На главную

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

Статья по теме: Упругости композиции

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

Скачать полный текст

Даже в тех случаях, когда жесткий полимер образует непрерывную фазу, модуль упругости композиции ниже, чем чистой ма- -трицы. Следовательно, двухфазные системы должны .обладать повышенной ползучестью и податливостью по сравнению с чистой жесткой фазой., Во многих из этих материалов легко образуются микротрещины при напряжениях, приближающихся к пределу текучести. После образования микротрещин скорость ползучести или релаксации напряжения резко возрастает.[6, С.82]

Наиболее часто используется формула Кернера для расчетов коэффициентов термического расширения композиций [уравнение (6.13) в табл. 6.4], полученная в результате подстановки в обобщенную формулу Кернера (6.12) формулы для объемного модуля упругости композиции:[4, С.256]

Следует отметить, что вклад волокон в жесткость металлической матрицы почти без исключений соответствует значениям, предсказываемым правилом смеси. В то же время существуют такие конструкции, в которых лимитирующим свойством является именно жесткость и где высокий модуль упругости композиции был бы особенно важным и ценным, даже если его повышение, достигнутое армированием, и не сопровождалось бы соответствующим увеличением прочности.[5, С.234]

На рис. 14 изображена зависимость отношения модуля упру-тости композиционного материала в поперечном направлении к модулю упругости матрицы от объемной доли волокна и отношения модуля упругости волокна к модулю упругости матрицы .для квадратного расположения волокон. Из этого графика видно, что армирование металлической матрицы волокнами оказывает большое влияние на модуль упругости композиции в поперечном направлении. Например, при 60 об. % армирующего компонента «{волокон бора) в алюминии модуль упругости композиции в поперечном направлении почти в 3 раза больше, чем у матрицы.[5, С.34]

Так, методом динамического горячего прессования в вакууме пакетов из чередующихся слоев жаропрочного никельхромовольфрамо-вого сплава ХН60В и слоев проволоки ВТ15 диаметром 0,15-0,18 мм получают композицию, отличающуюся повышенной кратковременной прочностью при 1100-1200 °С по сравнению с неармированной матрицей (рис. 13.5). Прочность вольфрамовой арматуры до конца не используется в связи с появлением дефектов в отдельных волокнах при ударном уплотнении. Модуль упругости композиции ст МПа увеличивается с ростом содержания упрочнителя согласно закону аддитивности, и при 34 % проволоки ВТ 15 он составляет 265 • 103 МПа. Длительная прочность композиции ХН60В—ВТ15 (34 %) на базе 100 ч при 1100 и 1200 °С равна соответственно 104 и 55 МПа.[3, С.309]

В некоторых гетерогенных композициях (таких, как смеси полимеров, привитые и блок-сополимеры), состоящих из эластичной и жесткой фаз, инверсия фаз происходит при соотношении компонентов, близком к 1 : 1. Точный состав композиций, при котором может наступить инверсия фаз, зависит от условий перемешивания, присутствия растворителя и т. п. [34 — 36]. В общем случае в таких композициях имеется определенный интервал концентраций компонентов, в котором обе фазы являются частично непрерывными и в котором модуль упругости композиции особенно резко изменяется с изменением ее состава. Эта область взаимного проникновения непрерывных фаз лежит в интервале между (1 — Ф^) обращенной дисперсии (жесткая фаза в эластичной матрице) и Фт нормальной дисперсии (эластичная фаза в жесткой[6, С.230]

Уравнение Муни применимо для описания модуля упругости при сдвиге каучуков, наполненных жесткими частицами любой формы [191. Однако для жесткой матрицы уравнение Муни дает резко завышенные результаты. Причинами этого являются отклонение коэффициента Пуассона матрицы от 0,5, наличие термических напряжений, снижающих эффективный модуль упругости композиций и малое различие в модулях упругости матрицы и наполнителя. Для полимеров, содержащих частицы, близкие к сферическим с любым значением модуля упругости, модуль упругости композиции может быть рассчитан по уравнению Кернера [20 ] или аналогичному уравнению Хашина [21] при условии прочного сцепления между фазами. Для некоторых случаев уравнение Кернера может быть значительно упрощено.[6, С.226]

Методом пропитки в вакууме получали композиционный материал на основе алюминия, упрочненного нитевидными кристаллами окиси алюминия. Технологический процесс заключался в предварительном получении полуфабрикатов в виде ленты из проволочной сетки с нанесенными на нее после воздушной сепарации нитевидными кристаллами. Такая лента разрезалась на отрезки определенной длины, которые подвергались на специальной установке прокатке до необходимой толщины. На полученные таким образом листы методом катодного напыления наносили покрытие из нихрома (60% Ni;—24% Fe—16% Сг) или из углеродистой стали. Листы с покрытием пропитывались жидким алюминием. Полученный таким образом материал, содержащий 20 об.% нитевидных кристаллов А12О3, имел при 500° С предел прочности 21 кгс/мм2 и длительную, 100-часовую прочность при этой же температуре 8,4 кгс(мм2. По данным работы [174] модуль упругости композиции алюминий — усы А1гО3 составлял 126000 кгс/мм2.[1, С.100]

Коэффициент А может изменяться от нуля до бесконечности. При А —> оо (Af = 0) легко показать, что обобщенное уравнение для модуля упругости композиции превращается в простое правило смешения:[6, С.233]

Основное влияние, которое оказывают наполнители более жесткие, чем полимеры, на свойства композиций, заключается в увеличении модуля упругости композиции или вязкости жидкой суспензии. Важнейшими факторами, определяющими возрастание модуля упругости, являются содержание наполнителя, форма частиц, отношение модулей упругости компонентов и характер распределения (упаковки) частиц. Характер взаимодействия ком-[6, С.254]

Поведение наполненных композиций при ползучести можно прогнозировать, если отсутствует отслаивание полимера от наполнителя, по относительному модулю упругости композиции и поведению при ползучести ненаполненного полимера. При отслаивании полимера от частиц наполнителя скорость ползучести резко возрастает. Некоторые наполнители, особенно если они легко агрегируются, резко увеличивают механические потери. Такие композиции могут быть использованы в качестве материалов, гасящих вибрации и звук. Наполнители обычно повышают теплостойкость полимеров. Этот эффект обусловлен главным образом возрастанием модуля, а не Тс полимера.[6, С.255]

... 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. Портной К.И. Структура и свойства композиционных материалов, 1979, 256 с.
2. Фетисов Г.П. Материаловедение и технология металлов, 2001, 640 с.
3. Стерин И.С. Машиностроительные материалы Основы металловедения и термической обработки, 2003, 344 с.
4. Бабаевского П.Г. Промышленные полимерные композиционные материалы, 1980, 472 с.
5. Браутман Л.N. Композиционные материалы с металлической матрицей Т4, 1978, 504 с.
6. Нильсен Л.N. Механические свойства полимеров и полимерных композиций, 1978, 312 с.

На главную