วัสดุผสมกับเมทริกซ์โลหะสำหรับการทำงานที่อุณหภูมิสูงขึ้น จะใช้เมทริกซ์โลหะ
Metal CM มีข้อได้เปรียบเหนือโพลิเมอร์หลายประการ นอกจากอุณหภูมิการทำงานที่สูงขึ้นแล้ว ยังโดดเด่นด้วยไอโซโทรปีที่ดีขึ้นและคุณสมบัติที่เสถียรยิ่งขึ้นระหว่างการทำงาน ความต้านทานการสึกกร่อนที่สูงขึ้น
ความเป็นพลาสติกของเมทริกซ์โลหะทำให้โครงสร้างมีความหนืดที่จำเป็น สิ่งนี้ก่อให้เกิดการปรับโหลดเชิงกลในพื้นที่ให้เท่ากันอย่างรวดเร็ว
ข้อได้เปรียบที่สำคัญของ CM โลหะคือความสามารถในการผลิตที่สูงขึ้นของกระบวนการผลิต การขึ้นรูป การรักษาความร้อน การก่อตัวของข้อต่อและการเคลือบ
ข้อได้เปรียบของวัสดุผสมที่เป็นโลหะคือค่าคุณลักษณะที่สูงขึ้นซึ่งขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของเมทริกซ์ ประการแรกคือความต้านทานแรงดึงและโมดูลัสของความยืดหยุ่นในแรงดึงในทิศทางที่ตั้งฉากกับแกนของเส้นใยเสริมแรง แรงอัดและแรงดัด ความเป็นพลาสติก และความเหนียวแตกหัก นอกจากนี้ วัสดุคอมโพสิตที่มีเมทริกซ์โลหะจะคงลักษณะความแข็งแรงไว้ที่อุณหภูมิสูงกว่าวัสดุที่มีฐานอโลหะ มีความทนทานต่อความชื้น ไม่ติดไฟ มีการนำไฟฟ้า การนำไฟฟ้าสูงของโลหะ CM ช่วยปกป้องได้ดีจากรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า ฟ้าผ่า และลดความเสี่ยงของไฟฟ้าสถิตย์ การนำความร้อนสูงของ CM โลหะช่วยป้องกันความร้อนสูงเกินไปในท้องถิ่น ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับผลิตภัณฑ์เช่น ปลายจรวดและขอบนำปีก.
วัสดุที่มีแนวโน้มมากที่สุดสำหรับเมทริกซ์ของวัสดุผสมโลหะคือโลหะที่มีความหนาแน่นต่ำ (A1, Mg, Ti) และโลหะผสมที่มีพื้นฐานมาจากโลหะเหล่านี้ เช่นเดียวกับนิกเกิล ซึ่งปัจจุบันใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นส่วนประกอบหลักของโลหะผสมทนความร้อน
คอมโพสิตได้มาจากวิธีการต่างๆ สิ่งเหล่านี้รวมถึงการเคลือบมัดเส้นใยด้วยอลูมิเนียมเหลวและแมกนีเซียมละลาย การพ่นด้วยพลาสมา การใช้วิธีการกดร้อน บางครั้งตามด้วยการอัดรีดด้วยความร้อนหรือการรีดเหล็กแท่ง เมื่อเสริมแรงด้วยเส้นใยต่อเนื่อง องค์ประกอบ "แซนวิช" ซึ่งประกอบด้วยชั้นสลับของอลูมิเนียมฟอยล์และเส้นใย ใช้การรีด การกดร้อน การเชื่อมแบบระเบิด การเชื่อมแบบกระจาย การหล่อแท่งและท่อเสริมแรงด้วยไฟเบอร์ที่มีความแข็งแรงสูงนั้นได้มาจากเฟสของโลหะเหลว กลุ่มเส้นใยอย่างต่อเนื่องผ่านอ่างหลอมเหลวและถูกทำให้ชุ่มภายใต้ความดันด้วยอลูมิเนียมเหลวหรือแมกนีเซียม เมื่อออกจากอ่างชุบ เส้นใยจะรวมกันและผ่านสปินเนอร์ ก่อตัวเป็นแท่งหรือท่อ วิธีนี้ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการเติมคอมโพสิตด้วยไฟเบอร์สูงสุด (สูงสุด 85%) การกระจายที่สม่ำเสมอในส่วนตัดขวาง และความต่อเนื่องของกระบวนการ
วัสดุที่มีอลูมิเนียมเมทริกซ์วัสดุที่มีเมทริกซ์อะลูมิเนียมจะเสริมแรงด้วยลวดเหล็กกล้า (SAS) เส้นใยโบรอน (VKA) และคาร์บอนไฟเบอร์ (VKU) เป็นหลัก ในฐานะที่เป็นเมทริกซ์ จะใช้ทั้งอะลูมิเนียมทางเทคนิค (เช่น AD1) และโลหะผสม (AMg6, V95, D20 เป็นต้น)
การใช้โลหะผสม (เช่น B95) ชุบแข็งด้วยกรรมวิธีทางความร้อน (การชุบแข็งและการบ่ม) เป็นเมทริกซ์ให้ผลเพิ่มเติมในการเสริมความแข็งแกร่งให้กับองค์ประกอบ อย่างไรก็ตามในทิศทางของแกนเส้นใยมีขนาดเล็กในขณะที่ในทิศทางตามขวางซึ่งคุณสมบัติถูกกำหนดโดยคุณสมบัติของเมทริกซ์เป็นหลักจะถึง 50%
วัสดุเสริมแรงที่ถูกที่สุด มีประสิทธิภาพพอสมควรและราคาไม่แพงคือลวดเหล็กกล้าความแข็งแรงสูง ดังนั้นการเสริมแรงของอลูมิเนียมทางเทคนิคด้วยลวดที่ทำจากเหล็ก VNS9 ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.15 มม. (σ in = 3600 MPa) จะเพิ่มความแข็งแรง 10-12 เท่าโดยมีปริมาณเส้นใย 25% และ 14-15 เท่าโดยเพิ่มเนื้อหาเป็น 40% หลังจากนั้นความต้านทานแรงดึงถึง 1,000-1200 และ 1,450 MPa ตามลำดับ หากใช้ลวดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่า เช่น มีความแข็งแรงมากกว่า (σ in = 4200 MPa) สำหรับการเสริมแรง ความต้านทานแรงดึงของวัสดุผสมจะเพิ่มเป็น 1,750 MPa ดังนั้น อะลูมิเนียมเสริมแรงด้วยลวดเหล็ก (25-40%) จึงเหนือกว่าโลหะผสมอะลูมิเนียมที่มีความแข็งแรงสูงอย่างมากในแง่ของคุณสมบัติพื้นฐาน และถึงระดับคุณสมบัติที่สอดคล้องกันของโลหะผสมไททาเนียม ความหนาแน่นขององค์ประกอบอยู่ในช่วง 3900-4800 กก./ม. 3 .
