На главную

Решебник методичек Тарга С.М. 1988, 1989, 1983 и 1982 годов по теоретической механике для студентов-заочников.

Статья по теме: Упрочненных волокнами

Предметная область: материаловедение, композиционные материалы, металлы, стали, покрытия, деформации, обработка

Скачать полный текст

Процессы разрушения в упрочненных волокнами композиционных материалах значительно более сложны, чем в монолитных материалах, в результате влияния анизотропии и неоднородности. Анизотропия изучалась многими авторами, установившими, что в общем случае перемещения трещин не могут быть прямо согласованы с тремя основными типами разрушения в механике сплошных сред. При симметричном нагружении, например, наряду с раскрытием трещины вначале происходит проскальзывание. Однако если трещина ориентирована вдоль одного из основных направлений упругой симметрии и распространяется в направлении, коллинеарном с исходной трещиной, становится возможным[7, С.476]

Термин «окисная связь» введен для объединения в одну группу композитов, упрочненных волокнами окислов. Сюда относятся также и композиты, в которых связь образуется между окисными пленками. Следует признать, что образование окисных связей подчиняется указанным выше принципам химического взаимодействия, но выделение их в отдельную группу, видимо, желательно, поскольку композиты этого класса имеют свои особенности, а механизм образования связи в большинстве таких систем исследован недостаточно глубоко. Действительно, окисные связи изучены наиболее подробно не в композитах, а в других системах, например, в металлокерамических спаях для электронных трубок или в эмалях на металлах. Наиболее полное исследование такой связи в композитах выполнено Саттоном и Файнголдом [45] в лаборатории космического материаловедения компании «Дженерал электрик». Авторы обнаружили влияние малых примесей на прочность связи .в композите высокочистый никель — окись алюминия. Все более очевидной становится роль следов примесей независимо от их источника при формировании связи в композите. В гл. 10 приведены некоторые результаты исследования трех систем с окис-ной связью. На одной из них, а именно, на системе никель — окись алюминия новым методом детально изучена совместимость и показано заметное влияние примесей. Кроме того, в гл. 8, посвященной поверхностям раздела в композитах с окисным упрочнением,[1, С.84]

У материалов систем Со—Сг7С3 и Со—ТаС после направленной кристаллизации (упрочненных волокнами) прочность в направлении роста значительно выше прочности поликристаллических материалов, полученных обычным литьем (рис. 5.15). При комнатной температуре предел прочности материала Со-Сг7С3 составил 1379-1482 МПа, пластичность же, как и ожидали, упала до 1 %. Длительная прочность этого материала тоже выше, так что вплоть до 1093 °С по долговечности в условиях ползучести он 10—20 раз (превосходит обычные кобальтовые сплавы.[5, С.206]

Глава открывается кратким обсуждением наиболее распространенных методов определения вязкости разрушения композитных материалов. Затем рассмотрено разрушение композитных материалов, упрочненных волокнами и частицами, а также слоистых композитов, причем особое внимание уделено волокнистым системам направленной кристаллизации. Наряду с экспериментальными данными для каждого класса материалов представлена сводка соответствующих теоретических результатов. В конце главы приводится обзор данных по разрушению композитов и обсуждается влияние поверхности раздела.[1, С.267]

Ряд работ по волокнистым композициям опубликован в последнее время [151]. Многие из них не привели пока к промышленно важным результатам. Это одна из причин интенсификации работ по получению упрочненных волокнами гальванических материалов, в том числе и[3, С.228]

В 3-м томе показаны различные области применения как дешевых, так и дорогостоящих композиционных материалов. Однако книга не ограничивается рассмотрением вопросов, связанных с применением композиционных материалов, упрочненных волокнами; в нее включены также интересные композиции, находящие применение в электротехнической и ядерной промышленности, Сложные условия работы в этих отраслях определяют необходимость тщательного подбора компонентов композиционного материала. К материалам, применяемым в отраслях промышленности, рассматриваемых в этом томе, предъявляется широкий спектр технических и экономических требований, оправдывающих использование новых материалов, процессов производства и новых принципов конструирования деталей. Например, стоимость одного килограмма серийно выпускаемого автомобиля, обычного самолета и сверхзвукового реактивного самолета составляет приблизительно 2,2; 33 и 177 долларов соответственно, тогда как экономия массы в стоимостном выражении составляет от одного до нескольких сот долларов на килограмм. Что же касается технологических процессов, то читатель, вероятно, заметит связь между проблемами применения композиционных материалов и технологическими проблемами, настоятельно требующими своего разрешения, а именно создания механизированного производственного процесса, неразрушающих методов контроля и др.[2, С.9]

