logo search
Андреева Основы физикохимии комп

9.6. Методы получения эвтектических композиционных материалов

Эвтектические композиционные материалы (ЭКМ) получают в процессе направленной кристаллизации сплавов, поэтому они называ­ются естественными композитами. По микроструктуре ЭКМ похожи на матричные композиты, армированные дискретными волокнами в виде усов или тонких пластин (см. рис. 10.1). Для реализации такой строго ориентированной микроструктуры, которая дает наименьшую площадь поверхности раздела фаз или наименьшие значения удельной энергии межфазных границ, необходимо обеспечить плоскую поверхность меж­ду расплавом и кристаллизующимся твердым телом.

Эвтектические композиционные материалы получают методами зонной плавки и вертикального перемещения расплава в зоне с посто­янным температурным градиентом - методом Бриджмена (рис. 9.2). Эвтектический сплав 7. помещенный в тигель 3, сначала нагревают до расплавления с помощью индуктора 2, затем вытягивают с постоянной скоростью из зоны нагрева. Расплав последовательно затвердевает и фронт кристаллизации перемещается вверх. Скорость кристаллизации зависит от скорости вытягивания и условий теплообмена в системе. Скорость перемещения тигля с расплавом регулируется в широких пре­делах от 5 до 2000мм/ч. Метод зонной плавки при получении ЭКМ за­ключается в локальном расплавлении и перемещении узкой зоны из сплава эвтектического состава по длине прутка-заготовки. При зонной плавке применяют электронно-лучевой и локальный индукционный нагрев. Равномерность прогрева расплавленной зоны и ее перемешивание для вы­равнивания состава по объему достигается вращением одной части образ­ца, отделенной зоной расплавленного металла от другой.

Скорость направленной кри­сталлизации v существенно влияет на дисперсность образующихся фаз на расстояния s между волокнами или пластинами. Экспериментально уста­новлена зависимость s2ν const. Для большинства ЭКМ с пластинчатым или волокнистым строением sν1/2.

Рис. 9.2. Схема получения ЭКМ методом | направленной кристаллизации: / — подвиж­ная опора'. 2 - неподвижный индуктор; 3 -тигель; 4 - стеклянный корпус; 5 - инерт­ный газ; 6 - керамический кожух; 7 - расплав;

8 - фронт кристаллизации; 9 - слиток; 10 — основание; II- охлаждаемый блок