ლითონური მატრიცები
ლითონური მატრიცები – კომპოზიტებში ლითონური მატრიცით გაერთიანებულია კონსტრუქციული ლითონის მასალებისა და ზოგადად, კომპოზიტების უპირატესობანი სხვა მასალებთან მიმართებით. მისთვის დამახასიათებელია სიმტკიცის, დრეკადობის მოდულის, ბლანტი რღვევის, დარტყმითი სიბლანტის (მასალის თვისება წინააღმდეგობა გაუწიოს მსხვრევას დარტყმითი დატვირთვის დროს) მაღალი მნიშვნელობები; ინარჩუნებენ მახასიათებლების სტაბილურობას მაღალი ტემპერატურის პირობებში; აქვთ მაღალი თბო- და ელექტროგამტარობა, მცირე მგრნობიარობა თბურ დარტყმებზე და ზედაპირული დეფექტების მიმართ; მაღალი დროებითი წინაღობა გაჭიმვაზე მაარმირებელი ბოჭკოების ნორმალის გასწვრივ, რაც საშუალებას იძლევა წარმატებით გამოვიყენოთ დაარმირების მარტივი ერთღერძა სქემა (ჯვარედინად, ორთოგონალურად დაარმირების რთული სქემის ნაცვლად) და სხვ.
ლითონური მატრიცები გამოირჩევა მაღალი რეაქციული უნარით თხევადფაზური მდგომარეობისას და მაღალი წინაღობით დეფორმაციებისადმი მყარფაზური მდგომარეობისას, ამიტომ ასეთ კომპოზიტებში კომპონენტების ფიზიკური და ქიმიური შეთავსების საკითხი საკმაოდ სერიოზულია და მისი გადაწყვეტა მოითხოვს ამ პროცესების კომპლექსურ შესწავლასა და ღრმა სამეცნიერო და პრაქტიკულ კვლევებს.
კონსტრუქციული კომპოზიტებისთვის უპირატესია მყარფაზური პროცესები, როცა მატრიცა იმყოფება მაღალი პლასტიკურობის მდგომარეობაში და რეაქციული უნარი შეზღუდული აქვს. ასეთ კომპოზიტების მატრიცის კომპონენტებად ძირითადად გამოიყენება ალუმინი, ტიტანი, შენადნობები მათ საფუძველზე და აგრეთვე, მაგნიუმის შენადნობები.
ქიმიური ელემენტი ალუმინი მოვერცხლისფრო-თეთრი, მსუბუქი, ქიმიურად აქტიური ლითონია. სიმბოლო – Al; ატომური ნომერი – 13; სიმკვრივე – 2700 კგ/მ3; დნობის ტემპერატურა – 660,32°C; დუღილის ტემპერარურა – 2470°C. გამოირჩევა პლასტიკურობით, ჭედადობით, მაღალი ელექტრო და თბოგამტარობით, ადვილად იჟანგება და იფარება Al2O3 -ის მკვრივი აფსკით, რაც განაპირობებს მის კოროზიამედეგობას. ალუმინის მტვერი (ფხვნილი) ფეთქებადსაშიშია, მტვრის ფეთქებადობის ქვედა ზღვარია 40-50 მგ/ლ.
ალუმინის მიღების თანამედროვე მეთოდი შემუშავებულ იქნა ერთმანეთისგან დამოუკიდებლად 1886 წელს ამერიკელი ჩარლზ მარტინ ჰოლისა და ფრანგი პოლ ლუი ტუსენ ერუს მიერ. ალუმინი ქმნის შენადნობს ლითონებთან, რომელთაგან ყველაზე ცნობილი შენადნობებია: მაგნიუმთან და სპილენძთან (დურალუმინი) და სილიციუმთან (სილუმინი).
ბუნებაში გავრცელების მიხედვით პირველი ადგილი უჭირავს ლითონებს შორის და მე-3 ადგილი ელემენტებს შორის. ალუმინის შემცველობა დედამიწის ქერქში შეადგენს მისი მასის 7,45-8,14%-ს. ძირითადად გვხვდება სხვა ელემენტებთან ნაერთების სახით, როგორებიცაა: ბოქსიტი, ალუმინიტი, ნეფელინი, თიხამიწა, კორუნდი, მინდვრის შპატი, კაოლინიტი, ბერილი, ქრიზობერილი და სხვ.
ალუმინი ადვილად რეაგირებს მარტივ ნივთიერებებთან – ჟანგბადთან, აზოტთან, ჰალოგენებთან, გოგირდთან, ნახშირბადთან; აგრეთვე რთულ ნივთიერებებთან – წყალთან, ტუტეებთან, მჟავებთან და სხვ. 1825 წელს დანიელმა ფიზიკოსმა ჰანს ქრისტიან ერსტედმა თიხამიწიდან მიიღო რამდენიმე მილიგრამი ალუმინი, ხოლო 1827 წ. ფრიდრიხ ვიოლერმა შეძლო ალუმინის ნაწილაკების გამოყოფა, რომლების ჰაერზე სწრაფად იფარებოდა ალუმინის ჟანგის თხელი აპკით; 1854 წ. ფრანგმა ფიზიკოსმა და ქიმიკოსმა ენრი ეტიენ სენტ-კლერ დევილიმ გამოიგონა ალუმინის სამრეწველო წარმოების პირველი ხერხი.
