Materiały kompozytowe z metalową osnową. Do pracy w wyższych temperaturach stosuje się matryce metalowe.
Metalowe CM mają wiele zalet w porównaniu z polimerowymi. Poza wyższą temperaturą pracy charakteryzują się lepszą izotropią oraz większą stabilnością właściwości podczas eksploatacji, wyższą odpornością na erozję.
Plastyczność matryc metalowych nadaje strukturze niezbędną lepkość. Przyczynia się to do szybkiego wyrównania lokalnych obciążeń mechanicznych.
Ważną zaletą metalowych CM jest wyższa produktywność procesu produkcyjnego, formowania, obróbki cieplnej, tworzenia połączeń i powłok.
Zaletą materiałów kompozytowych na bazie metali są wyższe wartości cech, które zależą od właściwości osnowy. Są to przede wszystkim wytrzymałość na rozciąganie i moduł sprężystości przy rozciąganiu w kierunku prostopadłym do osi włókien wzmacniających, wytrzymałość na ściskanie i zginanie, plastyczność i odporność na pękanie. Ponadto materiały kompozytowe na osnowie metalowej zachowują swoje właściwości wytrzymałościowe w wyższych temperaturach niż materiały na osnowie niemetalowej. Są bardziej odporne na wilgoć, niepalne, mają przewodność elektryczną.Wysoka przewodność elektryczna metalowych CM dobrze chroni je przed promieniowaniem elektromagnetycznym, wyładowaniami atmosferycznymi i zmniejsza ryzyko wyładowań elektrostatycznych. Wysoka przewodność cieplna metalu CM chroni przed miejscowym przegrzaniem, co jest szczególnie ważne w przypadku produktów takich jak np końcówki rakiet i krawędzie natarcia skrzydeł.
Najbardziej obiecującymi materiałami na osnowy metalowych materiałów kompozytowych są metale o małej gęstości (A1, Mg, Ti) i stopy na ich bazie, a także nikiel, który jest obecnie powszechnie stosowany jako główny składnik stopów żaroodpornych.
Kompozyty otrzymuje się różnymi metodami. Należą do nich impregnacja wiązki włókien płynnymi stopami aluminium i magnezu, natryskiwanie plazmowe, stosowanie metod prasowania na gorąco, po którym czasami następuje hydroekstruzja lub walcowanie kęsów. Podczas wzmacniania włóknami ciągłymi stosuje się kompozycje „kanapkowe” składające się z naprzemiennych warstw folii aluminiowej i włókien, walcowania, prasowania na gorąco, zgrzewania wybuchowego, zgrzewania dyfuzyjnego. Odlewy prętów i rur zbrojonych włóknami o wysokiej wytrzymałości uzyskuje się z ciekłej fazy metalicznej. Wiązka włókien przechodzi w sposób ciągły przez stopioną kąpiel i jest impregnowana pod ciśnieniem ciekłym aluminium lub magnezem. Po opuszczeniu kąpieli impregnacyjnej włókna są łączone i przepuszczane przez dyszę przędzalniczą, tworząc pręt lub rurkę. Metoda ta zapewnia maksymalne wypełnienie kompozytu włóknami (do 85%), ich równomierne rozmieszczenie w przekroju oraz ciągłość procesu.
Materiały z aluminiową matrycą. Materiały z osnową aluminiową zbrojone są głównie drutem stalowym (SAS), włóknem borowym (VKA) i włóknem węglowym (VKU). Jako matrycę stosuje się zarówno techniczne aluminium (na przykład AD1), jak i stopy (AMg6, V95, D20 itp.).
Zastosowanie stopu (np. B95) utwardzonego przez obróbkę cieplną (hartowanie i starzenie) jako osnowy daje dodatkowy efekt wzmocnienia składu. Natomiast w kierunku osi włókien jest on niewielki, natomiast w kierunku poprzecznym, gdzie o właściwościach decydują głównie właściwości osnowy, sięga 50%.
Najtańszym, dość skutecznym i niedrogim materiałem wzmacniającym jest drut stalowy o wysokiej wytrzymałości. Zatem zbrojenie aluminium technicznego drutem ze stali VNS9 o średnicy 0,15 mm (σ in = 3600 MPa) zwiększa jego wytrzymałość 10-12 razy przy zawartości objętościowej włókna 25% i 14-15 razy przy wzroście zawartości do 40%, po czym wytrzymałość na rozciąganie osiąga odpowiednio 1000-1200 i 1450 MPa. W przypadku zastosowania do zbrojenia drutu o mniejszej średnicy, czyli o większej wytrzymałości (σ in = 4200 MPa), wytrzymałość materiału kompozytowego na rozciąganie wzrośnie do 1750 MPa. Tym samym aluminium zbrojone drutem stalowym (25-40%) znacznie przewyższa pod względem podstawowych właściwości nawet wysokowytrzymałe stopy aluminium i osiąga poziom odpowiednich właściwości stopów tytanu. Gęstość kompozycji mieści się w zakresie 3900-4800 kg/m3.
Wzmocnienie aluminium i jego stopów droższymi włóknami B, C, A1 2 Oe zwiększa koszt materiałów kompozytowych, ale niektóre właściwości są skuteczniej poprawiane: na przykład przy wzmocnieniu włóknami boru moduł sprężystości wzrasta 3-4 razy, włókna węglowe pomagają zmniejszyć gęstość. Bor słabo słabnie wraz ze wzrostem temperatury, więc kompozycje wzmocnione włóknami boru zachowują wysoką wytrzymałość do 400-500 ° C. Materiał zawierający 50% obj. ciągłych włókien boru o wysokiej wytrzymałości i wysokim module sprężystości (VKA-1) znalazł zastosowanie przemysłowe. Pod względem modułu sprężystości i wytrzymałości na rozciąganie w zakresie temperatur 20-500°C przewyższa wszystkie standardowe stopy aluminium, w tym wysokowytrzymałe (B95) oraz stopy specjalnie przystosowane do pracy w wysokich temperaturach (AK4-1), co jest wyraźnie pokazane na ryc. 13.35. Wysoka zdolność tłumienia materiału zapewnia odporność na wibracje wykonanych z niego konstrukcji. Gęstość stopu wynosi 2650 kg/m3, a wytrzymałość właściwa wynosi 45 km. Jest to znacznie więcej niż w przypadku stali o wysokiej wytrzymałości i stopów tytanu.