การเสริมความแข็งแกร่งของอะลูมิเนียมและโลหะผสมด้วยเส้นใยที่มีราคาแพงกว่า B, C, A1 2 Oe จะเพิ่มต้นทุนของวัสดุคอมโพสิต แต่คุณสมบัติบางอย่างได้รับการปรับปรุงอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ตัวอย่างเช่น เมื่อเสริมด้วยเส้นใยโบรอน โมดูลัสความยืดหยุ่นจะเพิ่มขึ้น 3-4 เท่า เส้นใยคาร์บอนช่วยลดความหนาแน่น โบรอนอ่อนตัวลงเล็กน้อยเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ดังนั้นองค์ประกอบที่เสริมด้วยเส้นใยโบรอนจึงคงความแข็งแรงได้สูงถึง 400-500 °C วัสดุที่มีเส้นใยโบรอนความแข็งแรงสูงและโมดูลัสสูงต่อเนื่อง (VKA-1) 50 vol.% ถูกนำไปประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรม ในแง่ของโมดูลัสความยืดหยุ่นและความต้านทานแรงดึงในช่วงอุณหภูมิ 20-500°C นั้นเหนือกว่าโลหะผสมอลูมิเนียมมาตรฐานทั้งหมด รวมถึงโลหะผสมที่มีความแข็งแรงสูง (B95) และโลหะผสมที่ออกแบบมาเป็นพิเศษสำหรับการทำงานที่อุณหภูมิสูง (AK4-1) ซึ่งแสดงไว้อย่างชัดเจนในรูป 13.35 น.ความสามารถในการหน่วงสูงของวัสดุช่วยให้มั่นใจได้ถึงความต้านทานการสั่นสะเทือนของโครงสร้างที่ทำจากวัสดุดังกล่าว ความหนาแน่นของโลหะผสมคือ 2,650 กก./ม. 3 และความแข็งแรงจำเพาะคือ 45 กม. ซึ่งสูงกว่าเหล็กกล้าความแข็งแรงสูงและโลหะผสมไททาเนียมอย่างมาก
การคำนวณแสดงให้เห็นว่าการแทนที่โลหะผสม V95 ด้วยโลหะผสมไททาเนียมในการผลิตปีกสปาร์ปีกเครื่องบินด้วยองค์ประกอบเสริมแรงจาก VKA-1 จะเพิ่มความแข็งแกร่งได้ถึง 45% และช่วยประหยัดน้ำหนักได้ประมาณ 42%
วัสดุคอมโพสิตที่เป็นอะลูมิเนียมเสริมด้วยเส้นใยคาร์บอน (CFC) มีราคาถูกและเบากว่าวัสดุที่มีเส้นใยโบรอน และแม้ว่าพวกเขาจะด้อยกว่าในด้านความแข็งแกร่ง แต่ก็มีความแข็งแกร่งที่ใกล้เคียงกัน (42 กม.) อย่างไรก็ตาม การผลิตวัสดุคอมโพสิตที่มีตัวทำให้แข็งคาร์บอนนั้นเกี่ยวข้องกับปัญหาทางเทคโนโลยีอย่างมาก เนื่องจากปฏิกิริยาระหว่างคาร์บอนกับเมทริกซ์โลหะระหว่างการให้ความร้อน ซึ่งทำให้ความแข็งแรงของวัสดุลดลง เพื่อกำจัดข้อเสียนี้จึงใช้การเคลือบคาร์บอนไฟเบอร์แบบพิเศษ
วัสดุที่มีเมทริกซ์แมกนีเซียมวัสดุที่มีแมกนีเซียมเมทริกซ์ (MCM) มีความหนาแน่นต่ำกว่า (1,800–2,200 กก./ลบ.ม.) กว่าวัสดุที่มีอะลูมิเนียม โดยมีความแข็งแรงสูงประมาณ 1,000–1200 MPa โดยประมาณ ดังนั้นจึงมีความแข็งแรงจำเพาะสูงกว่า โลหะผสมแมกนีเซียมดัด (MA2 ฯลฯ) เสริมด้วยโบรอนไฟเบอร์ (50 vol.%) มีความแข็งแรงเฉพาะ > 50 กม. ในแง่หนึ่งความเข้ากันได้ดีของแมกนีเซียมและโลหะผสมกับเส้นใยโบรอนทำให้สามารถผลิตชิ้นส่วนโดยการชุบด้วยการตัดเฉือนเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลย ในทางกลับกัน ช่วยให้ชิ้นส่วนมีอายุการใช้งานยาวนานที่อุณหภูมิสูง ความแข็งแรงเฉพาะของวัสดุเหล่านี้ได้รับการปรับปรุงโดยการใช้โลหะผสมที่ผสมกับลิเธียมเบาเป็นเมทริกซ์ เช่นเดียวกับการใช้คาร์บอนไฟเบอร์ที่เบากว่า แต่ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ การแนะนำของคาร์บอนไฟเบอร์ทำให้เทคโนโลยีของโลหะผสมที่ใช้เทคโนโลยีต่ำอยู่แล้วซับซ้อนขึ้น อย่างที่ทราบกันดีว่า แมกนีเซียมและโลหะผสมของมันมีความเหนียวทางเทคโนโลยีต่ำและมีแนวโน้มที่จะสร้างฟิล์มออกไซด์หลวมๆ
วัสดุคอมโพสิตขึ้นอยู่กับไททาเนียมเมื่อสร้างวัสดุคอมโพสิตที่มีส่วนประกอบของไททาเนียม จะมีปัญหาเนื่องจากต้องให้ความร้อนที่อุณหภูมิสูง ที่อุณหภูมิสูง เมทริกซ์ไททาเนียมจะทำงานมาก มันได้รับความสามารถในการดูดซับก๊าซปฏิสัมพันธ์กับสารชุบแข็งหลายชนิด: โบรอน, ซิลิกอนคาร์ไบด์, อลูมิเนียมออกไซด์ ฯลฯ เป็นผลให้เกิดโซนปฏิกิริยาความแข็งแรงของทั้งเส้นใยเองและวัสดุคอมโพสิตโดยรวมลดลง นอกจากนี้ อุณหภูมิสูงยังนำไปสู่การตกผลึกใหม่และการอ่อนตัวของวัสดุเสริมแรงจำนวนมาก ซึ่งช่วยลดผลกระทบของการเสริมแรง ดังนั้นเพื่อเสริมความแข็งแรงของวัสดุด้วยเมทริกซ์ไททาเนียม จึงใช้ลวดที่ทำจากเบริลเลียมและเส้นใยเซรามิกของออกไซด์ทนไฟ (A1 2 0 3) คาร์ไบด์ (SiC) รวมถึงโลหะทนไฟที่มีค่าโมดูลัสยืดหยุ่นสูงและอุณหภูมิการตกผลึกสูง (Mo, W) นอกจากนี้ จุดประสงค์ของการเสริมแรงส่วนใหญ่ไม่ได้เพื่อเพิ่มความแข็งแรงจำเพาะที่สูงอยู่แล้ว แต่เพื่อเพิ่มโมดูลัสยืดหยุ่นและเพิ่มอุณหภูมิในการทำงาน คุณสมบัติทางกลของโลหะผสมไททาเนียม VT6 (6% A1, 4% V, ส่วนที่เหลือ A1), เสริมด้วยเส้นใย Mo, Be และ SiC แสดงไว้ในตาราง 13.9. เท่าที่เห็นจาก. ตาราง ความแข็งแกร่งจำเพาะที่มีประสิทธิภาพสูงสุดจะเพิ่มขึ้นเมื่อเสริมด้วยเส้นใยซิลิกอนคาร์ไบด์
การเสริมแรงของโลหะผสม VT6 ด้วยลวดโมลิบดีนัมช่วยรักษาค่าโมดูลัสความยืดหยุ่นสูงถึง 800 "C ค่าของมันที่อุณหภูมินี้สอดคล้องกับ 124 GPa นั่นคือลดลง 33% ในขณะที่ความต้านทานแรงดึงลดลงถึง 420 MPa นั่นคือ มากกว่า 3 ครั้ง
วัสดุคอมโพสิตขึ้นอยู่กับนิกเกิล. CM ทนความร้อนทำจากโลหะผสมนิกเกิลและโคบอลต์เสริมด้วยเซรามิก (SiC, Si 3 Ni 4 , Al 2 O 3) และเส้นใยคาร์บอน ภารกิจหลักในการสร้างวัสดุผสมที่มีนิกเกิล (NBC) คือการเพิ่มอุณหภูมิในการทำงานให้สูงกว่า 1,000 °C และหนึ่งในสารชุบแข็งโลหะที่ดีที่สุดที่สามารถให้ความแข็งแรงได้ดีที่อุณหภูมิสูงเช่นนี้ก็คือลวดทังสเตน การแนะนำลวดทังสเตนในปริมาณ 40 ถึง 70 โดยปริมาตร% ในโลหะผสมนิกเกิลโครเมียมให้ความแข็งแรงที่ 1100°C เป็นเวลา 100 ชั่วโมงตามลำดับ 130 และ 250 MPa ในขณะที่โลหะผสมนิกเกิลที่ไม่เสริมแรงที่ดีที่สุด ซึ่งออกแบบมาเพื่อการทำงานภายใต้สภาวะที่คล้ายคลึงกันมีความแข็งแรง 75 MPa การใช้ลวดจากโลหะผสมทังสเตนกับรีเนียมหรือแฮฟเนียมเพื่อเสริมแรงทำให้ตัวเลขนี้เพิ่มขึ้น 30-50%
วัสดุคอมโพสิตถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมหลายสาขา โดยเฉพาะในด้านเทคโนโลยีการบิน จรวดและอวกาศ ซึ่งการลดมวลของโครงสร้างในขณะที่เพิ่มความแข็งแกร่งและความแข็งแกร่งนั้นมีความสำคัญเป็นพิเศษ เนื่องจากคุณสมบัติเฉพาะด้านความแข็งแรงและความแข็งแกร่งสูง จึงถูกนำมาใช้ในการผลิต เช่น ตัวปรับความคงตัวและปีกเครื่องบินในแนวนอน ใบพัดและภาชนะบรรจุของเฮลิคอปเตอร์ ตัวถังและห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์ไอพ่น เป็นต้น การใช้วัสดุผสมในโครงสร้างเครื่องบินช่วยลดน้ำหนักได้ 30-40% เพิ่มน้ำหนักบรรทุกโดยไม่ลดความเร็วและระยะการบิน
