13-ma’ruza Mavzu: Abraziv materiallar va ularning tayyorlanishi. Reja

Polimer asosidagi kompozitsion materiallar
Polimer asosidagi kompozitsion materiallarda (PKM) hamma tashqil qiluvchilarni birlashtirib yaxlit bir butunlikni hosil qiluvchi matritsa sifatida poli­mer boyuyuvchilar kullaniladi. PKM ga plastmassalarni misol qilib kursatish mumkin. Plastmassalarni yaratishda polimer asos yuqori oquvchanlik yoki yuqori elastiklik holatiga keltiriladi, sungra ma’lum bir texno­logik usul bilan qo’shimchalar kiritiladi, sovigandan keyin (qattiq, holatda) kompozitsiya asosi shishasimon tall holatda buladi. Xozirgi paytda juda ajoyib xossa- larga ega bulgan PKM yaratilganki, ularning solishtirma mustaxkamligi, korroziyabardoshliligi, boio’ariladigan magnit va elektr xossalari kabi xususiyatlari odatdagi po’lat va chuyan konstruktsion materiallarning xususiyatlaridan qolishmaydi. Ishlash qobiliyatlari 200...400°S da ham saqlanib qoladigan PKM lar yaratilgan. Bunday materiallarni kelajakda avtomobil, kema hamda samolyotsozlikda keng ishlatish imkoniyati bor. Kompozitsi­on materiallar texnikadagi mexanik tebranishlarni tuxtatishi yoki kamaytirishi ham mumkin.

Matritsa sifatida ham, qo’shimchalar sifatida ham yuqorida ko’rsatilgan materiallarni qo’llash mumkin. Matritsaning tuldiruvchi jismlarga adgeziyasini mexa­nik ravishda hosil qilish mumkin emas. Polimer makro- molekulalarida juda mustahkam kovalent bog’lanish bo’lganligi va tuldiruvchilar esa metall yoki ion bog’lanishda bo’lganligi uchun matritsa bilan to’ldiruvchi ele­mentlar orasida mustahkam kimyoviy bog’lanishni xosil qilish qiyin. SHuning uchun tuldiruvchi bilan matritsa orasida adgezion bog’lanish hosil qilish maqsadida yupqa parda qatlamdan foydalaniladi.

Xozirgi paytda ishlab chikqarishda termoreaktiv plastmassalar keng qo’llanilmokda. Bularning boglovchilari sifatida fenoloformalg’degid, kremniyorganik, epok­sid kabi kdtronlar (smola), shuningdek, poliefirlar va \ar xil modifikatorlari kullaniladi. Ularning ichida epoksid kdtronlarining tuldiruvchiga bulgan adgeziyasi kuchli bulganligi uchun yukrri mustax,kamlikka ega bulgan plastiklarni olish mumkin. Kremniyorganik boglovchi

asosidagi gshastiklarni uzok, vakd kdzdirilganda daro- ratga turrunligi 260...370°S, fenoloformalg’degidli 260°S gacha, poliamidli borlovchi plastiklar esa 280...35SGS ni tashqil etadi. Poliefir va epoksid katronlarning xusu- siyatlaridan biri fak,at yuqori daroratdagina emas, bal­ki oddiy sharoitda ham kushimchalar ajratib chikarmas- dan va chukma hosil k;ilmasdan k,otishi mudim xususiyati- dir. K,atlamli plastmassalar chihamli konstruktsiyalar uchun kulay materiallardir. Yupkd kdtlamli tuldiruvchi- lar orasida 6oelovchi elementlar ork,ali taxlanib, bir butun anizatrop xususiyatga ega bulgan material hosil kdlinadi. Bunday materiallar list, kuvur. plita dola- tida chikariladi. Ulardan mexanik ishlov berish ork^ali harxil tafsilotlar, buyumlar ishlab chikdladi.

