырады.  Алюминдік қорытпамен 900°С дейін қожбен қайта қыздырылған темір ұнтағынан және сормайт қоспаларынан құйылатын пресс – формаға орнатылады.  3-4 с. кейін тығынжылда 25-30 МПа қысым көрсетіледі. Сіңірудің қатты жылдамдығымен және FeAl түзілу реакциясының бәсеңдеумен байланысты сіңірілген қабықтың орташа қаттылығы 140НВ құрайды.  ПОСМП құрамның және сіңіру режимінің орташа қаттылығы арттырылған болуы керек.

Беттің сіңірілмегенін алып тастау үшін кокильде толтырғыштың суыту динамикасын зерттейді.  Тапсырманың шарты келесі композициялық құю технология ерекшеліктерімен анықталады.

1. Дисперсті материалдарды сіңіруде толтырғыштың критикалық температурасы бар [2],  сіңіру мүмкін емес төмен. 0,1  фракция үшін критикалық температура ашық көрсетілген (критикалық температурадан жоғары сіңіру шексіз жүреді) және «қорытпа — толтырғыш» жылу балансы бойынша  анықталады.

2. егер құйманың композициялық бөлігінің температура өткізгіштігі тұтас металдыққа төмен болса, (мысалы,  AI-NaCI жүйесінде), онда шөгу ақауын болдырмау үшін толтырғыштың температурасы минималды болуы керек. [3]. әйтпесе құйғаннан кейін құйманың композициялық бөлігі, тұтасметалдықтан баяу қатайғанда, оны қорытпамен қоректендіреді.

3. Толтырғыш температурасы 700⁰С аспауы керек, әйтпесе  NaCI қарқынды жабысып қалады.

Кокильдің толтырғышқа қарағанда жылуөткізгіштігі жоғары, толтырғыштың қабырғалық қабатының температурасы кокиль температурасымен анықталады.  Сондықтан беттік сіңірілмегенді алып тастау үшін изотермия процесін жүргізу керек, былайша айтқанда кокиль сияқты қыздыру, солай критикалық температураға Т_кр дейін толтырғышта. Алайда дәл осылай қыздырудың жоғары температурасы кокильдің тұрақтылығына өте қайшы.

Толтырғыш толтыруында жылуалмасу түйіршік аралық түйісу, түйіршік аралық кеңістікте және сәуле шығарумен газ конвекциясымен арқылы жылу өткізгіштігімен жүзеге асырылады. Түйіршіктік матиериалдар құрылымы кеуектілік диапазонында 42% дейін түйіршіктің тығыз қалануын жасайды. Жағдайда, егер кеуектілік  42%, түйіршік көлемімен салыстырылған бос саны жасалады. Бұл құрылымдар арасындағы анық көрсетілген шекаралар жоқ. Аз кеуектілікте үлкен үлесі түйіспелі жылу өткізгіштікті енгізеді, ал үлкен кеуектілікте – конвекция және сәуле шығару.

Толтырғыштың бос толтыру кеуектілігі ~42%. Толтыруға кеуектілігі көлеміне қарағанда жоғары шекаралық қабат бөлуге болады. Бұл қабырғалық нәтиже толтырғыш түйіршіктерінен аркалық конструкция қабырғаларында құрылу нәтижесінде пайда болады. Қабырғалық нәтижені үлгілеу үшін  рандомизирленген компьютерлік бірдей шармен толтыру модельді пайдаланды. Нәтижесінде толтырғыштың шекаралық қабаттың кееуктілігі туралы мәліметтері алынды. Жылуалмасуды үлгілеу үшін кеуектіліктің қабырғадан арақашықтығынан байланысты анықтау қажеттілігі жоқ.   Шекаралық қабаттың кеуектілігін айқындап алу қажет. Жұқа толтыруды үлгілеу нәтижесінде шекаралық қабаттың кеуектілігі бөлшектің үш диаметр қалыңдығымен 52% құрайды.

