Из этих данных, отражающих па сегодняшний день результаты наиболее систематических исследовании по этому вопросу, следует, что повышение концентрации молибде­нового волокна не дает большого прироста прочности, но значи­тельно повышает сопротивление тепловым ударам. Всякие по­пытки установить взаимосвязь между концентрацией волокна, его диаметром и длиной выявляют те или иные аномалии. Но если исходить из определенной концентрации волокна, то чем длиннее волокно и чем меньше его диаметр, тем выше термостойкость композиции. То обстоятельство, что молибденовые волокна не повышают уровня исходной прочности керамики, состоящей из окиси алюминия и муллита, объясняется, вероятно, тем, что ко­эффициенты теплового расширения у керамики и металла почти одинаковы, вследствие чего волокна нельзя перевести в предва­рительно напряженное состояние.

Как уже отмечалось, если керамика расширяется при нагре­вании сильнее металла, то в ней образуются микротрещины, в результате чего механическая прочность композиции становится меньше, чем у неармированной керамики. С другой стороны, когда имеется обратная картина, можно добиться заметного по­вышения механической прочности. Это весьма хорошо иллюстри­руют результаты, достигнутые при армировании ряда керамик произвольно распределенным молибденовым волокном в количе­стве 10 % по объему.

Модули упругости некоторых тугоплавких окислов и композиций на их основе при армировании молибденовым волокном.

Особый интерес представляет муллит (ЗА12О3•2SiO2), который по величине коэффициента теплового расши­рения очень близок к молибдену. Двуокись тория с более высоким коэффициентом теплового расширения, чем у молибдена, от введения металла заметно ослабляется, а в окиси магния это ослабление выражено еще сильнее.

Две последние композиции, указанные в таблице, называют композициями с «отрицательным предварительным напряжением» (так как в этих случаях в волокнах с более низ­ким коэффициентом теплового расширения, чем у матрицы, возникают сжимающие напряжения). В двуокиси тория между металлическими волокнами образуются заметные трещины, но целостность образца сохраняется. Расчеты показали, что тре­щины образуются в процессе охлаждения композиции в области температур 700—900° С. Испытания на термостойкость, прово­дившиеся путем нагревания образцов до 1000°С с последующим охлаждением в ртути, показали, что по термостойкости армиро­ванные образцы превосходят неармированную двуокись тория. Как установлено, модуль Юнга и предел прочности ком­позиции повышаются с температурой до максимального значе­ния при 650°С. Такое поведение, очевидно, обусловлено «самозалечиванием» микротрещин и снятием остаточных напря­жений в матрице. В прессованных порошках, содержащих более толстые или более длинные волокна, модуль Юнга с повышени­ем температуры возрастает больше, чем в таких же порошках с короткими тонкими волокнами.

Композиция на основе окиси алюминия с фосфатом в каче­стве связующей добавки, армированная волокнами диаметром 50 мк и длиной 6,2 мм, обладала такой термостойкостью, что выдерживала три цикла нагревания до 1430°С с последующим охлаждением в воде.

Армирующие элементы из непрерывной нити, успешно ис­пользующиеся для армирования керамических изделий, можно в большинстве случаев рассматривать как сетки. Сюда входят про­волочные ткани, структуры из непрерывных нитей и соты. В на­стоящее время, по-видимому, к обмотке керамических изделий снаружи металлическими нитями не прибегают. Армирование композиций непрерывными нитями или сеткой является по су­ществу просто расширением понятия армирования нарезанным волокном, а принципы армирования этими двумя типами мате­риалов уже изложены в литературе. Главным различием между керамикой, армированной нарезанными волокнами, и керамикой, армированной сеткой, являются размеры и форма армирующих элементов и типы керамических смесей.

Основные принципы армирования керамических изделий ме­таллической сеткой можно сформулировать следующим обра­зом:

1. Коэффициенты теплового расширения металла и керами­ки должны соответствовать друг другу. Однако оптимальное соотношение в этом случае не так ясно, как для системы с на­резанными волокнами, поскольку для системы, армированной сеткой, важным фактором является конечная форма компо­зиции.

2. Расстояния между металлическими армирующими элемен­тами в матрице должны быть такими, чтобы свободные проме­жутки образовывали неармированные керамические столбики, прочность которых достаточна для выдерживания термических и механических нагрузок. В то же время эти расстояния должны быть не настолько большими, чтобы возникал температурный градиент, приводящий к растрескиванию. Установлено, что оптимальная величина свободного промежутка должна лежать в пределах от 3,17 до 6,35 мм.

3. Форма армирующих металлических элементов и их раз­мещение в матрице не должны создавать в ней ослабленных мест, расположенных по одной линии, вдоль которой могут рас­пространяться трещины.

4. Толщина армирующего металла не должна превышать величину, с переходом которой металл перестает быть гибким, когда керамика находится под действием термических и меха­нических напряжений. В настоящее время в качестве армирую­щих элементов успешнее всего применяются сотовые ячейки высотой 12,7 мм и с толщиной стенки 0,25 мм и проволочная сетка с диаметром проволоки 0,5 мм.

5. Керамика должна иметь такой уровень пористости, кото­рый позволяет ей действовать подобно мозаике при изгибах, вызванных термическими или механическими напряжениями. Показано, что оптимальной величиной пористости надо считать 20—40%.

Опубликовано очень мало данных о композициях, армиро­ванных сеткой. Они оценены только с точки зрения термостой­кости. В тех случаях, когда при разработке композиции соблю­дались указанные выше критерии, термостойкость обычно была очень высокой.

Армирование керамических покрытий. Армированные тугоплавкие керамические покрытия благода­ря своей большой толщине защищают подложку из конструк­ционного металла гораздо лучше, чем керамические покрытия подобного же состава, наносимые пламенным напылением. Ар­мированные покрытия обладают малой плотностью и относятся к огнеупорным покрытиям, так как способны выдерживать ра­бочие температуры свыше 1100оС. Они состоят из подходящей тугоплавкой керамической матрицы и армирующего металла, который скрепляется с металлической основой.