Turli qog’ozlardan modifikatsiyalangan fenol’, anilinoformal’degid va karbomid katronlari bilan shimdirilib getinaks ishlab chiqariladi. Getinaks elektro­texnika sanoatida muhim material hisoblanadi. Ba’zi bir turdagi dekorativ maqsadlarda ham qo’llaniladi. Getinaks 120...140°S gacha xossalarini yukrtmaydi, xi- mikatlar, suyuk, aralashmalar, oziq-ovqat ta’siriga ham chihamli. Ulardan samolyot ichini, temir yo’l vagonlari, kema kayutalarini ichini pardozlovchi koplama sifati- da hamda kurilishda ham shu mak^sadlarda keng foydala- niladi.

Tekstolitlar (bog’lovchi — termoreaktiv qatronlar, to’ldiruvchilar — latta va qog’oz chiqindilari) ham qatlamli materiallar bo’lib, sanoatda muhim ahamiyatga ega. Ularni yorilishga (darz ketishga) qarshiligi katta hamda tebranma yuklanishlarni so’ndiradi. Ishlatilishiga qarab ularning konstruktsion, elektrotexnik, egiluvchan jipslanuvchi (germetik) hamda grafitlangan turlari mavjud. Ulardan shovqin chiqarmaydigan katta va kichik tishli g’ildiraklar, podshipniklarning almashinuvchi (vkladish) qismlari tayyorlanadi. Ular bronza- larga nisbatan 10... 15 barobar uzoq ishlaydi, ishlash sharoiti harorati 80...90°S dan oshmasligi kerak. Kon­struktsion tekstolitlar juvalash dastgohlarida, markazdan qochma kuch asosidagi suv surich (nasos)larda, turbinalarda ishlatiladi.

DSP deb ataluvchi yog’och payraxalar (yoki kukunlar) va fenoloformalg’degidlardan iborat presslangan taxta yoki plitasimon materiallar ham yukrri fizik va mexanik xossalarga ega. Ular kurilishda keng ishlatish bilan bir- galikda mashinasozlikda ham kullaniladi. Masalan DSP dan tayyorlangan tishli gildirak po’latli galdirak bilan ishlaganga nisbatan shovk;in ancha past hamda chihamlidir. Ulardan tayyorlangan podshipnik, metallda chuqur yeyilish izlarini qoldirmaydi. Shuningdek, ularda harakat uzatuvchi g’ildiraklar (shkivlar), vtulkalar va yana ko’pgina avtomobil’ va traktor buyumlari tayyorlanadi. Lekin DSP ning namlikka moyilligi kuchliroq.

Tolali oyna va termoreaktiv katronlardan iborat oynali tekstolitlar xam sanoatda keng qo’llaniladi. Le­kin bunday oynali plastiklarning kamchiligi bir xil xossalarga ega bo’lmaganligidir (7..L5% ga farq qiladi). Mexanik xossalari haroratga bog’liq bo’lib, harorat ko’tarilishi bilan ularning mexanik xossalari keskin kamayadi. Elastiklik moduli ham yuqori emas. Lekin solishtirma bikrligi (E/u) bo’yicha ko’pgina metallardan qolishmaydi, solishtirma mustahkamlik (a/u) jihatidan esa po’latlardan ham yuqori.

Bir yo’nalishli oyna tolali plastiklardan samolyotning yuk kutaradigan konstruktsiyalari, mashina kabinalari, kuzovlari, temir yo’l vagonlari va kemalarda keng ishlatiladi.

Metall asosidagi kompozitsion materiallar

Metall matritsaga ega bo’lgan kompozitsion material­lar (MKM)ning ishlash xususiyatlari, olovbardoshliligi, bikrligi, solishtirma mustahkamligi metall va qotishmalardan ustun turadi. Bu yerda matritsa bilan tuldiruvchi yuzasi orasida fizik-kimyoviy ta’sir mav jud bo’lib, u asosan diffuzion va kimyoviy jarayonlar natijasida sodir buladi. Bu unumli universal texnologiyani izlab topish hamda kompozitsion materialning tarkibini tanlash imkoniyatini yaratadi. Tuldiruvchi elementlarning yangi turlarini ko’paytirish MKM ning qo’llanish sodalarini yanada kengaytirishga imkon bera- di. Shuning uchun ham yangi turdagi MKM yaratishga borgan sari ko’proq, e’tibor berilmoqda. Masalan, samolyotsozlikda va fazoviy kemalarni yaratishda ishlatiladigan vositalar, antennalar, quyosh energiyasidan foydalanuvchi qism vositalari kabi buyumlarni tayyorlashda MKM dan foydalaniladi.