Толтыру жылу өткізгішінде жоғары температурада кеуектілік NaCI диапазонында 40…55% фракцияға байланысты емес екенін есеп көрсетті, тек қана ықшам толтырғыштың кеуектілігі мен жылу өткізгіштігімен анықталады. Алайда анықтамалық әдебиетте жылуөткізгіштік ықшам NaCI (1,7…5,5 Вт/м·К) [5] бойынша мәнді айырмашылық айырма бар.  Толтырғыштың тығыздығы мен жылу сыйымдылығын аддитивті анықтады. Тағы бір мәселе қоршаған ортаға кокиль қабырғасынан жылу беру есебі үшін коэффициентін анықтау.

Эксперименттік жылуфизикалық анықтау сипаты үшін NaCI – болаттық кокиль жүйесінің жеке муфельдік пештерде кокиль (4 мм қабырғаның қалыңдығымен)  400…450⁰С және эксперимент температурасына дейін  толтырғыш  (500…600⁰С) дейін қыздырды. Қажетті температураны алу үшін кокилбді пештен алып және соған толтырғышты салды.  Толтырғыш температурасын КСП-4 – те  үш нүктеде белгіледі: 2; 4мм кокиль қабырғасынан және кокиль центрінде. Ықшам  NaCI жылуөткізгіштігін және қоршаған ортаға кокиль қабырғасынан жылу беру коэффициентін алу үшін әр түрлі жылу физикалық процесс параметрінде толтырғыштың  сууын есептеді және алынған эксперименттік мәліметтермен салыстырды.

Толтырғыш суығанда кокильде екі анық көрсетілген кезеңді бөлуге болады. Кезең 1 толтырғышты кокильге салғаннан бастап басталады және 30..40 с. жалғасады.  Бұл кезеңде толтырғыштың және кокильдің қабырғалық қабаттың температураның шұғыл тегістеуі жүреді. Бұл кезеңде анықтаушы параметрлер – кокиль мен толтырғыштың температурасы мен температура өткізгіштігі. Кокиль қабырғасы қалыңдығының өзгеруі және «кокиль — атмосфера» шекарасында жылу беру жағдайы қабырғалық қабаттың суу процесіне ешқандай мән бермейді.

Бірақ кезең 2 толтырғыш пен кокильдің біркелкі суыту жүреді. Суыту жылдамдығы кокиль қабырғасының жылдамдығымен, оның диаметрі және жылу алмасу талабымен «кокиль- атмосфера» шекарасында анықталады.

Машиналық экспериментті жүзеге асыру нәтижесінде механикалық өңдеуге (таблица) әдібі шамасынан байланысты толтырғыштың қолайлы  температурасы алынды.  Есепте тәрізді, эксперименттер де боялмаған кокиль үлгісінде негізделді. Кокиль түсін қолдану техпроцесте толтырғыштың қыздыру температурасын түсіруге мүмкіндік береді. Механикалық өңдеуге әдібі шамасын таңдау, кокиль материалы, бояудың құрамы мен қолданылуы өндірістік процестің экономикалық сипаттамасымен анықталады: толтырғышты қыздыру құнымен және құйманың механикалық өңдеуі, кокиль бағасымен, сондықтан әдіп бір қатарлы ұсынылуы тиіс емес.

 

4 Зертханалық жұмыстарды орындауға арналған әдістемелік нұсқаулар

 

1 Зертханалық жұмыс

Дисперсті толықтырғыштарда композициялы материалдардың түйіршіктелген құрамын анықтау.

 

Жұмыстың мақсаты: ұнтақ металлургиясында басты дәндік бақылау әдісімен және ұнтақ әдісі бойынша түйіршіктелгенді елеуіш нәтижесін шығаруымен танысу.

 

Жұмысты орындау тәртібі:

1. Ұнтақ материалының екі түрлі үлгінің елеуіш нәтижесін өткізу. Шыққан нәтижені 1 кесте түрінде жасаңыз.

 

1 Кесте. Түйіршіктелген құрамды анықтаудағы толтыру нәтижесінің мысалы

 

Тор номері	Жарықтағы тор жағындағы өлшемі, мм	Тордағы қалдық
		грамм	%
1	1,00
063	0,63
04	0,40
0315	0,315
02	0,20
016	0,16
01	0,10
0063	0,063
005	0,05
0,05 аз
Барлығы

 

2. Ұнтақ материалының екі үлгінің микроскопиялық нәтижесін өткізу. Бөлшекті өлшеуге арналған өсу микроскопын таңдау. Бөлшектің орташа өлшемін анықтау.

