Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 [ 160 ] 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170

ТАБЛИЦА 38.2

СПЛАВЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В КАЧЕСТВЕ МАТРИЧНЫХ В КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛАХ [3,7]

или пековые моиоволокна углерода. Лучшие образцы волокон имеют прочность 3000-4000 МПа при 1100°С

Волокна карбида кремния бескерновые в виде многофиламеитных жгутов, полученные из жидких органосиланов путем вытягивания и пиролиза, состоят из сверхтонких кристаллов p-SiC.

Металлические волокна выпускают в виде проволоки диаметром 0,13; 0,25 и 0,5 мм. Волокна из высокопрочных сталей, сплавов бериллия предназначаются в основном для армирования матриц из легких сплавов и титана. Волокна из тугоплавких металлов, легированных рением, титаном, окисиыми и карбидными фазами, применяют для упрочнения жаропрочных иикельхромнстых, титановых и других сплавов.

Нитевидные кристаллы, применяемые для армирования, могут быть металлическими или керамическими. Структура таких кристаллов монокристаллическая, диаметр обычно до 10 мкм прн отношении длины к диаметру 20-100 Получают нитевидные кристаллы различными методами: выращиванием нз покрытий, электролитическим осаждением, осаждением из парогазовой среды, кристаллизацией из газовой фазы через жидкую фазу .по механизму пар - жидкость - кристалл, пиролизом, кристаллизацией из насыщенных растворов, вискеризацией [3]

38.2.3. Матричные сплавы

В металлических композиционных материалах применяют преимущественно матрицы из легких деформируемых и литейных сплавов алюминия и магния, а также из сплавов меди, никеля, кобальта, цинка, олова, свинца, серебра; жаропрочных никель-хромистых, титановых, циркониевых, ванадиевых сплавов; сплавов тугоплавких металлов хрома и ниобия (таблица 38 2).

38.2.4. Типы связи и структур поверхностей раздела в композиционных материалах

В зависимости от материала наполнителя и матриц, способов и режимов получения по поверхностям раздела композиционных материалов реализуются шесть видов связи (табл 38.3). Наиболее прочную связь между компонентами в композициях с металлическими матрицами обеспечивает химическое взаимодействие. Распространенный вид связи - смешанный, представленный твердыми растворами и интерметаллидными фазами (например, композиция «алюминийборные волокна», полученная методом непрерывного литья) или твердыми растворами, интерметаллидными и окисиыми фазами (та же композиция, полученная прессованием плазменных полуфабрикатов) и т. д. [8, 9].

38.3. Способы производства композиционных материалов

Технология производства металлических композиционных материалов определяется конструкцией изделий, особенно если они имеют сложную форму и требуют подготовки мест соединений сваркой, пайкой, склеиванием или клепкой, и, как правило, является многопереходной.

Элементной основой производства деталей или полуфабрикатов (листов, труб, профилей) из композиционных материалов чаще всего служат так называемые препреги, или ленты с одним слоем армирующего наполнителя, пропитанным или покрытым матричными сплавами; пропитанные металлом жгуты волокон или индивидуальные волокна с покрытиями из матричных сплавов.

17 Заказ № ид 497

виды СВЯЗИ по ПОВЕРХНОСТЯМ РАЗДЕЛА В композиционных МАТЕРИАЛАХ

Вид связи

Примеры

Механическая связь между компонентами

Растворение, смачивание

Образование новых фаз иа поверхности раздела в результате химической peajiUHH между компонен-гами

Обменные химические реакции между компонентами

Связь через окислы

Смешанная связь, или сочетание различных видов связи

Стекловолокно, углеволокио-полимерная матрица

Медный расплав - вольфрамовые волокна

Взаимодействие титана с волокнами бора: Ti-f2B->TiB2

Взаимодействие матрицы из титанового сплава, содержащего алюминий, с волокнами бора:

Ti (Al)-b2B->(Ti, Al) Вг TH-(Ti, Al) Bj-i-TiBa+Ti (Al) Образование шпинели на поверхности раздела волокна сапфира-никелевая матрица: Nro-fAljOs :г NiAljOi Взаимодействие волокон бора с алюминиевым расплавом: смачивание, образование раствора А1 (В), образование продуктов взаимодействия в виде изолированных фаз AlBia, AlBio, А1Вг

Детали и полуфабрикаты получают соединением (компактироваиием) исходных препрегов методами пропитки, горячего прессования, прокатки или волочения пакетов из препрегов. Иногда и препреги, и изделия из композиционных материалов изготавливают одними и теми же способами, например по порошковой или литейной технологии, ио при различных режимах и на разной технологической осиастке.

Способы получения препрегов, полуфабрикатов и изделий из композиционных материалов с металлическими матрицами можно разделить иа пять основных групп: 1) парогазофаэиые; 2) химические и электрохимические; 3) жидкофазиые; 4) твердофазные; 5) твердожидкофазные [3, 4].

38.4. Свойства композиционных материалов с металлической матрицей

Композиционные материалы с металлическими матрицами имеют ряд неоспоримых преимуществ перед другими конструкционными материалами, предиазначеииыми для работы в экстремальных условиях. К этим преимуществам относятся: высокие прочность и .жесткость в сочетании с высокой вязкостью разрушения; высокие удельные прочность и жесткость (отношение предела прочности и модуля упругости к удельному весу а/у и Е/у); высокий предел усталости; высокая жаропрочность; малая чувствительность к тепловым ударам, к поверхностным дефектам, высокие демпфирующие свойства, электро- и теплопроводность, технологичность при конструировании, обработке и соединении (табл. 38 4).