керметы

керме́ты

(керамико-металлические материалы), композиционные материалы, получаемые главным образом спеканием металлических и керамических порошков. Сочетают ценные свойства керамики и металлов. Изделия из кермета — детали турбин и авиационных двигателей, режущий инструмент и т. д.

* * *

КЕРМЕТЫ

КЕРМЕ́ТЫ (сокр. от «керамикометаллические материалы»), керамикометаллические, металлокерамические материалы, представляющие собой гетерогенную композицию одной или нескольких керамических фаз с металлами или сплавами, с относительно малой взаимной растворимостью фаз. Керметы сочетают свойства керамики (высокие твердость и сопротивление износу, тугоплавкость, жаропрочность и др.) и металлов (теплопроводность, пластичность), т.е. обладают комплексом свойств, интегрирующим характеристики нескольких компонентов.
Свойства керметов зависят от свойств наполнителя и матрицы, а также объемного соотношения и адгезии между ними. Неметаллические фазы в керметах придают им требуемые эксплуатационные характеристики, так как обладают ими в свободном состоянии. Содержание керамической фазы в керметах колеблется от 15 до 85% (по объему). Металлическая матрица в керметах объединяет твердые частицы в единый композиционный материал, обеспечивая изделиям необходимую прочность и пластичность. В качестве металлических компонентов используют — Cr, Ni, Al, Fe, Со, Ti, Zr и сплавы на их основе.
По природе керамической составляющей керметы делят на:
оксидные (Al₂O₃, Cr₂O₃, SiO₂, ZrO₂),
карбидные (SiC, Cr₃C₂, TiC)
нитридные (TiN),
боридные(Cr₂B₂, TiB₂, ZrB₂),
керметы на основе силицидов (MoSi) и других тугоплавких соединений и др.
По применению — жаропрочные, износостойкие, высокоогнеупорные, коррозионно-стойкие и др.
Микроструктура керметов может представлять собой:
керамическую матрицу, внутри которой расположены металлические включения;
металлическую матрицу с изолированными между собой керамическими частицами;
два равноправных каркаса из металла и керамики;
статистическую смесь керамических и металлических частиц.
Выбор той или иной структуры диктуется назначением материала и технологией его получения. Керметы изготавливают методами порошковой металлургии — прессованием и твердофазным спеканием, жидкофазным спеканием, пропиткой, экструзией, горячим прессованием, прокаткой и др. Компоненты керметов должны удовлетворять специальным требованиям по химической стабильности, термомеханической совместимости и адгезии на границах фаз. Прочность связи на межфазной границе можно регулировать в широких пределах при получении керметов за счет введения в расплавленный металл адгезионно-активных добавок.
Области применения керметов очень широки и разнообразны. Например, в электро- и радиотехнике для изготовления тонкопленочных резисторов используются керметные пленки. Существенным преимуществом керметных пленок является возможность варьирования их удельным сопротивлением в широких пределах. Тонкие пленки на основе микрокомпозиции Cr-SiO₂ изготавливают методом термического испарения и конденсации в вакууме с последующей термообработкой для стабилизации свойств.
В толстопленочных микросхемах используют резисторы, полученные на основе композиции стекла с палладием и серебром. Для этой цели стекло размалывают в порошок, смешивают с порошком серебра и палладия, вспомогательной органической связкой и растворителем. Получаемую пасту наносят на керамическую подложку и спекают в обычной атмосфере. Удельное сопротивление пленок зависит от процентного содержания проводящих компонентов и режима спекания.
Керметы типа металл-тугоплавкое соединение используют в качестве фрикционных, антифрикционных, конструкционных, огнеупорных, износостойких, эрозионностойких и абразивных материалов. Наиболее распространенными керметами на основе карбида вольфрама являются сплавы системы WC-Co. Пропиткой спрессованного карбида вольфрама медью, медно-никелевым сплавом Cu-10%Ni, марганцевым мельхиором и медносеребряным сплавом получают керметы, предназначенные для работы в торцевых уплотнениях насосов, перекачивающих кислоты и щелочи. Широко используются керметы на основе карбида титана. Карбид титана обладает высокой окалиностойкостью, низкой плотностью, хорошо смачивается переходными металлами, менее дефицитен, чем карбид вольфрама, широко используемый при изготовлении традиционных твердых сплавов. Керметы на основе TiC, обладают высокой термо- и износостойкостью, малой склонностью к диффузии, позволяют повысить размерную точность и шероховатость обработанной поверхности.
Керметы применяют для изготовления деталей турбин, авиационных двигателей, фрикционных элементов, инструментов и других деталей, испытывающих повышенные нагрузки при работе в агрессивных средах и при высоких температурах.