ในปัจจุบัน วัสดุผสมถูกนำมาใช้ในการสร้างกังหันไฟฟ้า (ใบพัดกังหันและใบพัดหัวฉีด) อุตสาหกรรมยานยนต์ (ตัวถังรถยนต์และตู้เย็น ชิ้นส่วนเครื่องยนต์) วิศวกรรมเครื่องกล (ชิ้นส่วนตัวถังและเครื่องจักร) อุตสาหกรรมเคมี (หม้อนึ่งความดัน ถัง ถัง) การต่อเรือ (ตัวเรือ เรือ ใบพัด) ฯลฯ
คุณสมบัติพิเศษของวัสดุคอมโพสิตทำให้สามารถใช้เป็นวัสดุฉนวนไฟฟ้า (เส้นใยอินทรีย์) แฟริ่งโปร่งแสงวิทยุ (ใยแก้ว) ตลับลูกปืนธรรมดา (คาร์บอนไฟเบอร์) และชิ้นส่วนอื่นๆ
วัสดุคอมโพสิตที่มีเมทริกซ์เซรามิกสำหรับอุณหภูมิการทำงานสูงสุด จะใช้เซรามิกเป็นวัสดุเมทริกซ์ ซิลิเกต (SiO 2), อะลูมิโนซิลิเกต (Al 2 O 3 - SiO 2), วัสดุอะลูมิโนโบโรซิลิเกต (Al 2 O 3 - B 2 O 3 - SiO 2), วัสดุทนไฟออกไซด์ของอะลูมิเนียม (Al 2 O 3), เซอร์โคเนียม (ZrO 2), เบริลเลียม (BeO), ซิลิคอนไนไตรด์ (Si 3 N 4), ไททาเนียมบอไรด์ (T iB 2) และเซอร์โคเนียม ( ZrB 2), ซิลิกอน (SiC) และไททาเนียม (TiC) คาร์ไบด์ คอมโพสิตที่มีเมทริกซ์เซรามิกมีจุดหลอมเหลวสูง ต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชัน ช็อกจากความร้อนและการสั่นสะเทือน และกำลังรับแรงอัด เซรามิก CM ขึ้นอยู่กับคาร์ไบด์และออกไซด์ด้วยการเติมผงโลหะ (< 50об. %) называются เซอร์เมท . นอกจากผงสำหรับเสริมแรงเซรามิก CM แล้ว ยังใช้ลวดโลหะจากทังสเตน โมลิบดีนัม ไนโอเบียม เหล็กทนความร้อน รวมถึงเส้นใยอโลหะ (เซรามิกและคาร์บอน) การใช้ลวดโลหะสร้างกรอบพลาสติกที่ป้องกัน CM จากการถูกทำลายเมื่อเมทริกซ์เซรามิกที่เปราะแตก ข้อเสียของเซรามิก CM ที่เสริมด้วยเส้นใยโลหะคือทนความร้อนได้ต่ำ CM ที่มีเมทริกซ์ของออกไซด์ทนไฟ (สามารถใช้ได้ถึง 1,000°C), บอไรด์และไนไตรด์ (สูงถึง 2,000°C) และคาร์ไบด์ (มากกว่า 2,000°C) มีความต้านทานความร้อนสูง เมื่อเสริม CM เซรามิกด้วยเส้นใยซิลิกอนคาร์ไบด์ ความแข็งแรงพันธะสูงระหว่างพวกมันกับเมทริกซ์จะบรรลุผลร่วมกับการต้านทานการเกิดออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูง ซึ่งทำให้สามารถใช้พวกมันในการผลิตชิ้นส่วนที่รับภาระหนัก (แบริ่งที่อุณหภูมิสูง ซีล ใบพัดของเครื่องยนต์กังหันก๊าซ ฯลฯ) ข้อเสียเปรียบหลักของเซรามิก - การขาดความเป็นพลาสติก - ได้รับการชดเชยในระดับหนึ่งโดยการเสริมเส้นใยที่ยับยั้งการแพร่กระจายของรอยแตกในเซรามิก
คอมโพสิตคาร์บอนคาร์บอน . การใช้คาร์บอนอสัณฐานเป็นวัสดุเมทริกซ์และเส้นใยของคาร์บอนที่เป็นผลึก (กราไฟต์) เป็นวัสดุเสริมแรงทำให้สามารถสร้างคอมโพสิตที่สามารถทนความร้อนได้สูงถึง 2,500°C คอมโพสิตคาร์บอนคาร์บอนดังกล่าวมีแนวโน้มดีสำหรับการบินอวกาศและอวกาศข้อเสียของเมทริกซ์คาร์บอนคือการเกิดออกซิเดชันและการระเหยที่เป็นไปได้ เพื่อป้องกันปรากฏการณ์เหล่านี้ คอมโพสิตถูกเคลือบด้วยซิลิกอนคาร์ไบด์ชั้นบาง
เมทริกซ์คาร์บอนซึ่งมีคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีคล้ายกับคาร์บอนไฟเบอร์ ให้ความเสถียรทางความร้อนของ CCCM
วิธีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมี 2 วิธีในการผลิตวัสดุผสมคาร์บอน-คาร์บอน:
1. การทำให้เป็นคาร์บอนของพอลิเมอร์เมทริกซ์ของเส้นใยคาร์บอนสำเร็จรูปโดยการรักษาความร้อนที่อุณหภูมิสูงในสภาพแวดล้อมที่ไม่ออกซิไดซ์
2. การสะสมไอของไพโรคาร์บอนเกิดขึ้นระหว่างการสลายตัวด้วยความร้อนของไฮโดรคาร์บอนในรูพรุนของพื้นผิวคาร์บอนไฟเบอร์
ทั้งสองวิธีนี้มีข้อดีและข้อเสีย เมื่อสร้าง UCCM พวกเขามักจะรวมกันเพื่อให้คอมโพสิตมีคุณสมบัติที่ต้องการ
ถ่านของพอลิเมอร์เมทริกซ์กระบวนการคาร์บอไนเซชันเป็นการบำบัดความร้อนของผลิตภัณฑ์คาร์บอนไฟเบอร์จนถึงอุณหภูมิ 1,073 K ในสภาพแวดล้อมที่ไม่ออกซิไดซ์ (ก๊าซเฉื่อย การเติมถ่านหิน ฯลฯ) วัตถุประสงค์ของการบำบัดความร้อนคือการเปลี่ยนสารยึดเกาะเป็นโค้ก ในกระบวนการคาร์บอไนเซชัน การทำลายด้วยความร้อนของเมทริกซ์เกิดขึ้นพร้อมกับการสูญเสียน้ำหนัก การหดตัว การก่อตัวของรูพรุนจำนวนมาก และเป็นผลให้คุณสมบัติทางกายภาพและเชิงกลของคอมโพสิตลดลง
คาร์บอไนเซชันมักดำเนินการในเตาเผาต้านทานการย้อนกลับ รีทอร์ตที่ทำจากโลหะผสมทนความร้อนช่วยปกป้องผลิตภัณฑ์จากการเกิดออกซิเดชันโดยออกซิเจนในบรรยากาศ และองค์ประกอบความร้อนและฉนวนจากการสัมผัสกับผลิตภัณฑ์ไพโรไลซิสที่ระเหยได้ซึ่งมีฤทธิ์กัดกร่อนของสารยึดเกาะ และทำให้มั่นใจได้ถึงความร้อนที่สม่ำเสมอของปริมาตรปฏิกิริยาของเตา
กลไกและจลนพลศาสตร์ของคาร์บอไนเซชันถูกกำหนดโดยอัตราส่วนของอัตราการแตกตัวของพันธะเคมีและการรวมตัวกันใหม่ของอนุมูลที่เกิดขึ้น กระบวนการนี้มาพร้อมกับการกำจัดสารประกอบเรซินที่ระเหยและผลิตภัณฑ์ที่เป็นก๊าซ และการก่อตัวของถ่านโค้กที่อุดมด้วยอะตอมของคาร์บอน ดังนั้น ในกระบวนการคาร์บอไนเซชัน ประเด็นสำคัญคือการเลือกโหมดอุณหภูมิ-เวลา ซึ่งควรรับประกันการก่อตัวของโค้กตกค้างจากสารยึดเกาะสูงสุด เนื่องจากความแข็งแรงทางกลของคอมโพสิตคาร์บอไนซ์ขึ้นอยู่กับปริมาณของโค้กที่ก่อตัวขึ้นเหนือสิ่งอื่นใด
ขนาดของผลิตภัณฑ์ที่ใหญ่ขึ้น กระบวนการคาร์บอไนเซชันควรใช้เวลานานขึ้น อัตราของอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นระหว่างการคาร์บอไนเซชันมีตั้งแต่หลายองศาถึงหลายสิบองศาต่อชั่วโมง ระยะเวลาของกระบวนการคาร์บอไนเซชันคือ 300 ชั่วโมงขึ้นไป คาร์บอไนเซชันมักจะสิ้นสุดในช่วงอุณหภูมิ 1,073-1773 K ซึ่งสอดคล้องกับช่วงอุณหภูมิของการเปลี่ยนคาร์บอนเป็นกราไฟต์
คุณสมบัติของ CCCM ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับชนิดของสารยึดเกาะเริ่มต้น ซึ่งใช้เป็นเรซินอินทรีย์สังเคราะห์ที่ให้กากโค้กสูง ส่วนใหญ่มักใช้เรซินฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์เพื่อจุดประสงค์นี้เนื่องจากความสามารถในการผลิต ความพร้อมใช้งานของต้นทุนต่ำ ถ่านโค้กที่เกิดขึ้นในกระบวนการนี้มีความแข็งแรงสูง
ฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์เรซินมีข้อเสียบางประการ เนื่องจากลักษณะการควบแน่นของโพลีคอนเดนเซชันและการปลดปล่อยสารประกอบระเหย จึงเป็นเรื่องยากที่จะได้โครงสร้างที่หนาแน่นสม่ำเสมอ ปริมาณการหดตัวระหว่างการทำให้เป็นคาร์บอนของสารยึดเกาะฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์นั้นมากกว่าสารยึดเกาะประเภทอื่นๆ ที่ใช้ในการผลิต CCCM ซึ่งนำไปสู่ลักษณะที่ปรากฏของความเค้นภายในในคอมโพสิตที่เป็นคาร์บอนและคุณสมบัติทางกายภาพและทางกลลดลง
โค้กมีความหนาแน่นมากขึ้นโดยสารยึดประสาน furan การหดตัวระหว่างคาร์บอไนเซชันจะน้อยกว่า และความแข็งแรงของถ่านโค้กจะสูงกว่าเรซินฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์ ดังนั้น แม้จะมีวงจรการบ่มที่ซับซ้อนกว่า สารยึดเกาะที่มีเฟอร์ฟูรัล เฟอร์ฟูริลิดีน อะซิโตน และฟิวริลแอลกอฮอล์ก็ถูกนำมาใช้ในการผลิต CCCM เช่นกัน
ถ่านหินและน้ำมันมีแนวโน้มที่จะได้รับเมทริกซ์คาร์บอนเนื่องจากมีปริมาณคาร์บอนสูง (สูงถึง 92-95%) และจำนวนถ่านโค้กสูง ข้อได้เปรียบของการพิทช์ที่เหนือกว่าสารประสานอื่นๆ คือ ความพร้อมใช้งานและต้นทุนต่ำ การยกเว้นตัวทำละลายจากกระบวนการทางเทคโนโลยี การทำให้เป็นกราฟที่ดีของถ่านโค้กและความหนาแน่นสูง ข้อเสียของสนามรวมถึงการก่อตัวของรูพรุนที่สำคัญ, การเสียรูปของผลิตภัณฑ์, การปรากฏตัวของสารก่อมะเร็งในองค์ประกอบของพวกเขาซึ่งต้องใช้มาตรการรักษาความปลอดภัยเพิ่มเติม
เนื่องจากการปลดปล่อยสารระเหยระหว่างการย่อยสลายด้วยความร้อนของเรซินในพลาสติกคาร์บอน ทำให้เกิดรูพรุนอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งลดคุณสมบัติทางกายภาพและเชิงกลของ CCCM ดังนั้น ขั้นตอนการคาร์บอไนเซชันของคาร์บอนไฟเบอร์จึงเสร็จสิ้นกระบวนการเพื่อให้ได้เฉพาะวัสดุที่มีรูพรุนซึ่งไม่ต้องการความแข็งแรงสูง เช่น CCCM ความหนาแน่นต่ำสำหรับวัตถุประสงค์ในการเป็นฉนวนความร้อน โดยปกติแล้ว เพื่อขจัดความพรุนและเพิ่มความหนาแน่น วัสดุคาร์บอนจะถูกทำให้ชุ่มอีกครั้งด้วยสารยึดเกาะและคาร์บอไนซ์ (วงจรนี้สามารถทำซ้ำได้หลายครั้ง) การชุบซ้ำจะดำเนินการในหม้อนึ่งความดันในโหมด "แรงดันสุญญากาศ" นั่นคือ ชิ้นงานจะถูกทำให้ร้อนในสุญญากาศก่อน หลังจากนั้นจึงจัดหาสารยึดเกาะและสร้างแรงดันเกินสูงถึง 0.6-1.0 MPa เมื่อทำให้ชุ่ม จะใช้สารละลายและสารยึดเกาะละลาย และความพรุนของคอมโพสิตจะลดลงในแต่ละรอบ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้สารประสานที่มีความหนืดลดลง ระดับของการบดอัดระหว่างการทำให้ชุ่มอีกครั้งขึ้นอยู่กับชนิดของสารยึดเกาะ จำนวนโค้ก ความพรุนของผลิตภัณฑ์ และระดับของการอุดรูพรุน ด้วยความหนาแน่นที่เพิ่มขึ้นระหว่างการทำให้ชุ่มอีกครั้ง ความแข็งแรงของวัสดุก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน วิธีนี้สามารถใช้เพื่อให้ได้ CCCM ที่มีความหนาแน่นสูงถึง 1,800 กก./ม.3 และสูงกว่า วิธีการคาร์บอไนเซชันของคาร์บอนไฟเบอร์นั้นค่อนข้างง่าย ไม่ต้องใช้อุปกรณ์ที่ซับซ้อน และให้ความสามารถในการทำซ้ำที่ดีของคุณสมบัติของวัสดุของผลิตภัณฑ์ที่ได้ อย่างไรก็ตาม ความจำเป็นในการบดอัดซ้ำหลายครั้งทำให้ต้นทุนเพิ่มขึ้นอย่างมากและเพิ่มต้นทุนในการรับผลิตภัณฑ์จาก CCCM ซึ่งเป็นข้อเสียอย่างร้ายแรงของวิธีนี้
เมื่อได้รับ UCCM โดย วิธีการสะสมไพโรคาร์บอนจากเฟสก๊าซก๊าซไฮโดรคาร์บอน (มีเทน เบนซิน อะเซทิลีน ฯลฯ) หรือส่วนผสมของไฮโดรคาร์บอนและก๊าซเจือจาง (ก๊าซเฉื่อยหรือไฮโดรเจน) แพร่ผ่านโครงคาร์บอนไฟเบอร์ที่มีรูพรุน ซึ่งภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิสูง ไฮโดรคาร์บอนจะสลายตัวบนพื้นผิวที่ร้อนของเส้นใย คาร์บอนไพโรไลติกที่ตกตะกอนจะค่อยๆสร้างสะพานเชื่อมระหว่างเส้นใย จลนพลศาสตร์ของการสะสมและโครงสร้างของคาร์บอนไพโรไลติกที่ได้นั้นขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายอย่าง: อุณหภูมิ อัตราการไหลของก๊าซ ความดัน ปริมาณปฏิกิริยา ฯลฯ คุณสมบัติของวัสดุผสมที่ได้จะพิจารณาจากประเภทและเนื้อหาของเส้นใย และแผนการเสริมแรงด้วย
กระบวนการสะสมจะดำเนินการในสุญญากาศหรือภายใต้ความดันในเตาหลอมแบบเหนี่ยวนำ เช่นเดียวกับในเตาต้านทาน
มีการพัฒนาวิธีการทางเทคโนโลยีหลายวิธีในการรับเมทริกซ์ไพโรคาร์บอน
ด้วยวิธีไอโซเทอร์มอลวางชิ้นงานไว้ในห้องที่มีความร้อนสม่ำเสมอ ความสม่ำเสมอของการให้ความร้อนในเตาเหนี่ยวนำนั้นมั่นใจได้ด้วยความช่วยเหลือขององค์ประกอบเชื้อเพลิง - ตัวรับที่ทำจากกราไฟท์ ก๊าซไฮโดรคาร์บอนถูกป้อนเข้าทางด้านล่างของเตาเผาและแพร่ผ่านปริมาตรของปฏิกิริยาและบิลเล็ต ผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาก๊าซจะถูกกำจัดออกผ่านทางทางออกในฝาครอบเตา
กระบวนการนี้มักจะดำเนินการที่อุณหภูมิ 1173-1423 K และความดัน 130-2,000 kPa การลดอุณหภูมินำไปสู่การลดลงของอัตราการสะสมและระยะเวลาของกระบวนการที่ยาวเกินไป อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นจะเร่งการสะสมของไพโรไลติกคาร์บอน แต่ในกรณีนี้ ก๊าซจะไม่มีเวลากระจายเข้าไปในชิ้นงานจำนวนมาก และไพโรไลติกคาร์บอนจะสะสมอยู่บนพื้นผิว ระยะเวลาของกระบวนการถึงหลายร้อยชั่วโมง
วิธีการรักษาความร้อนมักจะใช้สำหรับการผลิตชิ้นส่วนที่มีผนังบาง เนื่องจากในกรณีนี้รูพรุนที่อยู่ใกล้กับพื้นผิวของผลิตภัณฑ์จะถูกเติมเป็นส่วนใหญ่
เพื่อความอิ่มตัวของปริมาตรรูขุมขนและรับผลิตภัณฑ์ที่มีผนังหนา วิธีการที่ไม่ใช่ความร้อน, ซึ่งประกอบด้วยการสร้างการไล่ระดับอุณหภูมิในชิ้นงานโดยการวางบนแมนเดรลหรือแกนที่ให้ความร้อน หรือโดยการให้ความร้อนโดยตรงกับกระแส ก๊าซไฮโดรคาร์บอนจ่ายมาจากด้านที่มีอุณหภูมิต่ำกว่า ความดันในเตามักจะเท่ากับบรรยากาศ เป็นผลให้การสะสมของไพโรคาร์บอนเกิดขึ้นในโซนที่ร้อนที่สุด ผลการทำให้เย็นลงของก๊าซที่ไหลเหนือพื้นผิวด้วยความเร็วสูงเป็นวิธีหลักในการทำให้ได้ค่าเกรเดียนต์ของอุณหภูมิ
การเพิ่มความหนาแน่นและการนำความร้อนของวัสดุคอมโพสิตจะทำให้เกิดการเคลื่อนตัวของอุณหภูมิด้านหน้าของการสะสม ซึ่งท้ายที่สุดจะทำให้วัสดุเกิดการอัดแน่นในเชิงปริมาตรและการผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีความหนาแน่นสูง (1,700-1,800 กก./ลบ.ม.)