В работах Института металлургии и материаловедения им. А. А. Бай-кова (ИМЕТ) показано, что есть по крайней мере два пути преодоления указанных причин деградации композитов типа W/Ni-суперсплав: замена активной к вольфраму матрицы на Ni-основе на менее активную матрицу на основе другого металла; понижение активности никеля в Ni-сплаве за счет его связывания в термически стабильные соединения. Анализ двойных и тройных диаграмм состояния с участием вольфрама и металлов, являющихся основой жаропрочных или жаростойких сплавов, включая никелевые, показал, что возможно использование нескольких типов металлических или интерметаллидных матриц, упрочненных волокнами из высокопрочных вольфрамовых сплавов. Так, благоприятной основой для жаростойкой матрицы являются сплавы хрома, поскольку в системе W—Сг отсутствуют интерметаллиды, имеется широкая область сосуществования двух твердых растворов (на основе хрома и на основе вольфрама), что исключает активное взаимодействие W-волокна с Cr-матрицей по крайней мере до 1400 °С. На границе волокно—матрица возникает тонкий термически стабильный промежуточный слой из двух находящихся в равновесии твердых растворов W—Сг, ширина которого на порядок ниже ширины реакционной зоны в композитах с Ni(Co, Ре)-матрицами. Кроме того, в отличие от композитов W/Ni в композитах W/Cr отсутствуют приповерхностные зоны рекристаллизации W-волокна, так как хром не является поверхностно-активным к вольфраму. Благодаря этому W-волокно в Cr-матрице остается нерекристал-лизованным вплоть до 1400 °С.[6, С.216]

В книге [1, с. 144] приведены результаты исследования композиционных покрытий, упрочненных волокнами, и технологические аспекты их использования. Матрицей в этих покрытиях были алюминий, никель, медь; упрочняющей фазой — волокна бора, карборунда, вольфрама и усы из карборунда.[3, С.230]

Типичные кривые напряжение — деформация образцов, показавших при испытании поверхность разрушения типов I и II, представлены на рис. 19. Образцы композиционных материалов, упрочненных волокнами борсика диаметром 150 мкм, разрушались преимущественно по матрице и давали поверхность разрушения типа I. Типичные поверхности разрушения этих материалов показаны на рис. 20, а. На рисунке видно, что на краях образца некоторые волокна расщеплены вдоль, однако разрушение проходило, главным образом, по матрице. Расщепление волокон по краям образца являлось результатом повреждений, причиненных волокнам в результате механической обработки при изготовлении образца.[7, С.466]

Пропитка пучков вольфрамовых волокон жидкими двойными медными сплавами осуществлялась в условиях, идентичных используемым ранее для композиций с матрицей из чистой меди. Содержание легирующего элемента каждого двойного медного сплава было ограничено количеством, которое позволило обеспечить температуру плавления, равную 1150° С или ниже, чтобы произвести пропитку при 1200° С. Сравнивалось влияние легирующих элементов на свойства композиций, упрочненных волокнами вольфрама, и системы, образованной взаимно нерастворимыми компонентами (в случае матрицы из чистой меди). В качестве легирующих элементов изучались алюминий, хром, кобальт, ниобий, никель и титан.[7, С.240]

Требуется еще значительная работа, чтобы достигнуть максимальных свойств. Следует отметить, что процесс изготовления проволоки можно оптимизировать для данной служебной температуры и продолжительности работы. Как указывалось ранее, сплавы, которые могут быть использованы для изготовления проволоки, уже применялись для других целей, обычно при повышенных температурах. Составы тугоплавких сплавов и режимы их изготовления должны быть специально разработаны для использования в композициях, упрочненных волокнами. Применение композиционных материалов с использованием проволоки, обладающей оптимальными свойствами, будет способствовать дальнейшему улучшению свойств композиционного материала. Аналогично, сохранение свойств проволоки с помощью диффузионных барьеров должно стимулировать работы, направленные на достижение ее максимальных свойств.[7, С.258]

... отрезано, скачайте архив с полным текстом ! Полный текст статьи здесь



В ПОМОЩЬ ВСЕМ СТУДЕНТАМ!!!
Задачи по теоретической механике из сборников Яблонского, Мещерского, Тарга С.М., Кепе. Решение любых задач по материаловедению, термодинамике, метрологии, термеху, химии, высшей математике, строймеху, сопромату, электротехнике, ТОЭ, физике и другим предметам на заказ.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Браутман Л.N. Поверхности раздела в металлических композитах Том 1, 1978, 440 с.
2. Браутман Л.N. Применение композиционных материалов в технике Том 3, 1978, 512 с.
3. Сайфуллин Р.С. Композиционные покрытия и материалы, 1977, 272 с.
4. Андреева А.В. Основы физикохимии и технологии композитов, 2001, 193 с.
5. Симс Ч.Т. Суперсплавы II Жаропрочные материалы для аэрокосмических и промышленных энергоустановок Кн1, 1995, 384 с.
6. Карабасов Ю.С. Новые материалы, 2002, 736 с.
7. Браутман Л.N. Композиционные материалы с металлической матрицей Т4, 1978, 504 с.

На главную