Современная промышленность требует снижение массы детали, этого можно достичь за счет применения алюминиевого сплава, армированного наполнителем. Также требуется повышение качества и износостойкости деталей, это достигается применением керамической пористой вставки.
В качестве примера рассмотрим поршень (рис. 1). Масса является в данном случае основным фактором использования такой технологии, так как в приводных цилиндрах автомобилей используется большое количество деталей типа «поршень» и снижение массы значительно снизит массу самого цилиндра. Износостойкость особенно важна для наружной цилиндрической поверхности ø32,5 мм, так как эта поверхность подвержена износу в приводном валу и при сильном износе нарушается герметичность, и, следовательно, это приводит к браку.
Метод компрессионной пропитки — это метод получения металлических матричных композитов путем внедрения с помощью высокого давления расплавленного вещества в наполнитель (который изготовлен по форме будущего изделия).
Схема процесса компрессионной пропитки представлена на рис. 2 [1–5].
Преформа, изготовленная из волокон или частиц, например, карбида кремния (SiC), устанавливается в металлическую пресс-форму. Расплавленный металл заливают на преформу. Высокое давление достигается механическим ударом пуансона, чтобы расплавленный металл проник в заготовку и затвердел под гидростатическим давлением для получения металлического матричного композита. Частицы должны иметь жесткую структуру, так как из‑за высокого давления частицы могут деформироваться, что вызовет уменьшение расстояния между волокнами и неполноценное проникновение металла между волокнами. Пример установки представлен на листе.
Композиты — это многокомпонентные материалы, состоящие, как правило, из пластичной основы, армированной наполнителями, обладающими высокой прочностью, жёсткостью и т. д. Сочетание разнородных веществ приводит к созданию нового материала, свойства которого количественно и качественно отличаются от свойств каждого из его составляющих. Варьируя состав основы и наполнителя, их соотношение, ориентацию наполнителя, получают широкий спектр материалов с требуемым набором свойств.