ალუმინი გამოიყენება სხვადასხვა მალეგირებელ დანამატად ფოლადის წარმოებაში, მშენებლობაში, ქიმიური აპარატურისა და ტარის, ელექტროგამტარების, კონდენსატორების დასამზადებლად, ლითონების მისაღებად ელექტროთერმული მეთოდით და ალუმინოთერმიაში ლითონების შესადუღებლად, სარაკეტო საწვავად სარაკეტო ტექნიკაში, საყოფაცხოვრებო (სამზარეულო ჭურჭელი), მხატვრული და დეკორატიული ნაკეთობების დასამზადებლად, გემების, საავიაციო და საავტომობილო მრეწველობაში, ელექტროტექნიკაში, რადიოტექნიკასა და მეტალურგიაში, კონსტრუქციული კომპოზიტების წარმოებაში, როგორც მატრიცული კომპონენტი და სხვ.
კომპოზიტური მასალების წარმოებაში ძირითადად გამოიყენება ტექნიკური ალუმინი შენადნობების სახით, როგორიცაა: АМц, АМг2, АМг6, АДЗЗ, АВ, 1201, Д20, Д16, В95 და სხვ.
ტექნოლოგიური ნიშნების მიხედვით ალუმინის მატრიცები შეიძლება დავყოთ შემდეგ ტიპებად: დეფორმირებადი, სხმული და ფხვნილური. დეფორმირებადს მიეკუთვნება შენადნობები, რომლებიც თერმულად არ არიან განმტკიცებული, მაგ., АМц, АМг და სხვ. ეს შენადნობები გამოირჩევა პლასტიკურობით, კოროზიამედეგობით, მაგრამ დაბალი სიმტკიცით. მაღალი მექანიკური სიმტკიცე აქვთ თერმულად განმტკიცებულ დურალუმინს (Д1, Д16 და სხვ.) და AB, AK, B95 ჯგუფის შენადნობებს. ყველაზე მეტად გავრცელებული ალუმინის შენადნობები – სილუმინები, ნაკლებად პლასტიკურია, აქვთ დაბალი დარტყმითი სიბლანტე და მხურვალგამძლეობა.
კომპოზიტების ტიტანურ და მაგნიუმის მატრიცის კომპონენტებს გააჩნიათ რიგი დადებითი თვისებები (მაგ., მაგნიუმის მატრიცები ნაკლებად მკვრივია, ტიტანის – ინარჩუნებენ სიმტკიცეს მაღალი ტემპერატურის პირობებში), მაგრამ ტექნოლოგიურობაში მნიშვნელოვნად ჩამორჩებიან ალუმინის მატრიცებს. მაგნიუმის მატრიცებში გამოიყენება მაგნიუმის შენადნობები: MA2-1, MA5, MA8 და სხვ. ტიტანის მატრიცები, მართალია, კარგად მუშაობენ მაღალი ტემპერატურის პირობებში, მაგრამ მაღალ ტექნოლოგიურ ტემპერატურაზე ინარჩუნებენ დიდ წინაღობას დეფორმაციისადმი, რაც აძნელებს ტიტანის კომპოზიტის დამზადებას (საჭიროებს დეფორმაციის ზეპლასტიკური რეჟიმის გამოყენებას).
ტიტანისა და მისი შენადნობების მატრიცის განსამტკიცებლად გამოიყენება მოლიბდენის, ვოლფრამის, ბერილიუმის, ტანტალის და სხვ. ბოჭკოები. კომპოზიტი მიიღება ნაკეთობის დინამიკური ცხელი დაწნეხვის მეთოდით („სენდვიჩის“ ტიპის) ავტოკლავის ან კონტეინერის ვაკუუმურ პირობებში. უძლებს ძალიან მაღალ ტემპერატურას და გამოირჩევა ხანგრძლივი სიმტკიცით. უარყოფითი მხარეა დიდი სიმკვრივე, რაც ამცირებს მასალის ხვედრით სიმტკიცეს.
ბოლო წლებში გაიზარდა ინტერესი კომპოზიტებისა ტიტანის ინტერმეტალიდების (TiAl, Ti3Al) საფუძველზე, რომლებიც გამოირჩევიან დაბალი სიმკვრივითა და მაღალი სიმტკიცით >600°C ტემპერატურაზე, აგრეთვე მდგრადობით კოროზიისა და ცოცვადობის მიმართ.