3. Жоғарғы көрсетілген пунктер бойынша қорытынды жасау және жұмыс бойынша есеп жасау.

 

Бақылау сұрақтары:

1. Метал ұнтағы нені ұсынады?

2. Бөлшектің өлшеміне байланысты ұнтақтар қандай топтарға бөлінеді?

3. «Ұнтақтың түйіршіктелген құрамына» анықтама беріңіз.

4. Ұнтақтың түйіршіктелген құрамын қандай әдіспен анықтайды?

5. Елеуіш нәтижесінің мәні қандай?

6. Микроскоп нәтижесінің мәні қандай?

7. Седиментациялық нәтижесінің мәні қандай?

 

Ұсынылатын әдебиеттер.

1. [1]

2. [5]

3. [7]

 

СӨЖ-ге арналған бақылау тапсырмалары: [1, 5, 7]

1. Ұнтақтың түйіршіктелген құрамындағы фотоседиментациялық әдісін анықтау.

2. Жасалған әдістің өңдеу нәтижесін өткізуін үйрену.

 

2 Зертханалық жұмыс Себу тығыздығын, нығыздау тығыздығын және метал ұнтақ толықтырғыш аққыштығын анықтау

 

Жұмыстың мақсаты: металдық ұнтақпен — нығыздау тығыздығымен және анықтау әдістерімен танысу; волюмометр арқылы себу тығыздығының әдістерін меңгеру; ұнтақ металының аққыштығын анықтау.

 

Жұмысты орындау тәртібі:

1. Ұнтақ материалының себу тығыздығын, нығыздау тығыздығын және аққыштықтың екі үлгісінің анықтамаларын өткізу. Алынған нәтижені кесте түрінде ұсыну.

2. Алынған мәліметтер бойынша қатысты көлемді,  қатысты тығыздықты, және материалдың кеуектілігін есептеу.

3. Алынған мәліметтерді нәтижелеу және жұмыс бойынша есеп құру.

 

Бақылау жұмысы:

1. Нығыздау тығыздығы және аққыштық ұнтақ металдар қасиетінің қандай түріне жатады?

2. «Себу тығыздық» терминіне анықтама беріңіз. Себу тығыздығы не үшін қажет? Себу тығыздығын қандай әдістермен анықтауға болады? Себу тығыздығының өлшемін қалай өзгертуге болады? Қандай өлшемді себу көлемі деп атайды?

3. «Нығыздау тығыздық» түсінігіне анықтама беріңіз. Оның өлшемін қалай анықтайды? Қандай өлшемді нығыздау көлемі деп атайды?

4. Қандай өлшем арқылы ұнтақ материалдардың қатысты көлемін, тығыздығын және  кеуектілігін есептеуге болады? Әр өлшем нені мінездейді?

5. «Ұнтақ материалының аққыштық» терминіне анықтама беріңіз. Негізінен аққыштық неге тәуелді? Аққыштықты қандай формула арқылы анықтайды?

6. Ұнтақ материалының аққыштығын қандай үлгіде өткізеді? Аққыштық соғу жазықтығына және бөлшектің кедір-бұдырлығына, дымқылдылыққа және метал ұнтақтылығының тотығу үрдісіне қалай әсер етеді?

 

Ұсынылатын әдебиеттер:

1. [1]

2. [5]

3. [7]

 

СӨЖ-ге арналған бақылау тапсырмалары: [1, 5, 7]

1. Ұнтақ материалының үш типті аққыштығының зерттеу нәтижесін өткізу.

 

3 Зертханалық жұмыс Дисперсті толықтырғыштарда тығыздық пен жаншуды зерттеу.

 

Жұмыстың мақсаты: метал ұнтағының тығыздық пен жаншуын заңды өлшем үрдісінде оқып білу, тығыздыққа әсер ететін басты факторларды анықтау; метал ұнтақ пішіндеудің басты операцияларымен танысу.