วิธี isothermal ในการรับ CCCM ด้วยเมทริกซ์ไพโรคาร์บอนนั้นมีข้อดีดังต่อไปนี้: ความสามารถในการทำซ้ำที่ดีของคุณสมบัติ; ความเรียบง่ายของการออกแบบทางเทคนิค ความหนาแน่นสูงและการทำกราฟเมทริกซ์ที่ดี ความเป็นไปได้ในการประมวลผลหลายผลิตภัณฑ์ในเวลาเดียวกัน
ข้อเสีย ได้แก่ อัตราการสะสมต่ำ การสะสมพื้นผิวของไพโรคาร์บอน เติมเต็มรูขุมขนกว้างได้ไม่ดี
วิธีการแบบไม่เก็บความร้อนมีข้อดีดังต่อไปนี้: อัตราการสะสมตัวสูง ความสามารถในการเติมเต็มรูขุมขนกว้าง ตราประทับปริมาตรของผลิตภัณฑ์
ข้อเสียของมันมีดังนี้: การออกแบบฮาร์ดแวร์ที่ซับซ้อน มีการประมวลผลเพียงผลิตภัณฑ์เดียวเท่านั้น ความหนาแน่นไม่เพียงพอและการสร้างกราฟของเมทริกซ์ การก่อตัวของไมโครแคร็ก
3.4.4. การรักษาความร้อนที่อุณหภูมิสูง (การทำให้เป็นกราฟ) ของ CCCMโครงสร้างของพลาสติกคาร์บอนและวัสดุผสมที่มีเมทริกซ์ไพโรคาร์บอนหลังจากการบดอัดจากเฟสก๊าซนั้นไม่สมบูรณ์ ระยะห่างระหว่างชั้น d 002 ซึ่งเป็นลักษณะระดับการเรียงลำดับของเมทริกซ์คาร์บอน มีขนาดค่อนข้างใหญ่ - มากกว่า 3.44 10 4 µm และขนาดผลึกค่อนข้างเล็ก - โดยปกติจะไม่เกิน 5 10 -3 µm ซึ่งเป็นเรื่องปกติสำหรับการเรียงลำดับชั้นคาร์บอนพื้นฐานแบบสองมิติ นอกจากนี้ ในระหว่างกระบวนการผลิต ความเค้นภายในสามารถเกิดขึ้นได้ ซึ่งอาจนำไปสู่การเปลี่ยนรูปและการบิดเบี้ยวของโครงสร้างผลิตภัณฑ์ เมื่อใช้วัสดุเหล่านี้ที่อุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิของคาร์บอไนเซชันหรือการสะสมของไพโรคาร์บอน ดังนั้น หากจำเป็นต้องได้รับวัสดุที่มีความเสถียรทางความร้อนมากขึ้น จะดำเนินการแปรรูปที่อุณหภูมิสูง อุณหภูมิสุดท้ายของการรักษาความร้อนถูกกำหนดโดยสภาวะการทำงาน แต่ถูกจำกัดโดยการระเหิดของวัสดุ ซึ่งดำเนินการอย่างเข้มข้นที่อุณหภูมิสูงกว่า 3273 เค การบำบัดความร้อนจะดำเนินการในเตาเหนี่ยวนำหรือเตาต้านทานในสภาพแวดล้อมที่ไม่ออกซิไดซ์ (การเติมกราไฟท์ สูญญากาศ ก๊าซเฉื่อย) การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของวัสดุคาร์บอน-คาร์บอนระหว่างการอบชุบด้วยความร้อนที่อุณหภูมิสูงนั้นพิจารณาจากปัจจัยหลายอย่าง: ประเภทของสารตัวเติมและเมทริกซ์ อุณหภูมิสุดท้ายและระยะเวลาของการบำบัดความร้อน ประเภทของตัวกลางและความดัน และปัจจัยอื่นๆ ที่อุณหภูมิสูง อุปสรรคด้านพลังงานในวัสดุคาร์บอนจะหมดไป ซึ่งขัดขวางการเคลื่อนที่ของสารประกอบหลายนิวเคลียร์ การเกาะติด และการปรับทิศทางร่วมกันด้วยการบดอัดในระดับที่มากขึ้น
ระยะเวลาของกระบวนการเหล่านี้สั้นและระดับการแปลงจะพิจารณาจากอุณหภูมิเป็นหลัก ดังนั้น ระยะเวลาของกระบวนการบำบัดความร้อนที่อุณหภูมิสูงจึงสั้นกว่าในกรณีของคาร์บอไนเซชันหรือการสะสมของไพโรคาร์บอน และโดยปกติจะใช้เวลาหลายชั่วโมง ในระหว่างการอบชุบด้วยความร้อนที่อุณหภูมิสูงของพลาสติกคาร์บอไนซ์ การเสียรูปที่ไม่สามารถแก้ไขได้ของผลิตภัณฑ์จะเกิดขึ้น การ "รักษา" ข้อบกพร่องจะค่อยๆ สำหรับวัสดุที่มีพิทช์เป็นกราฟอย่างดีที่อุณหภูมิสูงกว่า 2473 เคลวิน จะสังเกตเห็นการเติบโตอย่างเข้มข้นของผลึกคาร์บอนที่มีลำดับสามมิติจนถึงการเปลี่ยนเป็นโครงสร้างกราไฟต์ ในขณะเดียวกัน ในพลาสติกคาร์บอไนซ์ซึ่งใช้ตัวประสานโพลิเมอร์ที่มีกราฟิคต่ำ ข้อบกพร่องของโครงสร้างยังคงมีอยู่ถึง 3273 K และวัสดุยังคงอยู่ในรูปแบบโครงสร้างที่ไม่สร้างกราฟ
วัสดุโลหะผสมเส้นใย
วัสดุโลหะผสมยูเทคติก
วัสดุโลหะคอมโพสิตที่เกิดจากการเผาผนึก
วัสดุเสริมแรงกระจายบนเมทริกซ์โลหะ
วัสดุผสมบนเมทริกซ์โลหะ
การบรรยาย #2
พลาสติกเสริมลามิเนต
เท็กซ์โทไลต์- วัสดุที่เกิดขึ้นจากชั้นของผ้าที่ชุบด้วยเรซินสังเคราะห์แบบเทอร์โมเซตติง
หัวพากย์- ลามิเนตประกอบด้วยแผ่นโพลีเอทิลีน โพลีโพรพิลีน และเทอร์โมพลาสติกอื่น ๆ เชื่อมต่อกันด้วยชั้นย่อยที่ทำจากผ้า ยางทนสารเคมี วัสดุเส้นใยไม่ทอ ฯลฯ
เสื่อน้ำมัน- วัสดุม้วนโพลิเมอร์สำหรับปูพื้น - เป็น KPM หลายชั้นหรือเป็นผ้าที่มีเรซินอัลคิด โพลีไวนิลคลอไรด์ ยางสังเคราะห์ และโพลิเมอร์อื่นๆ
เก็ตติแน็กซ์- พลาสติกลามิเนตที่ทำจากกระดาษชุบด้วยเรซินสังเคราะห์แบบเทอร์โมเซตติง
โลหะพลาสติก- วัสดุโครงสร้างที่ประกอบด้วยแผ่นโลหะที่เคลือบโพลิเมอร์โพลีเอทิลีน ฟลูออโรเรซิ่น หรือโพลีไวนิลคลอไรด์ที่ด้านใดด้านหนึ่งหรือทั้งสองด้าน
ไม้ลามิเนต- วัสดุที่ได้จากการกด "ร้อน" ของช่องว่างจากไม้ (แผ่นไม้อัด) ที่ชุบด้วยเรซินเทอร์โมเซตติงสังเคราะห์
หัวข้อ: "วัสดุคอมโพสิตบนเมทริกซ์โลหะ"
ศัพท์เฉพาะของ CMM แบ่งออกเป็นสามกลุ่มหลัก: 1) วัสดุเสริมแรงด้วยการกระจายตัวที่เสริมด้วยอนุภาค รวมทั้งโลหะผสมหลอกที่ได้จากผงโลหะ; 2) วัสดุผสมยูเทคติก - โลหะผสมที่มีการตกผลึกแบบทิศทางของโครงสร้างยูเทคติก 3) วัสดุเส้นใยเสริมแรงด้วยเส้นใยต่อเนื่องหรือเส้นใยต่อเนื่อง
วัสดุชุบแข็งแบบกระจายตัว
หากอนุภาคของเฟสการเสริมความแข็งแรงขนาด 1–100 นาโนเมตร ซึ่งครอบครอง 1–15% ของปริมาตรคอมโพสิตกระจายอยู่ในเมทริกซ์โลหะ CMM เมทริกซ์จะรับรู้ส่วนหลักของภาระเชิงกลที่นำไปใช้กับ CMM และบทบาทของอนุภาคจะลดลงเพื่อสร้างความต้านทานที่มีประสิทธิภาพต่อการเคลื่อนที่ของการเคลื่อนที่ในวัสดุเมทริกซ์ CMM ดังกล่าวมีลักษณะความเสถียรของอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นซึ่งเป็นผลมาจากความแข็งแรงของพวกมันไม่ลดลงจนถึงอุณหภูมิ (0.7 ... 0.8) ตกรุณาที่ไหน ต mp คืออุณหภูมิหลอมเหลวของเมทริกซ์ วัสดุประเภทนี้แบ่งออกเป็นสองกลุ่ม: วัสดุที่เกิดจากการเผาผนึกและวัสดุเทียม