MKM larga qattiq, mayda donachalar bilan mustaxkamlangan kukun metallurgiyasi mahsulotidan foydalanib yaratilgan materiallar, ma’lum yunalishda kristallantirilgan materiallar, tolali tuldiruvchilardan foydalanilgan materiallar va xokazolar kiradi. Bunday materiallarga, masalan, SAP (pishitilgan alyuminiy kukuni) yoki ko’p komponentli po’latlar, metall-sopol qattiq, qotishmalar va hokazolar kiradi. Sanoatda dispersion mustahkamlikka ega bulgan titan, nikel’ yoki alyuminiy asosidagi olovbardosh kompozitsiyalar ko’p ishlatiladi. Masalan, Cr—Ni asosidagi kompozitsiyaning uzoq, muddatli mustahkamligi (Ϭ¹⁰⁰⁰) 115 MPa ga teng. Demak, materi­al 1000°S haroratda 100 soat davomida 115 MPa kuchlanishga chiday oladi.

Korroziyabardosh kompozitsion qotishmalar ham ish­lab chiqilgan va sanoatda qo’llanilmoqda. Bunga ferro- titanidlarni misol qilib ko’rsatish mumkin. Ularning asosini legirlangan temir qotishmalari tashqil qilib, unga 10...75% titan karbid qo’shimcha sifatida qo’shilgan. Tarkibida mustahkamlovchi qo’shimcha sifatida 20...45% titan karbid bulgan hamda xrom, molibden, volg’fram, alyuminiy va nikel’ bilan kompleks legirlangan temir asosidagi kompozitsion qotishma agressiv muditda ishlaydigan podshipnik vositalarini, tegirmonda ishlati­ladigan zoldirlarni tayyorlashda ishlatiladi.

Bunday materiallarda mustahkamlovchi jism sifati­da metall bo’lmagan elementlarning tolalari yoki qiyin eriydigan birikmalar (Al₂O_3, ThO_2, SiC) hamda metalldan tayyorlangan simlar (volg’fram, molibden va hokazolar) - dan foydalaniladi. Tolalarning diametri 1 mkm dan 50 mkm gacha bo’lishi mumkin. Tolasimon monokristallar, simlarning diametri esa 0,1...0,3 mm ni tashqil qilishi mumkin. Odatda tola va simlarning uzunligi diametridan o’n martalab katta bo’ladi.

Alyuminiy asosidagi kompozitsiyalarda 0,15 mm diametrli po’lat sim armatura sifatida qo’llanilganda mus tahkamlik (a) 3600 MPA ga yetadi, ya’ni bu alyuminiyning mustahkamligidan bir necha o’n marta ko’pdir. Alyu­miniy asosidagi komiozitsiyalarni bor tolalari bilan tuyintirilganda uning elastiklik moduli xam ortadi.

Alyuminiy va titan asosidagi tolasimon kushi mchal ar ga ega bulgan komiozitsiyalar ko’prok, samolyotsozlik va kosmik kemasozlikda keng qo’llaniladi. CHunki bu sohada materialning solishtirma musgadkamligi muxim axamiyatga ega. Bunday materiallar mashinasozlikda, kimyo sanoati va boshqa sohalarda ham ko’plab ishlatiladi.

Misol tariqasida 31-jadvalda metall asosidagi ba’zi-bir kompozitsion materiallarning mexanik xossala­ri keltirilgan.

Metall asosidagi kompozitsion materiallarning mexanik xossalari

Material

MPA da