 

Жұмысты орындау тәртібі:

1. Ұнтақ материалының тығыздықтың екі үлгісін өткізу. Жаншу қысымының тәуелділігін берілген мәліметтер бойынша кесте түрінде ұсыну.

2. Жаншу-қалыптау арқылы ұнтақ метал материалын қалыптау және оның сапасын тексеру.

3. Қорытынды жасау және жоғарғы көрсетілген пуктер бойынша есеп жұмысын құру.

 

Бақылау сұрақтары:

1. Қалыптау, жаншу, тығыздау қандай металдық қасиетке жатады?

2. «Метал ұнтақты тығыздау» терминіне анықтама беріңіз. Тығыздау қалай бағаланады?

3. Ұнтақтау тығыздығын анықтау кезіндегі жүйелігі қандай?

4. «Метал ұнтағының жаншуы» терминіне анықтама беріңіз. Жаншу қандай метал ұнтағымен байланысты?

5. «Метал ұнтағының қалыптасуы» терминіне анықтама беріңіз. Ұнтақты қалыптау негізінен неге тәуелді? Жаншу қалыптасуын қалай сапалы түрде бағалауға болады?

 

Ұсынылатын әдебиеттер:

1. [1]

2. [5]

3. [7]

 

СӨЖ-ге арналған бақылау тапсырмалары: [1, 5, 7]

1. Үлгінің жаншу тығыздығын анықтау және қисық жаншуды сызыңыз.

 

4 Зертханалық жұмыс

Кеуекті үстемелерді дайындау кезіндегі дисперсті толықтырғыштарды алдын ала тығыздау

Жұмыстың мақсаты: ұнтақ материалының әртүрлі жаншуларымен танысу және есептеу өлшемін анықтау.  

Жұмысты орындау тәртібі:

1. Жаншу-пішіннің қарапайым сұлбасын сұлбасын сызу және оның басты бөлшегін атаңыз.

2. Жаншу-пішін көмегі арқылы ұнтақ метал материалын жаншыңыз.

3. Алынған жаншудың сапасын нәтижелеңіз.

 

Бақылау сұрақтары:

1. «Жаншу» және «ұнтақ жаншу» түсініктеріне анықтама беріңіз.

2. Сапалы алынған жаншу қандай факторларға тәуелді?

3. Ұнтақ материалының қандай жаншу әдістерін білесіз?

4. Қандай жағдайда екі жақты жаншуды қолданады?

5. Жаншу үрдісі қандай операциялардан құралады?

6. Ұнтақ ілмегінің есептеуі кезінде қандай формула қолданады?

7. Ұнтақты дозалау қалай жүзеге асады?

8. Жаншу-пішіні ұнтақ матрицасын толтыру кезінде оның біркелкілігі қалай болады және жазықтық горизонтальі?

9. Ұнтақ металл бұйымына арналған жаншу-пішіні қандай белгілер бойынша классификацияланады?

 

Ұсынылатын әдебиеттер:

1. [1]

2. [5]

3. [7]

 

СӨЖ-ге арналған бақылау тапсырмалары:  [1, 5, 7]

1. Ұсынылған матрица өлшемінің есепке алуын, матрица есептеуін сапалыққа орындау.

 

5 Зертханалық жұмыс

Композициялы бұйымдардың кеуекті үстемелерінің құрылымын оқып білу

Жұмыстың мақсаты: ұнтақ материалының қалыптасу құрылымының әртүрлі факторлар әсерін оқып білу.

 

Жұмысты орындау тәртібі:

1. Ұнтақ бұйымының берілген марка үлгісінің жақын химиялық құрамын анықтау.

2. Үлгілерді оқып білу және микроқұрылымын сызу.

3. Қорытынды жасау және жоғарыда көрсетілген пунктер бойынша есеп құру.

 

Бақылау сұрақтары:

1. Кеуекті құрылым мен оның қасиетінің арасындақандай жалпы байланыс бар?

2. Ұнтақ материалының құрылым құрамын атап беріңіз.

3. Ұнтақ материалының құрылым құрамына қандай факторлар әсер етеді?