วัสดุที่เกิดจากการเผาผนึกประกอบด้วยอนุภาคออกไซด์ คาร์ไบด์ ไนไตรด์ และสารประกอบทนไฟอื่นๆ ที่กระจายตัวอย่างละเอียด รวมถึงสารประกอบระหว่างโลหะ ซึ่งไม่ละลายและไม่ละลายในเมทริกซ์ระหว่างการก่อตัวของ CMM เทคโนโลยีสำหรับการขึ้นรูปผลิตภัณฑ์จาก CMM ดังกล่าวเป็นของสาขาผงโลหะและรวมถึงการดำเนินการเพื่อให้ได้ส่วนผสมที่เป็นผง การกดลงในแม่พิมพ์ การเผาผลิตภัณฑ์กึ่งสำเร็จรูปที่เกิดขึ้น การเสียรูป และการรักษาความร้อนของช่องว่าง
วัสดุอลูมิเนียมเมทริกซ์. CM ที่มีเมทริกซ์อะลูมิเนียมที่พบการใช้งานส่วนใหญ่จะเสริมด้วยลวดเหล็ก โบรอน และคาร์บอนไฟเบอร์ ทั้งอะลูมิเนียมทางเทคนิค (เช่น AD1) และโลหะผสม (B95, D20 ฯลฯ) ใช้เป็นเมทริกซ์
เหล็กกล้าชุบแข็งแบบกระจายตัวมีออกไซด์เป็นส่วนประกอบเสริมแรง: Al 2 O 3, TiO 2, ZrO 2 เป็นต้น
CMM บนเมทริกซ์โคบอลต์มีทอเรียมออกไซด์เป็นสารเติมแต่งกระจายตัว เมทริกซ์แมกนีเซียม- ออกไซด์ของตัวเอง
วัสดุจากทองแดง, ชุบแข็งด้วยออกไซด์, คาร์ไบด์, ไนไตรด์, ได้รับความต้านทานความร้อนซึ่งรวมกับค่าการนำไฟฟ้าสูงของเมทริกซ์ทองแดง CMM ดังกล่าวใช้เพื่อสร้างหน้าสัมผัสทางไฟฟ้า อิเล็กโทรดเชื่อมแบบลูกกลิ้ง เครื่องมือที่ทำให้เกิดประกายไฟ ฯลฯ
KMM ที่ใช้นิกเกิลซึ่งเต็มไปด้วยทอเรียมออกไซด์และแฮฟเนียมออกไซด์ ได้รับการออกแบบให้ทำงานที่อุณหภูมิสูงกว่า 1,000 °C และใช้ในการก่อสร้างเครื่องบิน วิศวกรรมไฟฟ้า และเทคโนโลยีอวกาศ
Pseudo-alloy - CMM ที่เสริมการกระจายซึ่งประกอบด้วยเฟสโลหะและโลหะที่ไม่ก่อตัวเป็นสารละลายและไม่เข้าสู่สารประกอบทางเคมี เทคโนโลยีการขึ้นรูปโลหะผสมหลอกเป็นของสาขาผงโลหะ การดำเนินการขั้นสุดท้ายเพื่อให้ได้โลหะผสมปลอมคือการทำให้มีขึ้นหรือการเผาผนึกในเฟสของเหลวของแม่พิมพ์
การทำให้มีขึ้นประกอบด้วยการเติมรูพรุนของแม่พิมพ์หรือชิ้นงานซินเตอร์ที่ทำจากส่วนประกอบทนไฟด้วยการหลอมของส่วนประกอบหลอมเหลวต่ำของโลหะผสมเทียม การทำให้มีขึ้นทำได้โดยการแช่พรีฟอร์มที่มีรูพรุนลงในเนื้อละลาย
ศัพท์เฉพาะของโลหะผสมหลอกรวมถึงวัสดุส่วนใหญ่สำหรับจุดประสงค์ทางไตรโบเทคนิค
โลหะผสมหลอกที่ใช้ทังสเตน W-Cu และ W-Ag รวมความแข็ง ความแข็งแรง และการนำไฟฟ้าสูง ใช้สำหรับติดต่อทางไฟฟ้า โลหะผสมเทียมที่มีโมลิบดีนัม (Mo - Cu) และนิกเกิล (Ni - Ag) และอื่นๆ มีวัตถุประสงค์เดียวกัน
Eutectic CMMs เป็นโลหะผสมที่มีส่วนประกอบของยูเทคติกหรือองค์ประกอบที่คล้ายคลึงกัน ซึ่งผลึกที่เป็นเส้นใยหรือลาเมลลาร์เชิงเส้น ก่อตัวขึ้นในกระบวนการตกผลึกโดยตรงของเมทริกซ์โลหะ ทำหน้าที่เป็นเฟสเสริมแรง
เทคโนโลยีสำหรับการสร้าง Eutectic CMM ประกอบด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าตัวอย่างถูกดึงออกจากการหลอมด้วยอัตราคงที่ โดยอยู่ภายใต้การทำให้เย็นลงอย่างต่อเนื่อง รูปร่างของส่วนหน้าของการตกผลึกขึ้นอยู่กับความเร็วในการวาดและเงื่อนไขการแลกเปลี่ยนความร้อน ซึ่งควบคุมโดยองค์ประกอบโครงสร้างของแม่พิมพ์
วัสดุไฟเบอร์ เทคโนโลยีสำหรับการขึ้นรูปเส้นใย CMMs รวมถึงวิธีการกด การรีด การวาดร่วม การอัดรีด การเชื่อม การพ่นหรือการทับถม และการทำให้ชุ่ม
โดยการกด "ร้อน" (การกดด้วยความร้อน) จะได้ CMM ซึ่งเป็นวัสดุเมทริกซ์เริ่มต้น ได้แก่ ผง ฟอยล์ เทป แผ่น และผลิตภัณฑ์โลหะกึ่งสำเร็จรูปอื่นๆ พวกเขาและองค์ประกอบเสริมแรง (ลวด เซรามิก คาร์บอน หรือเส้นใยอื่น ๆ) จะถูกวางตามลำดับบนแผ่นกดหรือในแม่พิมพ์ จากนั้นจึงกดเมื่อได้รับความร้อนในอากาศหรือในบรรยากาศเฉื่อย
วิธีการกลิ้งจะประมวลผลส่วนประกอบเดียวกันกับการกด
วิธีการวาดร่วมกันมีดังนี้ เจาะรูในช่องว่างจากโลหะเมทริกซ์ซึ่งสอดแท่งเสริมแรงหรือลวดเข้าไป ชิ้นงานได้รับความร้อนและทำการบีบอัดและการวาดซึ่งเสร็จสิ้นโดยการหลอม
วิธีการอัดขึ้นรูปผลิตผลิตภัณฑ์ในรูปแบบของแท่งหรือท่อที่เสริมด้วยเส้นใยต่อเนื่องและแยกจากกัน วัสดุเริ่มต้นของเมทริกซ์คือผงโลหะ
ระบบการตั้งชื่อของ fibrous CMM รวมถึงวัสดุจำนวนมากบนเมทริกซ์ของอะลูมิเนียม แมกนีเซียม ไททาเนียม ทองแดง นิกเกิล โคบอลต์ ฯลฯ
วัสดุคอมโพสิตประเภทนี้รวมถึงวัสดุต่างๆ เช่น SAP (ผงอะลูมิเนียมเผา) ซึ่งเป็นอะลูมิเนียมที่เสริมแรงด้วยอนุภาคอะลูมิเนียมออกไซด์ที่กระจายตัว ผงอลูมิเนียมได้จากการฉีดพ่นโลหะหลอมเหลว ตามด้วยการบดในโรงสีลูกให้มีขนาดประมาณ 1 ไมครอนต่อหน้าออกซิเจน เมื่อระยะเวลาการบดเพิ่มขึ้น ผงจะละเอียดขึ้นและมีปริมาณอะลูมิเนียมออกไซด์เพิ่มขึ้น เทคโนโลยีเพิ่มเติมสำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์และผลิตภัณฑ์กึ่งสำเร็จรูปจาก SAP ได้แก่ การอัดเย็น การเผาก่อนการเผา การอัดร้อน การรีดหรือการอัดขึ้นรูปของแท่งอลูมิเนียมเผาให้อยู่ในรูปของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปที่สามารถผ่านการบำบัดความร้อนเพิ่มเติมได้
โลหะผสมประเภท SAP ใช้ในเทคโนโลยีการบินสำหรับการผลิตชิ้นส่วนที่มีความแข็งแรงจำเพาะสูงและทนทานต่อการกัดกร่อน ทำงานที่อุณหภูมิสูงถึง 300–500 °C ก้านลูกสูบ, ใบมีดคอมเพรสเซอร์, เปลือกขององค์ประกอบเชื้อเพลิงและท่อแลกเปลี่ยนความร้อนทำมาจากสิ่งเหล่านี้
การเสริมแรงของอะลูมิเนียมและโลหะผสมด้วยลวดเหล็กกล้าจะเพิ่มความแข็งแรง เพิ่มโมดูลัสของความยืดหยุ่น ต้านทานความเมื่อยล้า และขยายช่วงอุณหภูมิของวัสดุ
การเสริมแรงด้วยเส้นใยสั้นดำเนินการโดยวิธีโลหะผง ซึ่งประกอบด้วยการกดตามด้วยการอัดรีดด้วยพลังน้ำหรือการรีดช่องว่าง เมื่อเสริมแรงด้วยเส้นใยต่อเนื่องของส่วนประกอบประเภทแซนวิชซึ่งประกอบด้วยชั้นสลับของอะลูมิเนียมฟอยล์และเส้นใย จะใช้การรีด การกดร้อน การเชื่อมแบบระเบิด และการเชื่อมแบบกระจาย
วัสดุที่มีแนวโน้มสูงคือองค์ประกอบ "ลวดอลูมิเนียม - เบริลเลียม" ซึ่งใช้คุณสมบัติทางกายภาพและทางกลสูงของการเสริมแรงเบริลเลียม และประการแรกคือความหนาแน่นต่ำและความแข็งแกร่งจำเพาะสูง องค์ประกอบที่มีลวดเบริลเลียมได้จากการเชื่อมแบบกระจายของบรรจุภัณฑ์จากลวดเบริลเลียมสลับชั้นและแผ่นเมทริกซ์ โลหะผสมอลูมิเนียมเสริมด้วยเหล็กและลวดเบริลเลียมใช้ทำชิ้นส่วนลำตัวจรวดและถังเชื้อเพลิง