Obliczenia wykazały, że zastąpienie stopu V95 stopem tytanu w produkcji dźwigara samolotu z elementami wzmacniającymi z VKA-1 zwiększa jego sztywność o 45% i pozwala zaoszczędzić około 42% masy.
Materiały kompozytowe na bazie aluminium wzmocnionego włóknami węglowymi (CFC) są tańsze i lżejsze niż materiały z włóknami borowymi. I chociaż są gorsze od tych ostatnich pod względem siły, mają bliską siłę właściwą (42 km). Jednak wytwarzanie materiałów kompozytowych z utwardzaczem węglowym wiąże się z dużymi trudnościami technologicznymi ze względu na oddziaływanie węgla z osnową metaliczną podczas ogrzewania, co powoduje spadek wytrzymałości materiału. Aby wyeliminować tę wadę, stosuje się specjalne powłoki z włókien węglowych.
Materiały z matrycą magnezową. Materiały z osnową magnezową (MCM) charakteryzują się niższą gęstością (1800-2200 kg/m3) niż te z aluminium, przy mniej więcej takiej samej wysokiej wytrzymałości 1000-1200 MPa, a co za tym idzie, wyższej wytrzymałości właściwej. Przerobione stopy magnezu (MA2 itp.) wzmocnione włóknem borowym (50% obj.) mają wytrzymałość właściwą > 50 km. Dobra kompatybilność magnezu i jego stopów z włóknem boru z jednej strony umożliwia wytwarzanie części metodą impregnacji z niewielką lub żadną późniejszą obróbką, z drugiej strony zapewnia długą żywotność części w podwyższonych temperaturach. Specyficzną wytrzymałość tych materiałów zwiększa zastosowanie stopów stopowych z lekkim litem jako matrycą, a także zastosowanie lżejszego włókna węglowego. Ale, jak wspomniano wcześniej, wprowadzenie włókna węglowego komplikuje technologię stopów już mało zaawansowanych technologicznie. Jak wiadomo, magnez i jego stopy mają małą plastyczność technologiczną i tendencję do tworzenia luźnej warstwy tlenkowej.
Materiały kompozytowe na bazie tytanu. Podczas tworzenia materiałów kompozytowych na bazie tytanu występują trudności spowodowane koniecznością nagrzania do wysokich temperatur. W wysokich temperaturach matryca tytanowa staje się bardzo aktywna; nabywa zdolność pochłaniania gazów, interakcji z wieloma utwardzaczami: borem, węglikem krzemu, tlenkiem glinu itp. W rezultacie powstają strefy reakcji, zmniejsza się wytrzymałość zarówno samych włókien, jak i materiałów kompozytowych jako całości. Ponadto wysokie temperatury prowadzą do rekrystalizacji i zmiękczenia wielu materiałów wzmacniających, co zmniejsza działanie wzmacniające zbrojenia. Dlatego do wzmacniania materiałów z osnową tytanową stosuje się drut z berylu i włókien ceramicznych z tlenków ogniotrwałych (A1 2 0 3), węglików (SiC), a także metali ogniotrwałych o wysokim module sprężystości i wysokiej temperaturze rekrystalizacji (Mo, W). Co więcej, celem wzmocnienia nie jest głównie zwiększenie i tak już wysokiej wytrzymałości właściwej, ale zwiększenie modułu sprężystości i podwyższenie temperatury pracy. Własności mechaniczne stopu tytanu VT6 (6% A1, 4% V, reszta A1), wzmocnionego włóknami Mo, Be i SiC, przedstawiono w tabeli. 13,9. Jak widać z. tabeli, najbardziej efektywna sztywność właściwa wzrasta, gdy jest wzmocniona włóknami z węglika krzemu.
Wzmocnienie stopu VT6 drutem molibdenowym pozwala zachować wysokie wartości modułu sprężystości do 800 "C. Jego wartość w tej temperaturze odpowiada 124 GPa, czyli spada o 33%, natomiast wytrzymałość na rozciąganie spada do 420 MPa, czyli ponad 3-krotnie.
Materiały kompozytowe na bazie niklu. Żaroodporne CM wykonane są na bazie stopów niklu i kobaltu wzmocnionych włóknami ceramicznymi (SiC, Si 3 Ni 4 , Al 2 O 3) i węglowymi. Głównym zadaniem przy tworzeniu materiałów kompozytowych na bazie niklu (NBC) jest podwyższenie temperatur roboczych powyżej 1000°C. A jednym z najlepszych utwardzaczy metali, który może zapewnić dobrą wytrzymałość w tak wysokich temperaturach, jest drut wolframowy. Wprowadzenie drutu wolframowego w ilości od 40 do 70% obj. do stopu niklowo-chromowego zapewnia wytrzymałość w temperaturze 1100°C przez 100 h odpowiednio 130 i 250 MPa, podczas gdy najlepszy niezbrojony stop niklu, przeznaczony do pracy w podobnych warunkach, ma wytrzymałość 75 MPa. Zastosowanie drutu ze stopów wolframu z renem lub hafnem do zbrojenia zwiększa tę liczbę o 30-50%.
Materiały kompozytowe znajdują zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu, przede wszystkim w technice lotniczej, rakietowej i kosmicznej, gdzie szczególne znaczenie ma zmniejszenie masy konstrukcji przy jednoczesnym zwiększeniu wytrzymałości i sztywności. Ze względu na swoje wysokie specyficzne właściwości wytrzymałościowe i sztywności znajdują one zastosowanie do produkcji np. stateczników poziomych i klap samolotów, łopat śmigieł i pojemników śmigłowców, kadłubów i komór spalania silników odrzutowych itp. Zastosowanie materiałów kompozytowych w konstrukcjach samolotów obniżyło ich wagę o 30-40%, zwiększyło ładowność bez zmniejszenia prędkości i zasięgu lotu.
Obecnie materiały kompozytowe stosowane są w budowie turbin energetycznych (łopatki turbin i łopatki dysz), przemyśle motoryzacyjnym (karoserie samochodowe i lodówki, części silników), budowie maszyn (części karoserii i maszyn), przemyśle chemicznym (autoklawy, zbiorniki, zbiorniki), budownictwo okrętowe (kadłuby łodzi, łodzie, śruby napędowe) itp.
Specjalne właściwości materiałów kompozytowych umożliwiają zastosowanie ich jako materiałów elektroizolacyjnych (włókna organiczne), owiewek radioprzepuszczalnych (włókna szklane), łożysk ślizgowych (włókna węglowe) i innych części.