4. Ұнтақ материалының құрылым зерттеу әдістерін мінездеңіз.

5. Ұнтақ болаттың 30Н3Д1,5Мn маркасын шешіңіз.

 

Ұсынылатын әдебиеттер:

1. [1]

2. [5]

3. [7]

 

СӨЖ-ге арналған бақылау тапсырмалары:  [1, 5, 7]

1. Ұнтақ материал үлгісінің микроқұрылымын оқып білу.

 

6 Зертханалық жұмыс

Композициялы бұйымдардың механикалық қасиеттерін анықтау

Жұмыстың мақсаты: ұнтақ материалының механикалық қасиеттерін: сапасын, соққы тұтқырлығын, қаттылығын, сонымен қатар осы қасиеттердің тәжірибелік методикасының анықтауын оқып білу.

 

Жұмысты орындау тәртібі:

1. Бірнеше үлгілердің микроқаттылығын өлшеу.

2. Цилиндрлік пішіндегі кеуекті конструкционды материалдың созылу кезіндегі сапа аралығының анықтауын өткізу.

3. Анықталған анықтамаларды кестеге енгізу және қорытынды жасау.

 

Бақылау сұрақтары:

1. Сапалық, қаттылық, соққы тұтқырлығы ұнтақ материалының қандай қасиеттеріне жатады?

2. Ұнтақ материалының механикалық қасиеті неге тәуелді?

3. Ұнтақ материалының сапасын қалай бағалайды?

4. Соққы тұтқырлығының анықтау методикасын мінездеңіз?

5. Ұнтақ материалының микроқаттылығын қандай бейне бойынша анықтайды?

 

Ұсынылатын әдебиеттер:

1. [1]

2. [5]

3. [7]

 

СӨЖ-ге арналған бақылау тапсырмалары:  [1, 5, 7]

1. Көлденең үзілу кезіндегі қатты қорытпалардың шама сапасын анықтау методикасын оқып білу.

 

7 Зертханалық жұмыс

Дисперсті-беріктік композициялы материалдар

 

Жұмыстың мақсаты: алюминий негізіндегі дисперсті-беріктік композициялы материалдардың дайындау технологиясы мен қасиетімен танысу.

 

Жұмысты орындау тәртібі:

1. Дисперсті-беріктік САП және алюминий қорытпасының, таза алюминийдің механикалық қасиеттерін салыстыру.

2. Берілгін тапсырманы кесте түрінде ұсыну және қорытынды жасау.

 

Бақылау сұрақтары:

1. САП түріндегі дисперсті-беріктік композициялы материалдарды алу үшін қандай технологиялық сұлбаларды қолданады?

2. САП-ты қолдану үшін қандай шығындық материалдар маркасы қолданады? Мұндағы алюминий тотығының құрамы қандай?

3. САП-тың құрамы қандай?

4. САП-тың механикалық қаситтеріне тотық алюминий қалай әсер етеді?

5. САП қандай өнімді дайындайды?

6. Никель негізінде дисперсті-беріктік композициялы материалдарында матрица ретінде не қызмет етеді?

7. Никель негізінде КМ қосымша беріктігі қандай элементтердің енуіне әкеліп соғады?

 

Ұсынылатын әдебиеттер:

1. [3]

2. [7]

 

СӨЖ-ге арналған бақылау тапсырмалары:  [3, 7]

1 Никель негізіндегі дисперсті композициялы материалдардың дисперсті-беріктік дайындау технологиясын оқып білу.

 

