Вопрос 27. Металлокерамические материалы и их применение

Металлокерамические или порошковые сплавы получают из металлических порошков методом их прессования и последующего спекания при температуре ниже температуры плавления исходных материалов или с частичным расплавлением наиболее тугоплавкой составляющей смеси.

Основным сырьем для получения металлокерамических изделий являются порошки вольфрама, титана, кобальта, марганца, хрома, железа, меди, олова, алюминия, ферросплавов и других металлов и сплавов.

Способом порошковой металлургии получают металлокерамические детали, твердые сплавы, фрикционные и антифрикционные материалы, а также полупроводниковые материалы.

Материалы и изделия, полученные методами порошковой металлургии, обладают жаропрочностью, износостойкостью, стабильными магнитными свойствами, механическими свойствами, которые незначительно уступают механическим свойствам литых и кованных заготовок.

Методами порошковой металлургии могут быть изготовлены
детали, которые получают литьем. Но потери при изготовлении деталей методами порошковой металлургии составляют 3...7%, а отходы материала при литье иногда достигают 80%. Однако методы порошковой металлургии наиболее эффективны в условиях серийного и массового производства.

Технологический процесс изготовления металлокерамических изделий состоит из следующих операций: приготовление порошков, приготовление смеси (шихты) порошков заданного состава, дозирование шихты, формование деталей, спекание, калибрование или чеканка, отделочные операции.

Продолжительность процесса спекания может составлять от нескольких минут до нескольких часов, что зависит от конфигурации и размеров изделия.

При горячем прессовании процессы прессования и спекания проводят одновременно, что сокращает время спекания в 20...30 раз. После спекания заготовки калибруют или чеканят, т. е. снимают большим давлением с помощью пресс-формы, выполненной точно по размерам готового изделия, дефектный поверхностный слой заготовки.

Широкое распространение получили металлокерамические твердые сплавы, которые обладают высокой твердостью и износостойкостью из-за наличия в их составе карбидов вольфрама, молибдена, хрома и титана. Применяют металлокерамические твердые сплавы для режущего и штамповочного инструмента, наплавки на быстроизнашивающиеся детали.

Для изготовления металлокерамических твердых сплавов используют мелкие порошки карбида вольфрама или карбида титана, обладающих высокой твердостью. В качестве вязких связующих материалов в смесь вводят кобальт или никель. В электродах, которые используются для герметизации корпусов микросхем ударной конденсаторной сваркой, применяют твердый сплав эльконайт. Сплав получают методом порошковой металлургии, пропитывая спресованные вольфрамовые заготовки в виде слитков цилиндрической формы.

Широкое применение керамических диэлектриков объясняется их высокими механическими и электрическими свойствами, недифицнтностью, сравнительной простотой технологии изготовления и не­высокой стоимостью изделий.

Алюминоксид состоит на 95—98% из чистой окиси алюминия с небольшими добавками мрамора, глины. Обладает исключительно высокими электрическими и механическими свойствами; применяет­ся для изготовления антенных изоляторов в вакуумной технике.

Ультрафарфор содержит 38—80% корунда, 10—50% глинистых веществ и небольшое количество углекислых бария и стронция. Устойчив к резкой смене температур, химически стоек, имеет низкие диэлектрические потери; применяется для установочных деталей, изоляторов, конденсаторов.

Титанат бария обладает сегнетоэлектрическими свойствами, механически прочен, не боится действия влаги. Применяется для изготовления малогабаритных конденсаторов большой емкости, пьезоэлектрических преобразователей, используется в счетно-вычислительной технике.

Вариконды — материалы с резко выраженными нелинейными свойствами; используются для управления параметрами электри­ческих цепей в электро- и радиосхемах, в запоминающих устройст­вах.