Materiały kompozytowe z osnową ceramiczną. W przypadku najwyższych temperatur roboczych jako materiał osnowy stosowana jest ceramika. Materiały krzemianowe (SiO 2), glinokrzemianowe (Al 2 O 3 - SiO 2), glinoborokrzemianowe (Al 2 O 3 - B 2 O 3 - SiO 2), ogniotrwałe tlenki glinu (Al 2 O 3), cyrkonu (ZrO 2), berylu (BeO), azotku krzemu (Si 3 N 4), borów tytanu (T iB 2) i cyrkonu (ZrB 2), węgliki krzemu (SiC) i tytanu (TiC). Kompozyty z osnową ceramiczną mają wysoką temperaturę topnienia, odporność na utlenianie, szok termiczny i wibracje oraz wytrzymałość na ściskanie. Ceramiczne CM na bazie węglików i tlenków z dodatkiem proszku metalicznego (< 50об. %) называются cermetale . Oprócz proszków do wzmacniania ceramiki CM stosuje się drut metalowy z wolframu, molibdenu, niobu, stali żaroodpornej, a także włókna niemetaliczne (ceramiczne i węglowe). Zastosowanie metalowego drutu tworzy plastikową ramkę, która chroni CM przed zniszczeniem w przypadku pęknięcia kruchej matrycy ceramicznej. Wadą ceramiki CM wzmocnionej włóknami metalowymi jest niska odporność na ciepło. CM z osnową ogniotrwałych tlenków (można stosować do 1000°C), borków i azotków (do 2000°C) oraz węglików (powyżej 2000°C) mają wysoką odporność na ciepło. Podczas wzmacniania ceramicznych CM włóknami z węglika krzemu uzyskuje się wysoką siłę wiązania między nimi a osnową w połączeniu z odpornością na utlenianie w wysokich temperaturach, co umożliwia ich wykorzystanie do produkcji mocno obciążonych części (łożyska wysokotemperaturowe, uszczelnienia, łopatki wirnika silników turbogazowych itp.). Główną wadę ceramiki - brak plastyczności - rekompensują w pewnym stopniu włókna wzmacniające, które hamują propagację pęknięć w ceramice.
Kompozyt węglowo-węglowy . Zastosowanie węgla amorficznego jako materiału osnowy oraz włókien węgla krystalicznego (grafitu) jako materiału wzmacniającego umożliwiło stworzenie kompozytu wytrzymującego nagrzewanie do 2500°C. Taki kompozyt węgiel-węgiel jest obiecujący dla astronautyki i lotnictwa atmosferycznego. Wadą matrycy węglowej jest możliwość utleniania i ablacji. Aby zapobiec tym zjawiskom kompozyt pokryty jest cienką warstwą węglika krzemu.
Matryca węglowa, podobna właściwościami fizycznymi i chemicznymi do włókna węglowego, zapewnia stabilność termiczną CCCM
Najszerzej stosowane są dwie metody wytwarzania kompozytów węgiel-węgiel:
1. karbonizacja matrycy polimerowej wstępnie uformowanego półwyrobu z włókna węglowego przez obróbkę cieplną w wysokiej temperaturze w środowisku nieutleniającym;
2. osadzanie z fazy gazowej pirowęglanu, powstaje podczas termicznego rozkładu węglowodorów w porach podłoża z włókna węglowego.
Obie te metody mają swoje zalety i wady. Podczas tworzenia UCCM często są łączone aby nadać kompozytowi pożądane właściwości.
Karbonizacja matrycy polimerowej. Proces karbonizacji to obróbka cieplna wyrobu z włókna węglowego do temperatury 1073 K w środowisku nieutleniającym (gaz obojętny, wsad węglowy itp.). Celem obróbki cieplnej jest przekształcenie spoiwa w koks. W procesie karbonizacji następuje destrukcja termiczna osnowy, której towarzyszy ubytek masy, skurcz, powstawanie dużej liczby porów, a w efekcie obniżenie właściwości fizyko-mechanicznych kompozytu.
Karbonizację prowadzi się najczęściej w retortowych piecach oporowych. Retorta wykonana ze stopu żaroodpornego zabezpiecza produkt przed utlenieniem tlenem atmosferycznym, a elementy grzejne i izolację przed dostaniem się na nie lotnych, korozyjnych produktów pirolizy spoiwa oraz zapewnia równomierne nagrzewanie objętości reakcyjnej pieca.
Mechanizm i kinetykę karbonizacji określa stosunek szybkości dysocjacji wiązań chemicznych i rekombinacji powstających rodników. Procesowi towarzyszy usuwanie parujących związków żywicznych i produktów gazowych oraz powstawanie stałego koksu wzbogaconego w atomy węgla. Dlatego w procesie karbonizacji kluczową kwestią jest dobór reżimu temperaturowo-czasowego, który powinien zapewnić maksymalne tworzenie pozostałości koksu ze spoiwa, gdyż wytrzymałość mechaniczna karbonizowanego kompozytu zależy między innymi od ilości powstającego koksu.
Im większe gabaryty produktu, tym dłuższy powinien być proces karbonizacji. Szybkość wzrostu temperatury podczas karbonizacji wynosi od kilku do kilkudziesięciu stopni na godzinę, czas trwania procesu karbonizacji wynosi 300 godzin lub więcej. Karbonizacja zwykle kończy się w zakresie temperatur 1073-1773 K, odpowiadającym zakresowi temperatur przejścia węgla w grafit.
Właściwości CCCM w dużym stopniu zależą od rodzaju wstępnego spoiwa, które stosuje się jako syntetyczne żywice organiczne dające wysoką pozostałość po koksie. Najczęściej do tego celu stosuje się żywice fenolowo-formaldehydowe ze względu na ich możliwości produkcyjne, dostępność niskich kosztów, koks powstający w tym procesie ma wysoką wytrzymałość.
Żywice fenolowo-formaldehydowe mają pewne wady. Ze względu na polikondensacyjny charakter ich utwardzania i uwalnianie związków lotnych trudno jest uzyskać jednolitą gęstą strukturę. Wielkość skurczu podczas karbonizacji spoiw fenolowo-formaldehydowych jest większa niż w przypadku innych rodzajów spoiw stosowanych w produkcji CCCM, co prowadzi do pojawienia się naprężeń wewnętrznych w karbonizowanym kompozycie i obniżenia jego właściwości fizycznych i mechanicznych.
