Перспективные изделия на рынке изделий порошковой метеллургии
Композиты с металлической матрицей, КММ (metal matrix сomposites) — композиты, матрицей в которых является металл или металлический сплав.
Композиты с металлической матрицей разделяют на армированные волокнами (волокнистые композиты) и наполненные тонкодисперсными частицами, не растворяющимися в основном металле (дисперсно-упрочненные композиты).
Волокнистые композиты с металлической матрицей имеют два основных преимущества по сравнению с более распространенными композитами с полимерной матрицей: они могут использоваться при значительно более высоких температурах и более эффективны в относительно малогабаритных сильно нагруженных элементах конструкций. Последний факт определяется возможностью существенно сократить массу стыковочных элементов конструкций благодаря большей прочности металлической матрицы по сравнению, например, с полимерной, и технологичностью обработки композитов с такой матрицей (возможность использования резьбовых соединений и т. д.).
Волокна в КММ несут основную нагрузку, при этом длина передачи нагрузки в такого типа композитах много меньше соответствующей длины в композитах с полимерной матрицей в силу больших возможных касательных напряжений в матрице (при условии достаточно прочной связи на границе раздела волокна и матрицы). Это обстоятельство сказывается положительным образом на прочностных свойствах композита в силу масштабной зависимости прочности волокна. Возможны также ситуации, в которых взаимодействие волокна и матрицы существенно повышает эффективную прочность волокна, в результате реальная прочность композита оказывается выше величины, полученной при использовании результатов испытаний отдельных волокон. Такого типа эффекты делают волокнистые КММ перспективными материалами. Важной особенностью КММ с пластичной металлической матрицей является возможность конструирования структур с хрупкими волокнами, трещиностойкость которых превышает трещиностойкость неармированной матрицы.
Типичными композитами с металлической матрицей являются бороалюминий (волокно бора — матрица на основе алюминиевых сплавов), углеалюминий (композиты с углеволокном), композиты с волокном карбида кремния в титановой или титан-алюминидной матрице, а также с оксидными волокнами в матрице на основе никеля. Последние позволяют существенно поднять (до 1200 оС) рабочую температуру жаропрочных материалов.
В отличие от волокнистых композитов, в дисперсно-упрочненных материалах матрица является основной несущей нагрузку составляющей, а дисперсные частицы тормозят движения дислокаций, повышая предел текучести и прочность материала. Высокая прочность достигается при размере частиц 10–500 нм при среднем расстоянии между ними 100–500 нм и равномерном их распределении в матрице. Дисперсно-упрочненные композиты могут быть получены на основе большинства применяемых в технике металлов и сплавов.
Основные приложения КММ в настоящее время - аэрокосмические конструкции.
Ниже в таблице представим перспективные продукты применения композитных материалов в рассматриваемых сегментах промышленности.
Продукты применения композитных материалов в рассматриваемых сегментах промышленности
|
Сфера применения |
Подсегмент использования |
Материал с применением металлических композиционных материалов |
Изображение |
ссылка на описание |
|
Электроконтакты |
Производство электроконтактов, вакуумных контакторов, вакуумных дугогасительных камерах (ВДК) |
Порошок молибденовый восстановленный ПМ99,95, ПМ-М для электроконтактов, хром-медь (Cr-Cu), вольфрам-медь (W-Cu) |
http://www.polema.net/kontakty-cr-cu-w-cu.html |
|
|
Электрощетки |
Производство электрокощеток |
Металлографитиые, электрографитированные щетки |
http://www.elp.ru/catalog/Elektrougolnye-izdeliya/SCHetki-dlya-elektricheskih-mashin/SCHetki-metallografitnye |
|
|
Фильтры |
Производство фильтров для промышленности |
Применение композиционных материалов в фильтрах для воды, авиастроения, турбин |
mospolytech.ru/science/aai77/scientific/article/s06/s06_08.pdf, fb.ru/article/244646/filtr-magnitnyiy-dlya-vodyi-vyibor-printsip-rabotyi-otzyivyi |
|
|
Твердосплавные материалы, инструменты |
Твёрдосплавные материалы для авиации, других видов транспорта, твердосплавные инструменты |
Боралюминиевый композиционный материал, металлокерамические и композиционные титановые сплавы, твердосплавные сверла |
viam.ru/metal_composites, aviatitan.net/145-metallokeramicheskie-i-kompozicionnye-titanovye-splavy.html |
|
|
Магниты |
Производство магнитов |
Производство магнитов на основе порошка неодим-железо-бор, композиционный материал для анизотропных магнитопластов |
erga.ru/company/article/555/, www.polymermash.ru/content/view/378/109/ |
|
|
Подшипники |
Производство подшипников качения и скольжения |
Подшипники скольжения (сталь 12Х18Н10Т) со фторопластом Ф4, металлокерамические подшипники, порошок молибденовый механически измельченный ПМ-М |
defrez.ru/bonding.htm, www.techstandard.ru/testars-661-1.html, www.polema.net/userfiles/files/metal-powders.pdf |
|
|
Медицинское оборудование (включая расходные материалы) |
Производство медицинского оборудования и расходных материалов |
Наночастицы золота в качестве новых препаратов для терапии рака, монокристаллы вольфрама для рентгеновской техники, мишеней радиоэлектронных приборов и ламп |
www.evek.org/reference/primenenie-volframa-v-medicine.html, lifebio.wiki |
|
|
Стоматологические импланты |
Стоматология |
Импланты их титановых, бинарных титано-циркониевых (ТЦ) сплавов, композитные коронки и мосты |
dentalmagazine.ru/science/obzor-titano-cirkonievyx-tc-splavov-dlya-ispolzovaniya-v-endossalnyx-dentalnyx-implantatax.html, www.tarusadent.ru/stati/kompozitnye-koronki-i-mosty/ |
|
|
Импланты травмотологические |
Травматология |
Импланты для суставов из титана и его сплавов |
www.titanportal.ru, bone-surgery.ru/view/toksikologicheskie_svojstva_titana_titanovyh_splavov_i_biosovmestimost |
Источник: ФСГС РФ, отчетность крупнейших производителей РФ, анализ MegaResearch
Анализ использования металлических порошков и металлических композитных материалов в производстве продуктов в рассматриваемых сегментах промышленности показал, что номенклатура данных изделий стремительно расширяется.
Данная информация является выдержкой из проведенного исследования. Для актуализации данных отправьте заявку.