6. Оқытушымен студенттің өздік жұмысының тақырыптық жоспары

ОСӨЖ тақырыбының атауы	Сабақтың мақсаты	Сабақты өткізу түрі	Тапсырманың мазмұны	Ұсынылатын әдебиеттер
1 Тақырып. Металды толықтырғышты алудың негізгі әдістері (6 сағат).	Берілген тақырып бойынша білімді тереңдету	Әдебиетпен жұмыс жасау	Ұнтақты алу әдісінің оның өлшемі мен пішінін оқып білу.	[1, 4, 6, 7]
2 Тақырып. Дисперсті толықтырғышты дайындау және араластыру (6 сағат).	Берілген тақырып бойынша білімді тереңдету	Әдебиетпен жұмыс жасау	Жасыту, араластырудың топтастырылуы.	[1, 6, 7, 10]
3 Тақырып. Кеуекті армирленген үстемені Ақау түрлері (6 сағат).	Берілген тақырып бойынша білімді тереңдету	Әдебиетпен жұмыс жасау	Құюды қорғау және жектектеу атмосферасы. Жарамсыздықтың әртүрлі түрлерін оқып білу: бұжырлану, күйіп кету, піспей қалу, тотығу, жасырын қабат және т.б.	[1, 6, 10]
4 Тақырып. Композициялы материалдарды алудың  технологиялық таңдау сұлбасының шарттары. (6 сағат).	Берілген тақырып бойынша білімді тереңдету	Әдебиетпен жұмыс жасау	Ауыр, орташа және біркелкі, аз тиелген өнімді міндетті (шығын шикізаты және технологиясы) шарттарын қарастыру. МЖБС сәйкес ұнтақты материалдардың таңбалау.	[2, 4, 9]
5 Тақырып. Композициялы материалдардан жасалған өнімнің қысқаша мінездемесі. Тот басудан қорғау (6 сағат).	Берілген тақырып бойынша білімді тереңдету	Әдебиетпен жұмыс жасау	Талшықты және дисперсті берік; магнитті, түйістіру, метал керамикалы сүзгіштерге, жинақты ұнтақ материалдарына, қатты қорытпаларға, фрикционды, антифрикционды КМ-ға мінездеме беру.	[1, 2, 6, 7, 10]
6 Тақырып. Толықтырғыштарды үлестіру және композициялы материалдардың армирлеу сұлбасы (8 сағат).	Берілген тақырып бойынша білімді тереңдету	Әдебиетпен жұмыс жасау	КМ армирленген сұлбасын өңдеу (бір білікті, екі білікті және үш білікті) ондағы толықтырғыштардың орналасуы.	[3, 4, 6]
7 Тақырып. Талшықты композициялы материалдардың дайындау әдістері (7 сағат).	Берілген тақырып бойынша білімді тереңдету	Әдебиетпен жұмыс жасау	КМ-дың талшықты иілімділік тұрпат өзгеруін оқып білу,   пісіру жарылысы, сонымен қатар армирленген элементтердің сіңдіру.	[3, 4, 6]

 

7 Межелік бақылау және қорытынды аттестация кезеңінде студенттердің білімдерін бақылауға арналған материалдар

 

7.1 Пән бойынша  жазба жұмыстарының тақырыптамасы

Бақылау жұмысының тематикасы

1. Метал матрицасымен бірге композициялы материалдар.

2. Екі өлшемді армирленген элементтермен бірге композициялы материалдар.

 

Рефератардың тематикасы

1. Машина жасаудағы жабыну және композициялы материалдардың қолданылуы.

2.  Дисперсті-беріктік композициялы материалдар.

3. Талшықты композициялы материалдар.

4. Керамикалық композициялы материалдар.

5. Композиционды материалдарда талшықты көміртекті қолдану.

6. Импульсті пішін құрылуы.

7. Шликерлі құю.

 

7.2 Өзін-өзі бақылауға  арналған сұрақтар

 

1. Ұнтақ металлургия әдісімен қандай өнім мен материалдарды алуға болады?

2. Ұнтақ металлургия әдісі қандай артықшылықты иемденеді?

3.  Металдық ұнтақтар қандай қасиеттермен мінезделеді?

5. Металдық ұнтақтардың химиялық қасиеттері.

6. Ұнтақта қандай қалдықтардың түрлері болуы мүмкін?

7. Ұнтақтағы қалдықтардың пайда болуы қалай жүзеге асады?

8.  Пісірілген материалдар қасиеттеріне ұнтақтың өлшемі қалай әсер

етеді?

10. Ұнтақтың түйіршіктелген құрамын қандай әдіспен анықтайды?

11. Ұнтақтың морфологиялық бөлімшесі қандай факторларға тәуелді

болады?