Bardziej gęsty koks zapewniają spoiwa furanowe. Ich skurcz podczas karbonizacji jest mniejszy, a wytrzymałość koksu wyższa niż żywic fenolowo-formaldehydowych. Dlatego też, pomimo bardziej złożonego cyklu utwardzania, do produkcji CCCM stosuje się również spoiwa na bazie furfuralu, furfurylidenoacetonów i alkoholu furylowego.
Smoły węglowe i naftowe są bardzo obiecujące do otrzymywania matrycy węglowej ze względu na wysoką zawartość węgla (do 92-95%) oraz wysoką liczbę koksową. Przewagą paku nad innymi lepiszczami jest dostępność i niski koszt, wykluczenie rozpuszczalnika z procesu technologicznego, dobra grafityzacja koksu i jego duża gęstość. Do wad paków należy zaliczyć powstawanie znacznej porowatości, deformację produktu, obecność w ich składzie związków rakotwórczych, co wymaga dodatkowych środków bezpieczeństwa.
W wyniku uwalniania się lotnych związków podczas termicznej degradacji żywicy w zwęglonym tworzywie sztucznym dochodzi do znacznej porowatości, która obniża właściwości fizyczne i mechaniczne CCCM. Dlatego etap karbonizacji włókna węglowego kończy proces uzyskiwania tylko materiałów porowatych, które nie wymagają dużej wytrzymałości, na przykład CCCM o małej gęstości do celów termoizolacyjnych. Zwykle w celu wyeliminowania porowatości i zwiększenia gęstości zwęglony materiał poddaje się ponownej impregnacji spoiwem i karbonizacji (cykl ten można powtarzać kilkukrotnie). Ponowną impregnację przeprowadza się w autoklawach w trybie „próżniowo-ciśnieniowym”, tj. obrabiany przedmiot najpierw ogrzewa się w próżni, po czym podaje się spoiwo i powstaje nadciśnienie do 0,6-1,0 MPa. Podczas impregnacji stosuje się roztwory i stopione spoiwa, a porowatość kompozytu zmniejsza się z każdym cyklem, dlatego konieczne jest stosowanie spoiw o obniżonej lepkości. Stopień zagęszczenia podczas reimpregnacji zależy od rodzaju spoiwa, liczby koksowej, porowatości produktu oraz stopnia wypełnienia porów. Wraz ze wzrostem gęstości podczas ponownej impregnacji wzrasta również wytrzymałość materiału. Tą metodą można uzyskać CCCM o gęstości do 1800 kg/m 3 i większej. Metoda karbonizacji włókien węglowych jest stosunkowo prosta, nie wymaga skomplikowanych urządzeń i zapewnia dobrą powtarzalność właściwości materiałowych otrzymanych wyrobów. Jednak konieczność powtarzania operacji zagęszczania znacznie wydłuża i zwiększa koszt pozyskiwania produktów z CCCM, co jest poważną wadą tej metody.
Po otrzymaniu UCCM przez metoda osadzania pirowęglanu z fazy gazowej gazowy węglowodór (metan, benzen, acetylen itp.) lub mieszanina węglowodoru i gazu rozcieńczającego (gaz obojętny lub wodór) dyfunduje przez porowatą ramę z włókna węglowego, gdzie pod wpływem wysokiej temperatury węglowodór rozkłada się na nagrzanej powierzchni włókna. Wytrącony węgiel pirolityczny stopniowo tworzy mostki łączące między włóknami. Kinetyka osadzania oraz struktura otrzymanego węgla pirolitycznego zależą od wielu czynników: temperatury, natężenia przepływu gazu, ciśnienia, objętości reakcji itp. O właściwościach otrzymanych kompozytów decyduje również rodzaj i zawartość włókna oraz schemat zbrojenia.
Proces osadzania prowadzony jest w próżni lub pod ciśnieniem w piecach indukcyjnych, a także w piecach oporowych.
Opracowano kilka metod technologicznych otrzymywania matrycy pirowęglowej.
Metodą izotermiczną obrabiany przedmiot umieszcza się w równomiernie ogrzewanej komorze. Równomierność grzania w piecu indukcyjnym zapewnia element paliwowy - susceptor wykonany z grafitu. Gazowy węglowodór jest doprowadzany przez dno pieca i dyfunduje przez objętość reakcyjną i kęs; gazowe produkty reakcji są usuwane przez wylot w pokrywie pieca.
Proces zwykle prowadzi się w temperaturze 1173-1423 K i ciśnieniu 130-2000 kPa. Obniżenie temperatury prowadzi do zmniejszenia szybkości osadzania i nadmiernego wydłużenia czasu trwania procesu. Wzrost temperatury przyspiesza osadzanie węgla pirolitycznego, ale w tym przypadku gaz nie ma czasu na dyfuzję do masy przedmiotu obrabianego i węgiel pirolityczny osadza się na powierzchni. Czas trwania procesu sięga setek godzin.
Metoda izotermiczna jest zwykle stosowana do wytwarzania części cienkościennych, ponieważ w tym przypadku pory w pobliżu powierzchni produktu są głównie wypełnione.
Do objętościowego nasycania porów i uzyskiwania wyrobów grubościennych, metoda nieizotermiczna, polegająca na wytworzeniu gradientu temperatury w przedmiocie obrabianym poprzez umieszczenie go na nagrzanym trzpieniu lub rdzeniu lub poprzez bezpośrednie podgrzanie go prądem. Gaz węglowodorowy jest dostarczany od strony o niższej temperaturze. Ciśnienie w piecu jest zwykle równe atmosferycznemu. W rezultacie w najgorętszej strefie następuje osadzanie się pirowęglanu. Efekt chłodzenia gazu przepływającego z dużą prędkością nad powierzchnią jest głównym sposobem na uzyskanie gradientu temperatury.
Zwiększenie gęstości i przewodności cieplnej kompozytu prowadzi do przesunięcia frontu temperatury osadzania, co ostatecznie zapewnia objętościowe zagęszczenie materiału i wytwarzanie wyrobów o dużej gęstości (1700-1800 kg/m3).
Izotermiczna metoda otrzymywania CCCM z matrycą pirowęglową charakteryzuje się następującymi zaletami: dobra powtarzalność właściwości; prostota projektu technicznego; wysoka gęstość i dobra grafityzacja matrycy; Możliwość obróbki kilku produktów jednocześnie.