ในองค์ประกอบ "อลูมิเนียม - เส้นใยคาร์บอน" การรวมกันของการเสริมแรงความหนาแน่นต่ำและเมทริกซ์ช่วยให้คุณสร้างวัสดุคอมโพสิตที่มีความแข็งแรงและความแข็งแกร่งเฉพาะสูง ข้อเสียของคาร์บอนไฟเบอร์คือความเปราะบางและปฏิกิริยาสูง ส่วนประกอบ "อะลูมิเนียม - คาร์บอน" ได้มาจากการชุบเส้นใยคาร์บอนด้วยโลหะเหลวหรือด้วยวิธีผงโลหะ ในทางเทคโนโลยี เป็นไปได้ง่ายที่สุดที่จะดึงกลุ่มเส้นใยคาร์บอนผ่านอะลูมิเนียมที่หลอมละลาย
คอมโพสิต "อลูมิเนียม - คาร์บอน" ใช้ในการออกแบบถังเชื้อเพลิงของเครื่องบินรบสมัยใหม่ เนื่องจากวัสดุมีความแข็งแรงและความแข็งแกร่งจำเพาะสูง มวลของถังเชื้อเพลิงจึงลดลง
สามสิบ% วัสดุนี้ใช้สำหรับการผลิตใบกังหันสำหรับเครื่องยนต์กังหันก๊าซของเครื่องบิน
ลักษณะทั่วไปและการจำแนกประเภท
วัสดุโลหะและอโลหะที่ใช้กันทั่วไปได้มาถึงขีดจำกัดความแข็งแรงของโครงสร้างเป็นส่วนใหญ่แล้ว ในขณะเดียวกัน การพัฒนาเทคโนโลยีสมัยใหม่จำเป็นต้องสร้างวัสดุที่ทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือในการผสมผสานระหว่างแรงและอุณหภูมิที่ซับซ้อน ภายใต้อิทธิพลของสื่อที่รุนแรง การแผ่รังสี สุญญากาศลึก และแรงกดดันสูง บ่อยครั้งที่ข้อกำหนดสำหรับวัสดุอาจขัดแย้งกัน ปัญหานี้สามารถแก้ไขได้โดยใช้วัสดุผสม
วัสดุผสม(CM) หรือคอมโพสิตเรียกว่าระบบที่ต่างกันจำนวนมากซึ่งประกอบด้วยส่วนประกอบที่ไม่ละลายน้ำร่วมกันซึ่งมีคุณสมบัติแตกต่างกันอย่างมากโครงสร้างที่ช่วยให้คุณใช้ประโยชน์จากแต่ละองค์ประกอบได้
มนุษย์ยืมหลักการสร้าง CM จากธรรมชาติ วัสดุผสมทั่วไป ได้แก่ ลำต้นของต้นไม้ ลำต้นของพืช กระดูกคนและสัตว์
CM ช่วยให้มีคุณสมบัติต่างกันหลายอย่างรวมกันได้: มีความแข็งแรงและความแข็งแกร่งจำเพาะสูง ทนความร้อน ต้านทานการสึกหรอ คุณสมบัติป้องกันความร้อน ฯลฯ สเปกตรัมของคุณสมบัติของ CM ไม่สามารถหาได้โดยใช้วัสดุทั่วไป การใช้งานทำให้สามารถสร้างการออกแบบใหม่ที่ไม่สามารถเข้าถึงได้ก่อนหน้านี้
ต้องขอบคุณ CM การก้าวกระโดดใหม่เชิงคุณภาพจึงเป็นไปได้ในการเพิ่มกำลังเครื่องยนต์ ลดมวลของเครื่องจักรและโครงสร้าง และเพิ่มประสิทธิภาพการรับน้ำหนักของยานพาหนะและยานบินและอวกาศ
คุณลักษณะที่สำคัญของวัสดุที่ทำงานภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้คือความแข็งแรงจำเพาะ σ ใน /ρ และความแข็งจำเพาะ อี/ ρ โดยที่ σ ใน - แนวต้านชั่วคราว อีคือโมดูลัสของความยืดหยุ่นปกติ ρ คือความหนาแน่นของวัสดุ
ตามกฎแล้วโลหะผสมที่มีความแข็งแรงสูงจะมีความเหนียวต่ำ ความไวสูงต่อหัววัดความเค้น และความต้านทานค่อนข้างต่ำต่อการพัฒนารอยร้าวเมื่อยล้า แม้ว่าวัสดุคอมโพสิตอาจมีความเหนียวต่ำเช่นกัน แต่วัสดุเหล่านี้มีความไวต่อหัววัดความเค้นน้อยกว่ามาก และต้านทานความล้มเหลวจากการล้าได้ดีกว่า นี่เป็นเพราะกลไกที่แตกต่างกันของการเกิดรอยร้าวในเหล็กกล้าและโลหะผสมกำลังสูง ในเหล็กกำลังสูง รอยร้าวเมื่อถึงขนาดวิกฤตแล้ว จะพัฒนาในอัตราที่ก้าวหน้า
ในวัสดุคอมโพสิต กลไกอื่นทำงาน รอยร้าวที่เคลื่อนที่ในเมทริกซ์พบสิ่งกีดขวางที่อินเทอร์เฟซเมทริกซ์ไฟเบอร์ เส้นใยยับยั้งการพัฒนาของรอยแตก และการมีอยู่ของเส้นใยเหล่านี้ในเมทริกซ์พลาสติกทำให้ความเหนียวแตกหักเพิ่มขึ้น
ดังนั้น ระบบคอมโพสิตจึงรวมคุณสมบัติที่ตรงข้ามกันสองประการซึ่งจำเป็นสำหรับวัสดุโครงสร้าง นั่นคือ ความแข็งแรงสูงเนื่องจากเส้นใยที่มีความแข็งแรงสูงและความเหนียวในการแตกหักเพียงพอเนื่องจากเมทริกซ์พลาสติกและกลไกการกระจายพลังงานของการแตกหัก
CM ประกอบด้วยฐานวัสดุเมทริกซ์ที่ค่อนข้างเป็นพลาสติกและส่วนประกอบที่แข็งและแข็งแรงกว่าซึ่งเป็นสารตัวเติม คุณสมบัติของ CM ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของเบส ฟิลเลอร์ และความแข็งแรงของพันธะระหว่างพวกมัน
เมทริกซ์ผูกองค์ประกอบเข้ากับเสาหินทำให้มีรูปร่างและทำหน้าที่ถ่ายโอนโหลดภายนอกไปยังการเสริมแรงจากสารตัวเติม ขึ้นอยู่กับวัสดุฐาน CM นั้นแตกต่างด้วยเมทริกซ์โลหะหรือวัสดุคอมโพสิตโลหะ (MCM) ด้วยวัสดุคอมโพสิตโพลีเมอร์ - โพลีเมอร์ (PCM) และวัสดุคอมโพสิตเซรามิก - เซรามิก (CMC)
บทบาทนำในการเสริมความแข็งแกร่งของ CMs นั้นเล่นโดยสารตัวเติมซึ่งมักเรียกกันว่า สารทำให้แข็ง. พวกเขามีความแข็งแรงความแข็งและโมดูลัสของความยืดหยุ่นสูง ตามประเภทของสารเสริมแรง CM แบ่งออกเป็น กระจายแรงขึ้น,เป็นเส้นๆและ ชั้น(รูปที่ 28.2)
ข้าว. 28.2.แบบแผนโครงสร้างของวัสดุผสม: ก) เสริมการกระจาย; ข) เส้นใย; วี) ชั้น
อนุภาควัสดุทนไฟที่ละเอียดและกระจายอย่างสม่ำเสมอของคาร์ไบด์ ออกไซด์ ไนไตรด์ ฯลฯ ซึ่งไม่ทำปฏิกิริยากับเมทริกซ์และไม่ละลายจนถึงจุดหลอมเหลวของเฟสต่างๆ จะถูกนำเข้าสู่ CM ที่ชุบแข็งแบบกระจาย ยิ่งอนุภาคของสารตัวเติมมีขนาดเล็กลงและระยะห่างระหว่างพวกมันน้อยลงเท่าใด CM ก็จะยิ่งแข็งแกร่งขึ้นเท่านั้น องค์ประกอบแบริ่งหลักคือเมทริกซ์ซึ่งแตกต่างจากเส้นใยใน CMs ที่เสริมแรงด้วยการกระจายตัว กลุ่มของอนุภาคสารตัวเติมที่กระจายตัวช่วยเพิ่มความแข็งแกร่งให้กับวัสดุเนื่องจากความต้านทานต่อการเคลื่อนที่ของการเคลื่อนที่ภายใต้การโหลด ซึ่งเป็นอุปสรรคต่อการเสียรูปของพลาสติก ความต้านทานที่มีประสิทธิภาพต่อการเคลื่อนที่แบบเคลื่อนตัวถูกสร้างขึ้นจนถึงอุณหภูมิหลอมเหลวของเมทริกซ์ เนื่องจาก CM ที่เสริมแรงด้วยการกระจายตัวนั้นมีลักษณะเด่นคือทนความร้อนสูงและต้านทานการคืบ
การเสริมแรงในเส้นใย CM สามารถเป็นเส้นใยที่มีรูปร่างต่างๆ: ด้าย, เทป, ตาข่ายของสานต่างๆ การเสริมแรงของเส้นใย CM สามารถดำเนินการได้ตามรูปแบบแกนเดียว สองแกน และสามแกน (รูปที่ 28.3 ก).
