Предварительным известкованием

Принципиальная схема изготовления этим методом композиционных материалов представлена на рис. 53. Основными операциями технологического процесса являются подготовка поверхности контактирующих материалов, изготовление предварительных заготовок, раскрой и сборка пакетов для прессования и прессование.

Изготовление предварительных заготовок. Изготовление композиционного материала методом диффузионной сварки под дав-

лением осуществляется в результате прессования при определенной температуре и давлении пакета, состоящего из чередующихся слоев матрицы и упрочнителя. В связи с этим одной из основных операций, предшествующих процессу прессования, .является изготовление таких слоев упрочнителя (предварительных заготовок упрочнителя). Назначение этой операции — уложить упрочняющие волокна, проволоки или нитевидные кристаллы определенным образом и закрепить их так, чтобы иметь в дальнейшем возможность обращения с ними как с компактным материалом.

Наиболее простым путем получения предварительных заготовок является изготовление из материалов-упрочнителей тканей и сеток различного плетения. Однако изготовление такого рода полуфабрикатов возможно главным образом из металлических волокон и волокон типа стекловолокна и графита, т. е. волокон, которые можно подвергать ткацким методам переработки и плетению. Изготовление тканей и сеток из высокопрочных и высокомодульных волокон, обладающих повышенной хрупкостью, типа волокон бора или карбида кремния, если и возможно, то связано с большими трудностями.

При изготовлении композиционных материалов различными методами значительный объем применяемых предварительных заготовок составляют заготовки, полученные из моноволокон. Одним из методов получения таких заготовок является метод намотки волокна на оправку и закрепления его либо нанесением на волокно слоя матрицы, либо проклеиванием его легко выгорающими и не загрязняющими матрицу клеями. Такая технология позволяет зафиксировать волокно в положении, достигнутом намоткой на прецизионных намоточных машинах, и, в случае нанесения слоя матрицы, связать вместе волокна и матрицу.

окиси кремния и др., предварительные заготовки получают в виде тканей. Разновидностью предварительных заготовок, состоящих только из упрочнителя, являются маты, бумага и жгуты, изготовленные из нитевидных кристаллов. Такие полуфабрикаты изготовляют либо по технологии получения обычной бумаги, либо прядением, либо другими способами.

Раскрой и сборка пакетов для прессования. Наиболее распространенным видом предварительных заготовок, применяемых для изготовления композиционных материалов методом диффузионной сварки, являются плоские элементы, состоящие из одного слоя упрочнителя, закрепленного тем или иным способом. В связи с этим в дальнейшем операции раскроя заготовок и сборки их в пакеты рассмотрим на примере предварительных заготовок, полученных методом намотки с последующим закреплением волокон плазменным напылением или проклеиванием. Схематически эти операции представлены на рис. 58 (по данным работ [31, 98]). Из монослойных заготовок вырезают ножницами, гильотинными ножницами, вырубают в специальных штампах либо получают другими методами механической обработки элементы более или менее сложной конфигурации, являющиеся слоями — сечениями изделия. Число этих заготовок определяется толщиной готового изделия, количеством упрочнителя и матрицы в предварительных заготовках, если упрочнитель связан матрицей, либо количеством упрочнителя и толщиной фольги матрицы, если упрочнитель связан клеем. На рис. 58. показан типовой раскрой двух видов изделий; плоского полуфабриката в виде листа и изделия более сложной формы — лопатки двигателя. Поскольку наряду с од-ноосноармированным композиционным материалом в технике применяют изделия из материала, в котором имеется волокно, ориентированное, в соответствии с возникающими в этом изделии

Прессование. Основной операцией процесса изготовления композиционных материалов методом диффузионной сварки под давлением является прессование. Именно в процессе этой операции происходит соединение отдельных элементов предварительных заготовок в компактный материал (формирование изделий). В отличие от прессования как метода обработки давлением металлов и сплавов, заключающегося в выдавливании металла из замкнутой полости через отверстие в матрице и связанного с большими степенями деформации обрабатываемого материала, данный процесс по своему существу ближе к процессу прессования порошковых материалов, применяемому в порошковой металлургии. Прессование заготовок композиционных материалов в большинстве случаев осуществляется в замкнутом объеме (в пресс-формах, состоящих из матрицы и двух пуансов типа пресс-форм, применяемых для получения изделий из металлических порошков) и с незначительной пластической деформацией материала матрицы, необходимой только для заполнения пространства между волокнами упрочнителя и максимального уплотнения самой матрицы. При этом, как и в процессе горячего прессования порошков, наряду с пластической деформацией матрицы, на границе раздела 126

Динамическое горячее прессование. Этот процесс, относящийся к категории импульсных методов формирования и называемый за рубежом процессом формования с применением высоких скоростей и энергий, применялся первоначально для прецизионной ковки металлических слитков в изделия сложной формы. Изготовление композиционных материалов этим методом заключается в диффузионной сварке пакета предварительной заготовки, нагретого до необходимой температуры, в результате кратковременного приложения очень больших давлений. Динамическое горячее прессование предварительных заготовок может осуществляться на ковочных молотах и подобных им установках в специальных пресс-формах или в вакуумированных пакетах. Одна из таких установок, применявшаяся для изготовления композиционного материала на основе титанового сплава Ti—6% Al—4%V, упрочненного волокном карбида кремния, описана в работе [223]. Эта пневмомеханическая установка динамического прессования, внешне похожая на молот, имеет значительно более высокий уровень энергии падающих частей. Пуансон в ней прикреплен к раме массой 1 т. Рама, выстреливаемая давлением газа, толкает пуансон в закрытую матрицу. Скорость падения пуансона составляет