Wady obejmują: niską szybkość osadzania; powierzchniowe osadzanie pirowęglanu; słabe wypełnienie dużych porów.
Metoda nieizotermiczna ma następujące zalety: wysoka wydajność stapiania; zdolność wypełniania dużych porów; uszczelnienie objętościowe produktu.
Jego wady to: złożona konstrukcja sprzętu; przetwarzany jest tylko jeden produkt; niewystarczająca gęstość i grafityzacja osnowy; powstawanie mikropęknięć.
3.4.4. Wysokotemperaturowa obróbka cieplna (grafityzacja) CCCM. Struktura zwęglonych tworzyw sztucznych i kompozytów z osnową pirowęglową po sprasowaniu z fazy gazowej jest niedoskonała. Odległość międzywarstwowa d 002, charakteryzująca stopień uporządkowania osnowy węglowej, jest stosunkowo duża – ponad 3,44·10 4 μm, a rozmiary kryształów są stosunkowo niewielkie — zwykle nie większe niż 5·10-3 μm, co jest typowe dla dwuwymiarowego uporządkowania podstawowych warstw węglowych. Ponadto w trakcie procesu produkcyjnego mogą wystąpić w nich naprężenia wewnętrzne, które mogą prowadzić do odkształceń i zniekształceń struktury produktu, gdy materiały te są stosowane w temperaturach powyżej temperatury karbonizacji lub osadzania pirowęgla. Dlatego, jeśli konieczne jest uzyskanie bardziej stabilnego termicznie materiału, przeprowadza się jego obróbkę w wysokiej temperaturze. Ostateczna temperatura obróbki cieplnej jest zdeterminowana warunkami pracy, ale jest ograniczona sublimacją materiału, która zachodzi intensywnie w temperaturach powyżej 3273 K. Obróbka cieplna prowadzona jest w piecach indukcyjnych lub piecach oporowych w środowisku nieutleniającym (wypełnienie grafitem, próżnia, gaz obojętny). O zmianie właściwości materiałów węglowo-węglowych podczas wysokotemperaturowej obróbki cieplnej decyduje wiele czynników: rodzaj napełniacza i osnowy, temperatura końcowa i czas trwania obróbki cieplnej, rodzaj medium i jego ciśnienie oraz inne czynniki. W wysokich temperaturach pokonywane są bariery energetyczne w materiale węglowym, uniemożliwiające przemieszczanie się związków wielojądrowych, ich przyczepianie się i wzajemną reorientację z większym stopniem zagęszczenia.
Czas trwania tych procesów jest krótki, a stopień przemiany zależy głównie od temperatury. W związku z tym czas trwania procesów wysokotemperaturowej obróbki cieplnej jest znacznie krótszy niż w przypadku karbonizacji czy osadzania pirowęglowego i wynosi zwykle kilka godzin. Podczas wysokotemperaturowej obróbki cieplnej karbonizowanych tworzyw sztucznych dochodzi do nieodwracalnych odkształceń wyrobu, stopniowego „gojenia się” ubytków. Dla dobrze grafityzowanych materiałów na bazie paku w temperaturach powyżej 2473 K obserwuje się intensywny wzrost trójwymiarowo uporządkowanych krystalitów węgla aż do przejścia do struktury grafitowej. Jednocześnie w tworzywach karbonizowanych na bazie słabo grafitowanych spoiw polimerowych defekty strukturalne utrzymują się do temperatury 3273 K, a materiał pozostaje w niegrafityzowanej postaci strukturalnej.
Włókniste kompozyty metalowe.
Eutektyczne kompozytowe materiały metalowe.
Kompozytowe materiały metalowe formowane przez spiekanie.
Materiały wzmocnione dyspersyjnie na metalowej osnowie.
Materiały kompozytowe na osnowie metalowej.
Wykład nr 2
Laminowane wzmocnione tworzywa sztuczne
Tekstolity- materiały utworzone z warstw tkaniny impregnowanej termoutwardzalną żywicą syntetyczną.
Dubbingowane głowy- laminatów składających się z arkuszy polietylenu, polipropylenu i innych tworzyw termoplastycznych, połączonych podkładem na bazie tkaniny, kauczuku chemoodpornego, nietkanych materiałów włóknistych itp.
Linoleum- polimerowy materiał rolkowy do podłóg - to wielowarstwowy lub tkaninowy KPM zawierający żywice alkidowe, polichlorek winylu, kauczuki syntetyczne i inne polimery.
Getinaki- laminowane tworzywo sztuczne na bazie papieru impregnowanego termoutwardzalną żywicą syntetyczną.
metal-plastik- materiał konstrukcyjny składający się z blachy, zaopatrzony z jednej lub obu stron w powłokę polimerową z polietylenu, fluoroplastyku lub polichlorku winylu.
Laminaty drewniane- materiały otrzymywane przez prasowanie „na gorąco” wykrojów z drewna (forniru) impregnowanego syntetycznymi żywicami termoutwardzalnymi.
Temat: „MATERIAŁ KOMPOZYTOWY NA METALOWEJ MATRYCY”
Nazewnictwo CMM dzieli się na trzy główne grupy: 1) materiały wzmocnione dyspersyjnie wzmacniane cząstkami, w tym pseudostopy otrzymywane metodą metalurgii proszków; 2) eutektyczne materiały kompozytowe – stopy z kierunkową krystalizacją struktur eutektycznych; 3) materiały włókniste wzmocnione włóknami dyskretnymi lub ciągłymi.
Materiały utwardzane dyspersyjnie
Jeśli cząstki fazy wzmacniającej o wielkości 1–100 nm, zajmujące 1–15% objętości kompozytu, zostaną rozprowadzone w metalowej osnowie maszyny współrzędnościowej, osnowa przejmuje główną część obciążenia mechanicznego przyłożonego do maszyny współrzędnościowej, a rola cząstek sprowadza się do tworzenia skutecznego oporu wobec ruchu dyslokacji w materiale osnowy. Takie CMM charakteryzują się zwiększoną stabilnością temperaturową, w wyniku czego ich wytrzymałość praktycznie nie spada do temperatur (0,7 ... 0,8) T pl, gdzie T mp to temperatura topnienia matrycy. Materiały tego typu dzielą się na dwie grupy: materiały formowane przez spiekanie oraz pseudomateriały.