12. Ұнтақ бөлімшелер қандай пішінді иеленуі мүмкін?

13. «Ұнтақтың салыстырмалы бетінің» түсінігі.

14. Ұнтақтың салыстырмалы беті қандай факторға тәуелді?

15. Ұнтақтың тығыздық бөлімі қандай факторға тәуелді?

16. Технологиялыққа қандай технологиялық қасиеттер жатады?

17. Ұнтақтың үйілген тығыздығын қалай түсінуге болады?

18. «Жаншу, жентектеу, аққыштық» түсініктеріне анықтама беріңіз.

19. Қалыптастырғыштық және ұнтақ материалдардың тығыздалуы қалай анықталады?

20. Ұнтақ алу әдісі қалай топтастырылады?

21. Ұнтақты алу әдісі механикалықтың қандай түріне жатады?

22. Химиялық қалпына келу әдісінің мәні қандай?

23. Қалпына келтіру сапасы ретінде қандай заттарды қолданады?

24. Өнімді алудың алдын-ала дайындау операциясы немен

қорытындалады?

25. Пластификатор сапасы ретінде қандай заттарды қолданады?

26. Пластификатордың белгісі қандай?

27. Ұнтақты араластыру үшін қандай қондырғыны қолданады?

28.  Шликелік құюдың мәні қандай?

29. Екі қабатты материал және жұқарту технологиясы.

30. Ұнтақты сығуда қандай материалдарды алуға болады?

31. Жентектеу дайындау әдісін қандай мақсатта қолданады?

32. Ұнтақ материалына қандай жөнтектеу түрлерін қолданады?

33. Біржинақты жөнтектеу жүйесінің мәні қандай?

34. Көпжинақты жөнтектеу жүйесінің мәні қандай?

35. Жөнтектеу кезінде қандай үрдістер бір уақытта ағады?

36. Жөнтектеу механизм үрдісін немен қамтамасыз етеді?

37.  Жасанды активтивизация жөнтектеу үрдісін қандай мақсатпен жүзеге

асырады?

38. Активтивизация жөнтектеу үрдісіндегі кеңінен таралған түрлерін атаңыз.

39. Ұнтақтау өнімнің термиялық өңдеу спецфикасы немен қорытындалады?

40. Ұнтақтау өнімнің химия-термиялық өңдеу түрлерін қандай мақсатта қолданады?

41. Термомеханикалық өнімні немен қорытындалады?

42. Механикалық өңдеудегі композициялы материалдардың

ерекшеліктері.

43. Контрукциялы композициялық материалдар қалай топтастырылады?

44. Ұнтақ материалының қасиеті қандай факторға тәуелді?

45.  Ұнтақ консрукциялы материалдар қалай маркаланады (КМ)?

46. Қандай материалдарды композициялы деп атайды?

47. Композщициялы материалдарды қалай топтастырады?

48. КМ қасиеттері қандай факторларға тәуелді?

49. КМ қандай толықтырғыш топтарға бөлінеді?

50. Сызықтық, жалпақ және көлемді армирлеуде қандай толықтырғыштарды қолданады?

51. Дисперсті-беріктік КМ құрылымы мен қасиеті қандай?

52. Дисперсті-беріктік КМ-дың дисперсті бөлімшелердің ролі қандай?

53. Технологиялық сұлбадағы дисперсті-беріктік КМ алу кезінде қандай операцияларға жатады?

54. Дисперсті-беріктік КМ алу кезінде әр операциясын мінездеңіз.

55. Дисперсті-беріктік КМ дайындау кезінде шығын ұнтағының қандай араластыру түрлерін қолданады?

56. Дисперсті-беріктік КМ қандай құрылымды иемденеді?

57. Экзтрузиялық дисперсті-беріктік материалдарын не үшін қолданады?

58. Талшықты КМ құрылымы мен қасиеті қандай?

59.  Метал емес КМ-да матрица ретінде қандай заттарды қолданады?

60. Метал КМ-да сапа не арқылы қамтамасыз етіледі?

61. Метал емес КМ-да сапа не арқылы қамтамасыз етіледі?

62. Талшықты КМ дайындау үшін технологиялық сұлбасы.