|
|
|
|
Главная Переработка нефти и газа
таблица 38 5 МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ с МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ МАТРИЦАМИ [3, 4]
КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ С МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ МАТРИЦАМИ В СРАВНЕНИИ С ЛУЧШИМИ МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ КОНСТРУКЦИОННЫМИ МАТЕРИАЛАМИ При отсутствии специальных требований к материалам по теплопроводности, электропроводности, хладостойкости и другим свойствам температурные интервалы работы композиционных материалов определяют следующим образом; <250°С - для материалов с полимерными матрицами; > 1000 "С - для материалов с керамическими матрицами; композиционные материалы с металлическими матрицами перекрывают эти пределы Прочностные характеристики некоторых композиционных материалов приведены в табл 38 5. Основные виды соединения композиционных материалов сегодня - болтовые, клепаные, клеевые, соединения пайкой и сваркой и комбинированные Соединения пайкой и сваркой особенно перспективны, поскольку открывают возможность наиболее полно реализовать уникальные свойства композиционного материала в конструкции, однако их осуществление представляет сложную научную и техническую задачу и во многих случаях еще не вышло из стадии эксперимента 38.5. Проблемы свариваемости композиционных материалов Если под свариваемостью понимать способность материала образовывать сварные соединения, не уступающие ему по своим свойствам, то композиционные материалы с металлическими матрицами, особенно волокнистые, следует отнести к трудносва-риваемым материалам. К тому имеется несколько причин. I. Методы сварки и пайки предполагают соединение композиционных материалов по металлической матрице. Армирующий наполнитель в сварном или паяном шве или полностью отсутствует (например, в стыковых швах, расположенных поперек направления армирования в волокнистых или слоистых композиционных материалах), или присутствует в уменьшенной объемной доле (при сварке дисперсно-упрочненных материалов проволоками, содержащими дискретную армирующую фазу), или происходит нарушение непрерывности и направленности армирования (например, при диффузионной сварке волокнистых композиций поперек направления армирования). Следовательно, сварной или паяный шов является ослабленным участком конструкции из композиционного материала, что требует учета при конструировании и подготовке места соединения под сварку. В литературе имеются предложения по автономной сварке компонентов композиции ДЛЯ сохранения непрерывности армирования (например, сварка давлением вольфрамовых волокон в композиции вольфрам - медь [10]), однако автономная сварка встык волокнистых композиционных материалов требует специальной подготовки кромок, строгого соблюдения шага армирования и пригодна лишь для материалов, армированных металлическими волокнами. Другое предложение состоит в подготовке стыковых соединений с перекрытием волокон на длине больше критической, однако при этом возникают трудности с заполнением стыка матричным материалом и обеспечением прочной связи по границе волокно-матрица. II. Влияние сварочного нагрева на развитие физико-химического взаимодействия в композиционном материале удобно рассмотреть на примере соединения, образующегося при проплав-лении дугой волокнистого материала поперек направления армирования (рис. 38.2). Если металл матрицы не обладает полиморфизмом (например, А1, Mg, Си, Ni и др.), то в соединении можно выделить 4 основные зоны: / - зона, нагреваемая до температуры возврата матрицы (по аналогии со сваркой однородных материалов назовем этот участок основным материалом); 2 - зона, ограниченная температурами возврата и рекристаллизации металла матрицы (зона возврата); <? -зона. • / Z3ZZrZZZZ2pZZZfZA ,\Г7 Рис. 38 2. Основные структурные зоны в сварном соединении волокнистого композиционного материала, выполненного сваркой плавлением ограниченная температурами рекристаллизации и плавления матрицы (зона рекристаллизации); 4 - зона нагрева выше температуры плавления матрицы (назовем эту зону сварным швом). Если матрицей в композиционном материале являются сплавы Ti, Zr, Fe и других металлов, имеющих полиморфные превращения, то в зоне 3 появятся подзоны с полной или частичной фазовой перекристаллизацией матрицы, но для данного рассмотрения этот момент несуществен. Изменения свойств композиционного материала начинаются в зоне 2. Здесь процессы возврата снимают деформационное упрочнение матрицы, достигнутое при твердофазном компакти-ровании композиционного материала (в композициях, полученных жидкофазными методами, разупрочнение в этой зоне не наблюдается). В зоне 3 происходит рекристаллизация и рост зерен металла матрицы. Вследствие диффузионной подвижности атомов матрицы становится возможным дальнейшее развитие межфазного взаимодействия, начало которому было положено в процессах производства композиционного материала, увеличивается толщина хрупких прослоек и ухудшаются свойства композиционного материала в целом. При сварке плавлением материа- 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 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
 |
