Второй разновидности шликерного литья для изготовления керамики, армированной металлическим волокном, присуще то преимущество, что она допускает применение не только нарезан­ного волокна, но и металлического войлока, позволяя вместе с тем ввести в композицию больше металлического волокна. Сущ­ность этого способа состоит в том, что металлический войлок помещают в соответствующую форму и пропитывают керамиче­ской суспензией. Войлок можно сделать как из металлической ваты, так и из нарезанных волокон, которые сбиваются в войлок с помощью усовершенствованной технологии, применяемой при производстве бумаги. До пропитки керамической суспензией этот войлок можно спрессовать и спечь. По этому методу изго­товляли, например, композиции из эпоксидных смол, армирован­ные металлическим волокном. Он позволяет доводить концен­трацию волокна до 83% по объему, хотя в литературе и не при­водятся данные о максимальной концентрации волокна, достижи­мой в таких композициях.

Способы получения керамики, армированной металлическими волокнами

Изготовление керамических конструкций, армированных не­прерывными нитями, например металлической сеткой, требует разработки технологии, несколько отличной от той, которая при меняется при армировании короткими волокнами, что объяс­няется главным образом различной величиной межволоконного промежутка. Подобным армирующим элементам обычно предварительно придают форму изготовляемой детали (например, пе­редней кромки крыла), а керамическую матрицу в виде густой пластичной тестообразной массы вводят затем путем заливки и подтрамбовки. Фактически керамику, армированную сеткой, из­готовляют в основных чертах так же, как и армированные туго­плавкие керамические покрытия, которые благодаря более ши­рокому их применению рассматриваются ниже несколько под­робнее. Изложенные ниже принципы применимы в большинстве случаев при изготовлении обеих систем.

Керамические покрытия. При выборе металла для армирова­ния керамических покрытий важно учитывать следующие об­стоятельства:

1) сравнительную величину коэффициентов теплового рас­ширения армирующего металла, керамической матрицы и ме­таллической основы, к которой должны крепиться армирующие элементы;

2) максимальную температуру, при которой работают арми­рующие элементы (она зависит от температуры среды, с которой соприкасается поверхность покрытия, темпе­ратурного градиента, допустимого для тугоплавкой керамики, и глубины, на которой армирующие элементы находятся в по­крытии);

3) способность армирующего металла и металлической осно­вы свариваться точечной сваркой или другим способом;

4) сопротивление армирующего металла коррозии в услови­ях эксплуатации.

Сравнительная величина коэффициентов теплового расшире­ния армирующего металла, керамики и металлической основы должна рассматриваться с учетом назначения покрытия, а имен­но с учетом того, подвергается ли поверхность керамики при нагреве растяжению или же сжатию и каковы скорость и на­правление охлаждения. Так, покрытие, пригодное для вогнутой внутренней поверхности камеры сгорания реактивного двигате­ля, подвергающейся при нагревании сжатию, не годится для передней кромки крыла с выпуклой поверхностью, подвергаю­щейся при тепловом расширении керамики растяжению. Кроме того, камера сгорания реактивного двигателя охлаждается пре­имущественно с внутренней стороны покрытия (со стороны ме­таллической основы), в то время как передняя кромка крыла охлаждается со стороны поверхности керамики в условиях, ко­гда в композиции существует совершенно другая система на­пряжений.

Обычно металлические армирующие элементы располагают­ся в керамике таким образом, что наиболее выступающие точки находятся на расстоянии 0,75—1,00 мм от поверхности керамики. Однако для расширения возможностей применения менее тугоплавких металлов в качестве армирующих элементов для покрытий, работающих при температурах около 2200°С, необ­ходимо армирующие элементы располагать на большей глубине.

В тех случаях, когда армирующий металл особенно чувстви­телен к коррозии, как это бывает, например, в случае тугоплав­ких металлов, часто возникает необходимость изолировать эти металлы непористым защитным покрытием, вторичным по от­ношению к жаростойкому керамическому покрытию. Хотя пос­леднее и уменьшает скорость коррозии, тем не менее без вторич­ного покрытия оно еще не обеспечивает достаточной защиты от коррозии.

Форма армирующего элемента (проволочная сетка, соты или гофрированная полоска) определяется формой покрываемой де­тали, а также наличием выбранного для армирования металла. Металлические соты, которые легче всего скрепляются с метал­лической основой, почти не пригодны для изделий сложных форм, например деталей сложной кривизны или конических сопел. С другой стороны, сам процесс крепления с металлической ос­новой гофрированной полоски, которая больше всего подходит для изделий сложных форм, требует много времени и труда. Так, для крепления армирующих гофрированных полосок в ка­мере сгорания реактивного двигателя или в трубе большого теплообменника требуется до 25 000—30 000 точек сварки.

Керамические матрицы, обычно изготовляемые в виде плот­ной тиксотропной тестообразной массы, можно вводить в компо­зицию путем вмазывания, трамбовки или заливки. Вмазывание покрытия — длительная операция, требующая высококвалифи­цированного труда. Хотя на трамбовку требуется времени мень­ше, чем на вмазывание, она тем не менее не годится для изделий сложной формы или очень больших размеров. Разработан метод вибрационной заливки, который, по-видимому, весьма подходящ для изготовления армированных покрытий. Он заклю­чается в том, что покрываемую деталь с прикрепленными к ней армирующими элементами помещают в литейную форму, кото­рая имеет ту же конфигурацию, что и отливаемое покрытие. Эту форму с деталью устанавливают на вибрационную платформу, и керамическая смесь под действием вибрации заполняет пустоты. После заполнения пространства между деталью и стенкой фор­мы вибрация прекращается и отливка выдерживается в течение нескольких часов до ее выемки из формы. Спекание обычно проводят ступенчато по несколько часов. В зависимости от при­роды материала покрытия и применяющегося связующего мак­симальную температуру спекания можно изменять от 175 до 430°С.