Комкования волокон часто удается избежать при использо­вании турбулентного смесителя. В некоторых случаях избежать этого явления удается лишь при перемешивании компонентов вручную. При использовании хрупких волокон или нитевидных кристаллов тугоплавких соединений (окислов, карбидов, нитри­дов) условия перемешивания должны обеспечить, кроме того, ми­нимальное разрушение волокнистой фракции.

После перемешивания шихту помещают непосредственно в пресс-форму, в которой производится ее уплотнение. Предвари­тельная операция сушки в случае мокрого перемешивания часто бывает нежелательна, так как при последующей загрузке высу­шенной шихты в пресс-форму может происходить сегрегация ком­понентов его. В случае необходимости сушку шихты лучше произ-

Рис. 66. Схема изготовления заготовки композиционного материала методом шликерного литья:

/ — щликер; 2 — обойма; 3 — упрочняющие волокна; 4 фильтровальная бумага; S ------- — -„ „„,„„. к _

сое; 7 — вибростол; 8

водить прямо в пресс-форме, используя для | этого вместо нижнего пуансона специальный |

фильтр-вкладыш. |

Описанный выше метод может обеспечить получение заготовки с хаотичным располо­жением волокон. Для получения заготовок с полностью или частично ориентирован­ным расположением волокон наиболее эффективным является метод шликерного литья. В полость формы укладываются ориентированные определенным образом ор-тотропные или изотропные заготовки (маты) из дискретных волокон или нитевидных кристаллов. Затем маты пропитываются шли-кером, содержащим порошкообразный мат­ричный материал и связующие нужной кон-1 систенции. В одном из вариантов этого метода на дне формы устанавливается пористая диафрагма, шликер подается в верхнюю часть формы и отсасывается из нижней части, заполняя при этом частицами матричного вещества межволоконное пространство. Метод шликерного литья используют при изготовлении композит ционных материалов, армированных непрерывными волокнами. Схема получения заготовки представлена на рис. 66.

Прессование.

Прессование заготовок для получения компакт­ной детали или полуфабриката может быть произведено в сталь­ных пресс-формах с использованием обычных гидравлических прессов. Давление прессования подбирают в каждом случае от­дельно: можно лишь отметить, что в случае, когда смесь содержит металлические волокна, например стальную, вольфрамовую или бериллиевую проволоку, давление прессования должно быть больше, чем это необходимо для прессования порошка материала матрицы. В ряде случаев при прессовании заготовок, содержащие большое количество упругих металлических волокон (30% i более), спрессованные заготовки разваливаются в результате пру-j жинящего действия волокон. Для получения плотной и прочной! заготовки в этом случае используют метод горячего прессования

или методы деформации.

Для прессования заготовок с ориентированными волокнам» целесообразнее использование метода изостатического прессова ния заготовки в гибких оболочках; это позволяет максимально сохранить заданное распределение волокон в материале.

Спекание.

Наличие второй фазы в порошковой заготовю в виде непрерывных или дискретных волокон определяет необыч ное поведение материала при спекании. Теория спекания двух!

152

фазной порошковой смеси, содержащей сферические, недеформи­руемые частицы одного из компонентов, была развита В. В. Ско­роходом [75]. Процессы же спекания систем, содержащих волок­нистую компоненту, точнее описывает теория, развитая Л. И. Тучинским [85]. На основе представлений о спекании, как о реологическом процессе вязкого деформирования твердого тела, им описана кинетика уплотнения армированных систем. Полу­ченное в этой работе дифференциальное уравнение уплотнения при спекании матрицы композиционного материала имеет вид

dQ _ о а (1-6)^(1-^9) О» ,^ dt r„fto 4-(3+^в) 1-бн' \ /

t где 9„ = 9,, ехр (-Зт); т == -|- ^ J -^-.

* о °

Принятые обозначения: т — приведенное время; 9 и 9у —по­ристость армированной и неармированной матрицы соответствен­но; Од — исходная пористость матрицы; Уд — объемная доля волокон в монолитной композиции; о — поверхностное натяжение вещества матрицы; Гц — средний радиус частиц порошка; hy — коэффициент сдвиговой вязкости монолитной матрицы.

Разделив переменные и произведя интегрирование, можно получить кинетическое уравнение уплотнения матрицы армиро­ванного материала при спекании: