Различают пористые и компактные порошковые материалы.
Пористыми называют материалы, в которых после окончательной обработки сохраняется 10–30 % остаточной пористости. Из них изготовляют антифрикционные детали (подшипники, втулки), а также фильтры. Подшипники изготовляют из сплавов железа и 1–7 % графита (ЖГр1, ЖГр3, ЖГр7) и бронзографита, содержащего 8–10 % олова и 2–4 % графита (БРОГр10-2, БРОГр8-4 и др.). Низкий коэффициент трения, лёгкая прирабатываемость, хорошая износостойкость при значительных нагрузках, ненадобность принудительного смазывания за счёт «выпотевания» масла из пор делают эти материалы весьма перспективными. Уменьшить износ и прихватываемость сопряжённых деталей, а также улучшить прирабатываемость можно, добавляя к железографитовым материалам 0,8–1,0 % серы или 3,5–4,0 % сульфидов, образующих сульфидные пленки на трущихся поверхностях.
Спечённые материалы на основе железа и меди применяют и для фрикционных изделий в тормозных узлах, где необходимы высокий коэффициент трения, механическая прочность и сопротивление износу. Например, сплав ФМК-11 (15 % Cu, 9 % графита, 3 % асбеста, 3 % SiO2 и 6 % барита) используется для работы в условиях трения без смазки (тормозные накладки тормозов самолетов, тракторов и др.).
Сплав МК5 (4 % Fe, 7 % графита, 8 % Pb, 9 % Sn, 0–2 % Ni; медь – остальное) нашёл применение в качестве фрикционного материала, работающего в условиях жидкостного трения в паре с закалёнными стальными деталями (например, диски сцепления).
Широко применяют порошковые материалы и для фильтрующих изделий (втулки, пластины из порошков никеля, железа, титана, алюминия, бронзы и других материалов с пористостью 45–50 % и размером пор 2–20 мкм). В электротехнике и радиотехнике применяют порошковые магниты на основе Fe–Ni–Al сплава. В приборостроении и других отраслях часто изготовляют из порошковых материалов контакты. Наиболее употребительны псевдосплавы тугоплавких металлов вольфрама и молибдена с медью (МВ20, МВ40, МВ60, МВ80), серебром (СМ30, СМ60, СМ80, СВ30, СВ50, СВ85 и др.) или с оксидом кадмия (ОК8, ОК12, ОК15) и др. Контакты отличаются высокой прочностью, электропроводностью и электроэрозионной стойкостью. Токосъёмники (щётки) изготовляют из порошков меди или серебра с графитом.
Завершая раздел «Металлические конструкционные материалы», обратим внимание на следующее. Как отмечается в фундаментальном труде «Новые материалы» [32] по данным Министерства промышленности, науки и технологий РФ с 1996 по 2000 гг. прочность конструкционных материалов в сопоставимых единицах увеличилась в 1,5–2 раза, модули упругости в 2–2,5 раза, температура эксплуатации низкотемпературных материалов – в 1,5 раза, а высокотемпературных – в 1,3 раза.
Новые материалы, и в первую очередь конструкционные, широко используются оборонным и аэрокосмическим комплексами. Они позволяют обеспечить безопасность полетов, увеличить ресурс двигателей. Оригинальность нового подхода заключается в том, что если раньше борьба шла за прочность и пластичность материалов, то теперь добиваются вязкого разрушения. Это означает, что в конструкциях допускается появление трещин, но при одном существенном ограничении: трещина не должна приводить к разрушению конструкции. По мнению академика РАН И.Н. Фридляндера, российские конструкционные материалы на основе алюминиевых сплавов являются лучшими в мире по характеристикам вязкого разрушения.
Фундаментальные исследования ведутся в области создания материалов с нанокристаллической структурой, обеспечивающей существенное повышение свойств.
|