Materiały formowane przez spiekanie zawierają drobno zdyspergowane cząstki tlenków, węglików, azotków i innych związków ogniotrwałych oraz związków międzymetalicznych, które nie topią się i nie rozpuszczają w osnowie podczas formowania CMM. Technologia kształtowania wyrobów z takich maszyn współrzędnościowych należy do dziedziny metalurgii proszków i obejmuje operacje uzyskiwania mieszanek proszkowych, tłoczenia ich w formie, spiekania powstałych półfabrykatów, odkształcania i obróbki cieplnej półwyrobów.
Aluminiowe materiały matrycowe. CM z osnową aluminiową, które znalazły zastosowanie, są głównie zbrojone drutem stalowym, włóknami borowymi i węglowymi.Jako matrycę stosuje się zarówno aluminium techniczne (np. AD1), jak i stopy (B95, D20 itp.).
Stale utwardzane dyspersyjnie zawierają tlenki jako składniki wzmacniające: Al 2 O 3, TiO 2, ZrO 2 itp.
WMP na osnowie kobaltowej zawierają tlenek toru jako rozproszony dodatek, wł matryca magnezowa- tlenki własne.
Materiały na bazie miedzi, utwardzane tlenkami, węglikami, azotkami, uzyskują żaroodporność, która łączy się z wysoką przewodnością elektryczną osnowy miedzianej. Takie maszyny współrzędnościowe służą do wykonywania styków elektrycznych, elektrod do spawania rolkowego, narzędzi iskrzących itp.
KMM na bazie niklu, wypełnione tlenkiem toru i tlenkiem hafnu, przeznaczone są do pracy w temperaturach powyżej 1000°C i znajdują zastosowanie w budownictwie lotniczym, energetyce i technice kosmicznej.
Pseudostop - CMM wzmocniony dyspersyjnie, składający się z faz metalicznych i metalopodobnych, które nie tworzą roztworów i nie wchodzą w związki chemiczne. Technologia kształtowania pseudostopów należy do dziedziny metalurgii proszków. Końcowymi operacjami uzyskiwania pseudostopów jest impregnacja lub spiekanie w fazie ciekłej form.
Impregnacja polega na wypełnieniu porów formy lub spiekanego półwyrobu z elementu ogniotrwałego wytopem niskotopliwego składnika pseudostopu. Impregnację przeprowadza się poprzez zanurzenie porowatej preformy w stopie.
Nazewnictwo pseudostopów obejmuje głównie materiały do celów trybotechnicznych.
Pseudostopy na bazie wolframu W-Cu i W-Ag łączą w sobie wysoką twardość, wytrzymałość i przewodność elektryczną. Służą do wykonywania styków elektrycznych. Pseudostopy na bazie molibdenu (Mo - Cu) i niklu (Ni - Ag) i inne mają ten sam cel.
Eutektyczne CMM to stopy o składzie eutektycznym lub zbliżonym, w których jako fazę wzmacniającą służą zorientowane kryształy włókniste lub płytkowe, powstałe w procesie ukierunkowanej krystalizacji osnowy metalicznej.
Technologia tworzenia eutektycznych CMM polega na tym, że próbkę wyciąga się ze stopu ze stałą szybkością, poddając ją ciągłemu chłodzeniu. Kształt czoła krystalizacji zależy od szybkości ciągnienia i warunków wymiany ciepła, które są kontrolowane przez elementy konstrukcyjne formy.
Materiały włókniste. Technologia formowania włóknistych CMM obejmuje metody prasowania, walcowania, współwytłaczania, wytłaczania, zgrzewania, natryskiwania lub osadzania oraz impregnacji.
Poprzez prasowanie „na gorąco” (prasowanie z ogrzewaniem) otrzymuje się CMM, których wyjściowym materiałem osnowy są proszki, folie, taśmy, blachy i inne półprodukty metalowe. Zarówno one, jak i elementy wzmacniające (drut, ceramika, włókna węglowe lub inne) układane są w określonej kolejności na płycie prasującej lub w formie, a następnie prasowane po podgrzaniu w powietrzu lub w atmosferze obojętnej.
Metoda walcowania przetwarza te same elementy, co prasowanie.
Wspólna metoda rysowania jest następująca. W półfabrykacie z metalu osnowy wiercone są otwory, w które wkładane są pręty zbrojeniowe lub drut. Przedmiot obrabiany jest podgrzewany i przeprowadzane jest jego ściskanie i rozciąganie, co kończy się wyżarzaniem.
Metoda wytłaczania wytwarza produkty w postaci prętów lub rur wzmocnionych włóknami ciągłymi i dyskretnymi. Materiałem wyjściowym matrycy są proszki metali,
Nazewnictwo włóknistych CMM obejmuje wiele materiałów na matrycach z aluminium, magnezu, tytanu, miedzi, niklu, kobaltu itp.
Do tego rodzaju materiałów kompozytowych zalicza się materiały takie jak SAP (sproszkowane aluminium), które są aluminium wzmocnione rozproszonymi cząstkami tlenku glinu. Proszek aluminiowy otrzymuje się przez natryskiwanie stopionego metalu, a następnie mielenie w młynach kulowych do wielkości około 1 mikrona w obecności tlenu. Wraz ze wzrostem czasu mielenia proszek staje się drobniejszy, a zawartość tlenku glinu w nim wzrasta. Dalsza technologia wytwarzania produktów i półproduktów firmy SAP obejmuje prasowanie na zimno, wstępne spiekanie, prasowanie na gorąco, walcowanie lub wytłaczanie spiekanego kęsa aluminiowego do postaci wyrobów gotowych, które można poddać dodatkowej obróbce cieplnej.
Stopy typu SAP stosowane są w technice lotniczej do wytwarzania części o wysokiej wytrzymałości właściwej i odporności na korozję, pracujących w temperaturach do 300-500°C. Wykonuje się z nich tłoczyska, łopatki sprężarki, panewki elementów paliwowych oraz rury wymienników ciepła.
Zbrojenie aluminium i jego stopów drutem stalowym zwiększa ich wytrzymałość, zwiększa moduł sprężystości, odporność zmęczeniową oraz rozszerza zakres temperaturowy materiału.
Zbrojenie włóknami krótkimi realizowane jest metodami metalurgii proszków, polegającymi na prasowaniu, a następnie hydroekstruzji lub walcowaniu półwyrobów. Podczas wzmacniania ciągłymi włóknami kompozycji typu sandwich, składających się z naprzemiennych warstw folii aluminiowej i włókien, stosuje się walcowanie, prasowanie na gorąco, zgrzewanie wybuchowe i zgrzewanie dyfuzyjne.