ความแข็งแรงและความแข็งของวัสดุดังกล่าวถูกกำหนดโดยคุณสมบัติของเส้นใยเสริมแรงที่รับภาระหลัก การเสริมแรงช่วยเพิ่มความแข็งแรงมากขึ้น แต่การชุบแข็งแบบกระจายนั้นง่ายกว่าในการติดตั้งทางเทคโนโลยี
วัสดุผสมหลายชั้น (รูปที่ 28.3 ข) ประกอบด้วยวัสดุตัวเติมและวัสดุเมทริกซ์สลับกันเป็นชั้นๆ (แบบแซนวิช) ชั้นฟิลเลอร์ใน CM ดังกล่าวสามารถมีทิศทางต่างกันได้ เป็นไปได้ที่จะใช้ชั้นของสารตัวเติมจากวัสดุต่างชนิดกันที่มีคุณสมบัติเชิงกลต่างกัน สำหรับองค์ประกอบที่เป็นชั้นๆ มักจะใช้วัสดุที่ไม่ใช่โลหะ
ข้าว. 28.3.แผนการเสริมแรงด้วยเส้นใย ( ก) และชั้น ( ข) วัสดุคอมโพสิต
วัสดุคอมโพสิตที่ชุบแข็งแบบกระจายตัว
ในระหว่างการเสริมการกระจายตัว อนุภาคจะปิดกั้นกระบวนการเลื่อนในเมทริกซ์ ประสิทธิภาพของการชุบแข็งภายใต้เงื่อนไขของการมีปฏิสัมพันธ์น้อยที่สุดกับเมทริกซ์นั้นขึ้นอยู่กับชนิดของอนุภาค ความเข้มข้นของปริมาตร ตลอดจนความสม่ำเสมอของการกระจายตัวในเมทริกซ์ ใช้อนุภาคที่กระจายตัวของเฟสวัสดุทนไฟ เช่น Al 2 O 3 , SiO 2 , BN, SiC ที่มีความหนาแน่นต่ำและโมดูลัสความยืดหยุ่นสูง CM มักจะผลิตโดยผงโลหะ ข้อได้เปรียบที่สำคัญคือไอโซโทรปีของคุณสมบัติในทิศทางต่างๆ
ในอุตสาหกรรม CMs ที่เสริมแรงการกระจายตัวบนอะลูมิเนียมและฐานนิเกิลมักจะไม่ค่อยใช้ ตัวแทนลักษณะเฉพาะของวัสดุคอมโพสิตประเภทนี้คือวัสดุประเภท SAP (ผงอะลูมิเนียมเผา) ซึ่งประกอบด้วยเมทริกซ์อะลูมิเนียมที่เสริมด้วยอนุภาคอะลูมิเนียมออกไซด์ที่กระจายตัว ผงอลูมิเนียมได้จากการฉีดพ่นโลหะหลอมเหลว ตามด้วยการบดในโรงสีลูกให้มีขนาดประมาณ 1 ไมครอนต่อหน้าออกซิเจน เมื่อระยะเวลาการบดเพิ่มขึ้น ผงจะละเอียดขึ้นและมีปริมาณอะลูมิเนียมออกไซด์เพิ่มขึ้น เทคโนโลยีเพิ่มเติมสำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์และผลิตภัณฑ์กึ่งสำเร็จรูปจาก SAP ได้แก่ การอัดเย็น การเผาก่อนการเผา การอัดร้อน การรีดหรือการอัดขึ้นรูปของแท่งอลูมิเนียมเผาให้อยู่ในรูปของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปที่สามารถผ่านการบำบัดความร้อนเพิ่มเติมได้
โลหะผสมประเภท SAP นั้นเปลี่ยนรูปได้อย่างน่าพอใจในสภาวะร้อน และโลหะผสมที่มี Al 2 O 3 6–9% ก็จะเปลี่ยนรูปที่อุณหภูมิห้องเช่นกัน จากนั้นสามารถใช้การวาดเย็นเพื่อให้ได้ฟอยล์ที่มีความหนาสูงสุด 0.03 มม. วัสดุเหล่านี้ผ่านการกลึงอย่างดีและมีความทนทานต่อการกัดกร่อนสูง
เกรด SAP ที่ใช้ในรัสเซียมี Al 2 O 3 อยู่ 6–23% SAP-1 โดดเด่นด้วยเนื้อหา 6-9, SAP-2 - กับ 9-13, SAP-3 - ด้วย 13-18% Al 2 O 3 ด้วยปริมาณความเข้มข้นของอะลูมิเนียมออกไซด์ที่เพิ่มขึ้น ความแข็งแรงของวัสดุคอมโพสิตจึงเพิ่มขึ้น ที่อุณหภูมิห้อง ลักษณะความแข็งแรงของ SAP-1 มีดังนี้ σ in = 280 MPa, σ 0.2 = 220 MPa; SAP-3 มีดังนี้: σ ใน \u003d 420 MPa, σ 0.2 \u003d 340 MPa
วัสดุประเภท SAP มีความทนทานต่อความร้อนสูงและมีประสิทธิภาพสูงกว่าโลหะผสมอลูมิเนียมขึ้นรูปทั้งหมด แม้ที่อุณหภูมิ 500 °C σ ของพวกเขาจะไม่น้อยกว่า 60–110 MPa ความต้านทานความร้อนอธิบายได้จากผลการหน่วงของอนุภาคที่กระจายตัวในกระบวนการตกผลึกซ้ำ ลักษณะความแข็งแรงของโลหะผสมประเภท SAP นั้นเสถียรมาก การทดสอบความแข็งแรงในระยะยาวของโลหะผสมประเภท SAP-3 เป็นเวลา 2 ปีแทบไม่มีผลกระทบต่อระดับของคุณสมบัติทั้งที่อุณหภูมิห้องและเมื่อให้ความร้อนถึง 500 °C ที่ 400 °C ความแข็งแกร่งของ SAP นั้นสูงกว่าความแข็งแกร่งของโลหะผสมอะลูมิเนียมที่เสื่อมสภาพถึง 5 เท่า
โลหะผสมประเภท SAP ใช้ในเทคโนโลยีการบินสำหรับการผลิตชิ้นส่วนที่มีความแข็งแรงจำเพาะสูงและทนทานต่อการกัดกร่อน ทำงานที่อุณหภูมิสูงถึง 300–500 °C ก้านลูกสูบ, ใบมีดคอมเพรสเซอร์, เปลือกขององค์ประกอบเชื้อเพลิงและท่อแลกเปลี่ยนความร้อนทำมาจากสิ่งเหล่านี้
CM ได้มาจากผงโลหะโดยใช้อนุภาคซิลิกอนคาร์ไบด์ SiC ที่กระจายตัว สารประกอบทางเคมี SiC มีคุณสมบัติเชิงบวกหลายประการ: จุดหลอมเหลวสูง (มากกว่า 2,650 ° C), ความแข็งแรงสูง (ประมาณ 2,000 MPa) และโมดูลัสยืดหยุ่น (> 450 GPa), ความหนาแน่นต่ำ (3200 กก. / ลบ.ม. ) และความต้านทานการกัดกร่อนที่ดี การผลิตผงซิลิกอนที่มีฤทธิ์กัดกร่อนได้รับการยอมรับจากอุตสาหกรรม
ผงของโลหะผสมอลูมิเนียมและ SiC ถูกผสมภายใต้การบดอัดเบื้องต้นภายใต้ความดันต่ำ จากนั้นกดร้อนในภาชนะเหล็กในสุญญากาศที่อุณหภูมิหลอมเหลวของโลหะผสมเมทริกซ์ เช่น ในสถานะของแข็งและของเหลว ชิ้นงานที่ได้จะถูกเปลี่ยนรูปทุติยภูมิเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์กึ่งสำเร็จรูปที่มีรูปร่างและขนาดที่ต้องการ: แผ่น แท่ง โปรไฟล์ ฯลฯ