Алюминий — бериллиевая проволока. Бериллиевая проволока является перспективным упрочнителем благодаря малой плотности, равной 1,83 г/см3, высокому модулю упругости и прочности, равным соответственно 29 500 кгс/мм2 и 130 кгс/мм2. Исследование возможности получения композиционного материала методом пропитки бериллиевой проволокой расплавом алюминия, по данным Флекка и Гольдштейна, дало отрицательный результат, так как при температуре 644° С между алюминием и бериллием происходит эвтектическая реакция, сопровождающаяся растворением бериллия. В связи с этим одним из основных технологических путей получения материала алюминий — бериллиевая проволока в настоящее время является диффузионная сварка под давлением. При этом в качестве предварительных заготовок ком-

Метод экструзии применяли также для изготовления предварительных заготовок композиционного материала алюминиевый сплав 7075 (0,5% Si; 0,7% Fe; 1,2—2,0% Си; 5,1—6,1% Zn; 0,3% Mn; 2,1—2,9% Mg; 0,2% Ti, 0,18—0,4% Cr) —нитевидные кристаллы карбида кремния [225]. Смесь для прессования содержала порошок алюминиевого сплава 7075 с размером частиц 400 меш и 20 об.% нитевидных кристаллов карбида кремния, имеющих длину 100—700 мкм. Кроме того, в эту смесь добавляли пластификатор, позволяющий осуществлять прессование при комнатной температуре. Наилучшие результаты данной работы были получены при использовании в качестве пластификатора двухпроцентной водной суспензии метилцеллюлозы. Прессование проводили в матрицах с круглой, диаметром 1 мм и квадратной, со стороной квадрата о,86 мм формой очка. Размеры очка были выбраны с учетом длины нитевидных кристаллов. Входной угол был равен 60°, а коэффициент экструзии — 350. Полученные предварительные заготовки затем укладывали в пресс-формы

Для схем Na-катионирования с предварительным известкованием необходимо проведение подкисления известкованной воды

Так как карбонатная жесткость превращается в эквивалентное количество щелочи, что в ряде случаев нежелательно (паровые котлы), Na-катиониро-вание обычно комбинируют с Н-катионн-рованием или с предварительным известкованием.

Так как карбонатная жесткость превращается в эквивалентное количество щелочи, что в ряде случаев нежелательно (паровые котлы), Na-катионирование обычно комбинируют с Н-катионирова-нием или с предварительным известкованием.

Грязеемкость фильтрующего материала для фильтров, работающих -в схемах с предварительным известкованием воды, может быть определена по формуле

Катионитовый по схеме с предварительным известкованием и по схеме с предварительной коагуляцией и под-кислением катионированной воды . .

Катионитовый а) при схеме с предварительным известкованием и схеме с предварительной коагуляцией и под-кислением умягченной воды

Как показали результаты исследований И. 3. Макинского [22], для осуществления умягчения воды Каспийского моря Na-катионированием без использования привозной соли отношение концентрации ионов Na, содержащихся в исходной воде, к суммарной концентрации в ней ионов Са и Mg должно быть не менее 5, т. е. [Ма]/Ж^5. Для вод Каспийского моря это соотношение составляет лишь 1,8. Повышение этого соотношения при термохимическом методе умягчения морской воды обеспечивается предварительным известкованием воды с последующим удалением из нее части солей жесткости в термоумягчителе при температуре 160—165°С. При трехступенчатом Na-катионит-ном методе умягчения морской воды на Красноводской ТЭЦ это условие достигалось использованием при регенерации дополнительной привозной поваренной соли с удельным расходом 14— 15 кг/м3 [21].

4. Сохранение недостатков, Присущих методам осаждения, при фильтрационном обескремнивании с предварительным известкованием воды.

В некоторых случаях рабочая обменная емкость катионита снижается вследствие неравномерного фильтрования воды по площади фильтра из-за образования в слое катионита местных уплотнений или неравномерного скопления загрязнений. В уплотненных или загрязненных участках катионита скорость фильтрования воды ниже, вследствие чего его обменная способность недоиспользуется, что приводит к общему снижению ее для фильтра. Неравномерная скорость фильтрования приводит к преждевременному проскоку жесткой воды в местах с высокими скоростями воды; этот фактор вызывает также и неравномерность регенерации отдельных участков катионита. Все это приводит к снижению общей рабочей обменной емкости фильтра. Снижение рабочей обменной емкости может происходить вследствие отложения карбоната кальция на зернах катионита в установках с предварительным известкованием. Для восстановления рабочей обменной емкости фильтра следует удалить отложения, образовавшиеся на зернах катионита, путем промывки его раствором соляной кислоты.

3. Катионитовый при схеме с предварительным известкованием и схеме с предварительной коагуляцией и подкисленйем катионированвой воды . .

мости до 15 мг 02/л предпочтителен метод, предусматривающий упрощенную аэрацию, обработку сильным окислителем и фильтрование через зернистую загрузку большой грязеемкости; свыше 10 мг/л и перманганатной окисляемости более 15 мг 02/л следует применять напорную флотацию с предварительным известкованием и последующим фильтрованием или метод, предусматривающий аэрацию, известкование, отстаивание в тонком слое и фильтрование; свыше 10 мг/л, перманганатной окисляемости более 15 мг 02/л при производительности установок до 200 м3/сут