Bardzo obiecującym materiałem jest kompozycja „drut aluminiowo-berylowy”, w której realizowane są wysokie właściwości fizyczne i mechaniczne zbrojenia berylowego, a przede wszystkim jego mała gęstość i wysoka sztywność właściwa. Kompozycje z drutem berylowym uzyskuje się przez zgrzewanie dyfuzyjne pakietów z naprzemiennych warstw drutu berylowego i arkuszy osnowy. Stopy aluminium wzmocnione drutami stalowymi i berylowymi są wykorzystywane do produkcji części korpusów rakiet i zbiorników paliwa.
W kompozycji „aluminium – włókna węglowe” połączenie zbrojenia o małej gęstości i osnowy pozwala na tworzenie materiałów kompozytowych o wysokiej wytrzymałości właściwej i sztywności. Wadą włókien węglowych jest ich kruchość i wysoka reaktywność. Kompozycja „aluminium – węgiel” otrzymywana jest poprzez impregnację włókien węglowych ciekłym metalem lub metodami metalurgii proszków. Z technologicznego punktu widzenia najłatwiej jest przeciągnąć wiązki włókien węglowych przez stopione aluminium.
Kompozyt „aluminium – węgiel” jest wykorzystywany przy projektowaniu zbiorników paliwa nowoczesnych myśliwców. Ze względu na dużą wytrzymałość właściwą i sztywność materiału masa zbiorników paliwa jest zmniejszona o ok
trzydzieści %. Materiał ten jest również wykorzystywany do produkcji łopatek turbin do lotniczych silników turbinowych.
CHARAKTERYSTYKA OGÓLNA I KLASYFIKACJA
Tradycyjnie stosowane materiały metalowe i niemetalowe w dużej mierze osiągnęły swoją granicę wytrzymałości strukturalnej. Jednocześnie rozwój nowoczesnych technologii wymaga stworzenia materiałów, które działają niezawodnie w złożonej kombinacji pól sił i temperatur, pod wpływem agresywnych mediów, promieniowania, głębokiej próżni i wysokich ciśnień. Często wymagania dotyczące materiałów mogą być sprzeczne. Problem ten można rozwiązać, stosując materiały kompozytowe.
materiał kompozytowy(CM) lub kompozyt nazywany jest masowym układem heterogenicznym składającym się z wzajemnie nierozpuszczalnych składników, które znacznie różnią się właściwościami, których budowa pozwala wykorzystać zalety każdego z nich.
Człowiek zapożyczył zasadę budowy CM od natury. Typowymi materiałami kompozytowymi są pnie drzew, łodygi roślin, kości ludzkie i zwierzęce.
CM umożliwiają uzyskanie określonej kombinacji heterogenicznych właściwości: wysokiej wytrzymałości właściwej i sztywności, odporności cieplnej, odporności na zużycie, właściwości osłony termicznej itp. Spektrum właściwości CM nie można uzyskać przy użyciu konwencjonalnych materiałów. Ich zastosowanie umożliwia tworzenie niedostępnych wcześniej, zasadniczo nowych projektów.
Dzięki CM możliwy stał się nowy skok jakościowy w zakresie zwiększania mocy silników, zmniejszania masy maszyn i konstrukcji oraz zwiększania efektywności wagowej pojazdów i pojazdów kosmicznych.
Ważnymi cechami materiałów pracujących w tych warunkach są wytrzymałość właściwa σ w /ρ oraz sztywność właściwa mi/ρ, gdzie σ in - opór chwilowy, mi jest modułem normalnej sprężystości, ρ jest gęstością materiału.
Stopy o wysokiej wytrzymałości mają z reguły niską ciągliwość, dużą wrażliwość na koncentratory naprężeń i stosunkowo niską odporność na powstawanie pęknięć zmęczeniowych. Chociaż materiały kompozytowe mogą mieć również niską ciągliwość, są znacznie mniej wrażliwe na koncentratory naprężeń i lepiej odporne na uszkodzenia zmęczeniowe. Wynika to z odmiennego mechanizmu powstawania pęknięć w stalach i stopach o wysokiej wytrzymałości. W stalach o wysokiej wytrzymałości pęknięcie, które osiągnęło rozmiar krytyczny, rozwija się stopniowo.
W materiałach kompozytowych działa inny mechanizm. Pęknięcie poruszając się w matrycy napotyka przeszkodę na styku matryca-światłowód. Włókna hamują rozwój pęknięć, a ich obecność w osnowie tworzywa prowadzi do zwiększenia odporności na pękanie.
W ten sposób system kompozytowy łączy w sobie dwie przeciwstawne właściwości wymagane od materiałów konstrukcyjnych – wysoką wytrzymałość dzięki włóknom o wysokiej wytrzymałości oraz wystarczającą odporność na pękanie dzięki osnowie plastycznej i mechanizmowi rozpraszania energii pękania.
CM składają się ze stosunkowo plastycznego materiału bazowego matrycy oraz twardszych i mocniejszych składników, które są wypełniaczami. Właściwości CM zależą od właściwości podłoża, wypełniaczy oraz siły wiązania między nimi.
Matryca spaja kompozycję w monolit, nadaje jej kształt i służy do przenoszenia obciążeń zewnętrznych na zbrojenie z wypełniaczy. W zależności od materiału bazowego, CMs wyróżnia się na osnowie metalowej, czyli metaliczne materiały kompozytowe (MCM), polimerowo-polimerowe materiały kompozytowe (PCM) oraz ceramiczno-ceramiczne materiały kompozytowe (CMC).
Wiodącą rolę we wzmacnianiu CM odgrywają wypełniacze, często określane jako utwardzacze. Posiadają wysoką wytrzymałość, twardość i moduł sprężystości. W zależności od rodzaju wypełniaczy wzmacniających CM są podzielone na wzmocniony dyspersyjnie,włóknisty I warstwowe(Ryc. 28.2).
