დისპერსიულ-განმტკიცებული კომპოზიტი
დისპერსიულ-განმტკიცებული კომპოზიტი − დისპერსიულ-განმტკიცებული კომპოზიტის ძირითად მზიდ ელემენტს შეადგენს მატრიცა (შემკვრელი), ხოლო შემავსებელის – ჟანგეულები, ნიტრიდები, ბორიდები, კარბიდები და სხვ. ძნელდნობადი ფაზის დისპერსიული ნაწილაკები ამუხრუჭებს (ანელებს) მათ დისლოკაციას მასალაში. ძნელდნობადი ნაერთებისთვის დამახასიათებელია მაღალი დრეკადობის მოდული, დაბალი სიმკვრივე, პასიურობა მატრიცის მასალებთან, აგრეთვე, როგორც ალუმინისა და სილიციუმის ჟანგეულები, – ბუნებაში ფართოდ გავრცელება და მათგან შემდგარი ელემენტების დაბალი ღირებულება.
დისპერსიულად განმტკიცებული კომპოზიტის მიღება ძირითადად ხდება ფხვნილთა მეტალურგიის მეთოდებით, თუმცა არსებობს სხვა გზებიც, მაგალითად, თხევად ლითონში ან შენადნობში შემავსებლის უშუალოდ შეყვანა. ასეთი კომპოზიტის მისაღებად პრაქტიკულად შესაძლებელია ნებისმიერი ლითონის გამოყენება. პრაქტიკაში ყველაზე მეტადაა გავრცელებული კომპოზიტები ალუმინის საფუძველზე. დიდი პერსპექტივები აქვს აგრეთვე ნიკელის საფუძველზე მიღებულ დისპერსიულ-განმტკიცებულ კომპოზიტებს.
დისპერსიულად განმტკიცებულ კომპოზიტურ მასალებში ძირითად დატვირთვას ღებულობს მატრიცა, ხოლო განმამტკიცებელი დისპერსიული ნაწილაკები წინააღმდეგობას უწევენ მასალაში პლასტიკური დეფორმაციების განვითარებას, ანუ ხელს უშლიან განმამტკიცებლის დისლოკაციურ მოძრაობას. რაც მეტია ეს წინააღმდეგობა, მით მეტია სიმტკიცე. ამიტომ, ბუნებრივია, სიმტკიცე დამოკიდებულია კომპოზიტური მასალის სტრუქტურულ დისლოკაციაზე, რომელიც ფორმირდება პლასტიკური დეფორმაციის პროცესში (პლასტიკური დეფორმაცია – დეფორმაცია, რომელიც მთლიანად არ ქრება მისი გამომწვევი დატვირთვის მოხსნის შემდეგ. მას ზოგჯერ ნარჩენ დეფორმაციასაც უწოდებენ). გარდა აღნიშნულისა, დისპერსიული ნაწილაკები „ირიბად“ ხელს უწყობენ მასალის განმტკიცებას – ქმნიან მრავალღერძა დაძაბულ მდგომარეობას და ნაწილობრივ ან სრულად ეწინააღმდეგებიან რეკრისტალიზაციის (რეკრისტალიზაცია – პოლიკრისტალებში ცალკეული კრისტალური მარცვლების წარმოქმნა ან ზრდა ფაზების ხარჯზე) პროცესს.
მასალის სიმტკიცე დამოკიდებულია განმტკიცების ფაზების რაოდენობაზე, მისი განაწილების თანაბრობაზე, დისპერსიულობის ხარისხსზე, ნაწილაკებს შორის მანძილზე და განისაზღვრება ოროვანის ფორმულით:
სადაც G არის მასალის დრეკადობის მოდული; b – დისპერსიული ნაწილაკების ატომთშორის დაშორება; ℓ – დისპერსიულ ნაწილაკებს შორის დაშორება.
ფორმულის ანალიზი გვიჩვენებს, რომ წინაღობა ძვრაზე იზრდება დისპერსიულ ნაწილაკებს შორის მანძილის შემცირების პროპორციულად.
მაქსიმალური სიმტკიცე მიიღწევა ნაწილაკების თანაბარი განაწილებისას მატრიცაში, როცა ნაწილაკების ზომებია 10-500 ნმ, ხოლო მათ შორის დაცილებაა 100-500 ნმ; ნაწილაკების შემცველობა განმტკიცების მეორე ფაზაში შეადგენს მოცულობის 5-10%-ს.
ალუმინისა და ალუმინის ჟანგის საფუძველზე დამზადებული დისპესიულად განმტკიცებული კომპოზიტი გამოირჩევა მაღალი სიმტკიცით, მხურვალმედეგობით, კოროზიამედეგობითა და თერმული თვისებების სტაბილურობით. იგი მიიღება ზედაპირულად დაჟანგული ალუმინის პუდრის თანდათანობითი დაბრიკეტებით, შეცხობითა და დაწნეხით. ალუმინის ნაწილაკების (ზომით 10-50 მკმ) უხსნადობა და წვრილდისპერსიული ნაწილაკების კოაგულაციისადმი (კოაგულაცია – კოლოიდურ ხსნარში დისპერსიულობის შემცირების ფიზიკურ-ქიმიური პროცესი, რასაც თან ახლავს ნივთიერების ნაწილაკების ნალექად გამოყოფის, შედედების პროცესი) არამიდრეკილობა, უზრუნველყოფს სტრუქტურის სტაბილურობასა და მაღალ სიმტკიცეს 500°C ტემპერატურამდე. ასეთი კომპოზიტები ადვილად ექვემდებარება ჭრას, შედუღებას (კონტაქტური, არგონ-რკალური), მსუბუქია, აქვს მაღალი ხვედრითი სიმტკიცე და სხვ. მისგან მზადდება: ფურცლები, პროფილები, ტვიფრული ნაკეთობები, მილები, ფოლგა, ტურბინის, კომპრესორისა და ვენტილატორის ფრთები, ტრანსფორმატორის გულანები, კონდენსატორები და სხვ.
დისპერსიულად განმტკიცებულ შენადნობებს ნიკელისა (80%) და ქრომის (20%) საფუძველზე ახასიათებთ ძალიან მაღალი მხურვალმედეგობა. მასში განმამტკიცებლად გამოიყენება თორიუმისა და ჰაფნიუმის ჟანგეულების დისპერსიული ნაწილაკები. მაქსიმალური სიმტკიცე (σ = 750-850 მპა) მიიღწევა, როცა HfO2 -ის შემცველობა ნადნობში არის 3,5-4%. ნიკელის მატრიცის ლეგირება ვანადიუმით, ტიტანითა და ალუმინით დამატებით ანმტკიცებს მასალას მატრიცის დისპერსიული გამყარების შედეგად, რომელიც მიმდინარეობს შეცხობის ტემპერატურის მიღწევის შემდეგ. ტექნოლოგიურად ეს პროცესი საკმაოდ რთულია და სახელმძღვანელოში განხილული არ არის.