Ryż. 28.2. Schematy budowy materiałów kompozytowych: A) wzmocnione dyspersyjnie; B) włóknisty; V) warstwowe
Drobne, równomiernie rozmieszczone ogniotrwałe cząstki węglików, tlenków, azotków itp., które nie oddziałują z osnową i nie rozpuszczają się w niej aż do temperatury topnienia faz, są sztucznie wprowadzane do utwardzanych dyspersyjnie CM. Im mniejsze cząstki wypełniacza i im mniejsza odległość między nimi, tym silniejsze CM. W przeciwieństwie do włóknistych, w CM wzmocnionych dyspersyjnie głównym elementem nośnym jest osnowa. Zespół rozproszonych cząstek napełniacza wzmacnia materiał dzięki odporności na ruch dyslokacji pod obciążeniem, co utrudnia odkształcenie plastyczne. Efektywna odporność na ruch dyslokacyjny tworzona jest do temperatury topnienia osnowy, dzięki czemu CM wzmocnione dyspersyjnie charakteryzują się wysoką żaroodpornością i odpornością na pełzanie.
Zbrojeniem w włóknistym CM mogą być włókna o różnych kształtach: nici, taśmy, siatki o różnych splotach. Wzmocnienie włóknistego CM można przeprowadzić zgodnie ze schematem jednoosiowym, dwuosiowym i trójosiowym (ryc. 28.3, A).
Wytrzymałość i sztywność takich materiałów zależy od właściwości włókien wzmacniających, które przejmują główny ładunek. Zbrojenie daje większy przyrost wytrzymałości, ale utwardzanie dyspersyjne jest technologicznie łatwiejsze do wykonania.
Warstwowe materiały kompozytowe (ryc. 28.3, B) składają się z naprzemiennych warstw materiału wypełniającego i matrycowego (typu warstwowego). Warstwy wypełniacza w takich CM mogą mieć różne orientacje. Możliwe jest naprzemienne stosowanie warstw wypełniacza z różnych materiałów o różnych właściwościach mechanicznych. W przypadku kompozycji warstwowych zwykle stosuje się materiały niemetaliczne.
Ryż. 28.3. Schematy zbrojenia włóknistego ( A) i warstwowe ( B) materiały kompozytowe
MATERIAŁY KOMPOZYTOWE UTWARDZANE DYSPERSYJNIE
Podczas utwardzania dyspersyjnego cząsteczki blokują procesy poślizgowe w osnowie. Skuteczność utwardzania, przy minimalnym oddziaływaniu z osnową, zależy od rodzaju cząstek, ich koncentracji objętościowej oraz równomierności rozmieszczenia w osnowie. Stosuje się rozproszone cząstki faz ogniotrwałych, takie jak Al 2 O 3 , SiO 2 , BN, SiC, o małej gęstości i wysokim module sprężystości. CM jest zwykle wytwarzany metodą metalurgii proszków, której ważną zaletą jest izotropowość właściwości w różnych kierunkach.
W przemyśle zwykle stosuje się CM wzmocnione dyspersyjnie na bazie aluminium i rzadziej niklu. Charakterystycznymi przedstawicielami tego typu materiałów kompozytowych są materiały typu SAP (sintered aluminium powder), które składają się z osnowy aluminiowej wzmocnionej rozproszonymi cząstkami tlenku glinu. Proszek aluminiowy otrzymuje się przez natryskiwanie stopionego metalu, a następnie mielenie w młynach kulowych do wielkości około 1 mikrona w obecności tlenu. Wraz ze wzrostem czasu mielenia proszek staje się drobniejszy, a zawartość tlenku glinu w nim wzrasta. Dalsza technologia wytwarzania produktów i półproduktów firmy SAP obejmuje prasowanie na zimno, wstępne spiekanie, prasowanie na gorąco, walcowanie lub wytłaczanie spiekanego kęsa aluminiowego do postaci wyrobów gotowych, które można poddać dodatkowej obróbce cieplnej.
Stopy typu SAP są zadowalająco odkształcane w stanie gorącym, a stopy z 6–9% Al 2 O 3 są również odkształcane w temperaturze pokojowej. Z nich metodą ciągnienia na zimno można uzyskać folię o grubości do 0,03 mm. Materiały te są dobrze obrobione i mają wysoką odporność na korozję.
Gatunki SAP stosowane w Rosji zawierają 6–23% Al 2 O 3 . SAP-1 wyróżnia się zawartością 6-9, SAP-2 - 9-13, SAP-3 - 13-18% Al 2 O 3. Wraz ze wzrostem stężenia objętościowego tlenku glinu wzrasta wytrzymałość materiałów kompozytowych. W temperaturze pokojowej charakterystyki wytrzymałościowe SAP-1 są następujące: σ in = 280 MPa, σ 0,2 = 220 MPa; SAP-3 są następujące: σ w \u003d 420 MPa, σ 0,2 \u003d 340 MPa.
Materiały typu SAP mają wysoką odporność na ciepło i przewyższają wszystkie kute stopy aluminium. Nawet w temperaturze 500°C ich σ wynosi nie mniej niż 60–110 MPa. Odporność na ciepło tłumaczy się opóźniającym działaniem rozproszonych cząstek na proces rekrystalizacji. Charakterystyki wytrzymałościowe stopów typu SAP są bardzo stabilne. Długotrwałe badania wytrzymałościowe stopów typu SAP-3 przez 2 lata praktycznie nie miały wpływu na poziom właściwości zarówno w temperaturze pokojowej, jak i po podgrzaniu do 500°C. W temperaturze 400°C wytrzymałość SAP jest 5 razy większa niż wytrzymałość starzejących się stopów aluminium.
Stopy typu SAP stosowane są w technice lotniczej do wytwarzania części o wysokiej wytrzymałości właściwej i odporności na korozję, pracujących w temperaturach do 300-500°C. Wykonuje się z nich tłoczyska, łopatki sprężarki, panewki elementów paliwowych oraz rury wymienników ciepła.
CM otrzymuje się metodą metalurgii proszków przy użyciu rozproszonych cząstek węglika krzemu SiC. Związek chemiczny SiC posiada szereg pozytywnych właściwości: wysoką temperaturę topnienia (ponad 2650°C), wysoką wytrzymałość (około 2000 MPa) i moduł sprężystości (>450 GPa), niską gęstość (3200 kg/m3) oraz dobrą odporność korozyjną. Produkcja ściernych proszków krzemowych została opanowana przez przemysł.
Proszki stopu aluminium i SiC miesza się, poddaje wstępnemu zagęszczeniu pod niskim ciśnieniem, a następnie prasowaniu na gorąco w stalowych zbiornikach w próżni w temperaturze topnienia stopu osnowy, czyli w stanie stałym-ciekłym. Powstały przedmiot poddawany jest wtórnemu odkształceniu w celu uzyskania półproduktów o wymaganym kształcie i rozmiarze: blach, prętów, profili itp.