Композиционные и порошковые материалы
Категория реферата: Рефераты по технологии
Теги реферата: отчет по производственной практике, понятие культуры
Добавил(а) на сайт: Korenev.
Предыдущая страница реферата | 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 | Следующая страница реферата
В табл.1 приведены свойства некоторых волокнистых композиционных материалов.
[pic]
Рис.6. Зависимость модуля упругости Е (а) и временного сопротивления ?В (б) бороалюминиевого композиционного материала вдоль (1)
и поперек (2) оси армирования от объемного
содержания борного волокна
Композиционные материалы на металлической основе обладают высокой
прочностью (?В, ?-1) и жаропрочностью, в то же время они малопластичны.
Однако волокна в композиционных материалах уменьшают скорость
распространения трещин, зарождающихся в матрице, и практически полностью
исключают внезапное хрупкое разрушение. Отличительной особенностью
одноосных волокнистых композиционных материалов являются анизотропия
механических свойств вдоль к поперек волокон и малая чувствительность к
концентраторам напряжения,
На рис.6 приведена зависимость ?В и Е бороалюминиевого композиционного материала от содержания борного волокна вдоль (1) и поперек (2) оси армирования. Чем больше объемное содержание волокон, тем выше ?В, ?-1 и Е вдоль оси армирования. Однако необходимо учитывать, что матрица может передавать напряжения волокнам только в том случае, когда существует прочная связь на поверхности раздела армирующее волокно — матрица. Для предотвращения контакта между волокнами матрица должна полностью окружать все волокна, что достигается при содержании ее не менее 15–20 %.
[pic]
Рис.7. Длительная прочность бороалюминиевого композиционного материала, содержащего 50% борного волокна, в сравнении с прочностью титановых сплавов
(а) и длительная прочность никелевого композиционного материала в сравнении с прочностью дисперсионно-твердеющих сплавов (б)
Матрица и волокно не должны между собой взаимодействовать (должна отсутствовать взаимная диффузия) при изготовлении или эксплуатации, так как это может привести к понижению прочности композиционного материала.
Анизотропия свойств волокнистых композиционных материалов учитывается при конструировании деталей для оптимизации свойств путем согласования поля сопротивления с полями напряжения.
Армирование алюминиевых, магниевых и титановых сплавов непрерывными тугоплавкими волокнами бора, карбида кремния, диборида титана и оксида алюминия значительно повышает жаропрочность. Особенностью композиционных материалов является малая скорость разупрочнения во времени (рис.7, а) с повышением температуры.
Основным недостатком композиционных материалов с одно- и двумерным армированием является низкое сопротивление межслойному сдвигу и поперечному обрыву. Этого недостатка лишены материалы с объемным армированием.
4.2. Дисперсно-упрочненные композиционные материалы. В отличие от волокнистых композиционных материалов в дисперсно-упрочненных композиционных материалах матрица является основным элементом, несущим нагрузку, а дисперсные частицы тормозят движение в ней дислокаций. Высокая прочность достигается при размере частиц 10–500 нм при среднем расстоянии между ними 100–500 нм и равномерном распределении их в матрице. Прочность и жаропрочность в зависимости от объемного содержания упрочняющих фаз не подчиняются закону аддитивности. Оптимальное содержание второй фазы для различных металлов неодинаково, но обычно не превышает 5–10об.%.
Использование в качестве упрочняющих фаз стабильных тугоплавких соединений (оксиды тория, гафния, иттрия, сложные соединения оксидов и редкоземельных металлов), нерастворяющихся в матричном металле, позволяет сохранить высокую прочность материала до 0,9–0,95Тпл. В связи с этим такие материалы чаще применяют как жаропрочные. Дисперсноупрочненные композиционные материалы могут быть получены на основе большинства применяемых в технике металлов и сплавов.
Наиболее широко используют сплавы на основе алюминия – САП (спеченный
алюминиевый порошок). САП состоит из алюминия и дисперсных чешуек А12О3.
Частицы А12О3 эффективно тормозят движение дислокаций и тем самым повышают
прочность сплава. Содержание А12О3 в САП колеблется от 6–9 % (САП-1) и до 13–18 %
(САП-3). С увеличением содержания А12О3 ?B повышается от 300 для САП-1 до
400 МПа для САП-3, а относительное удлинение соответственно снижается с 8
до 3%. Плотность этих материалов равна плотности алюминия, они не уступают
ему по коррозионной стойкости и даже могут заменять титан и коррозионно-
стойкие стали при работе в интервале температур 250–500°С. По длительной
прочности они превосходят деформируемые алюминиевые сплавы. Длительная
прочность ?100 для сплавов САП-1 и САП-2 при 500°С составляет 45–55 МПа.
Большие перспективы у никелевых дисперсно-упрочненных материалов.
Наиболее высокую жаропрочность имеют сплавы на основе никеля с 2–З об.%
двуоксида тория или двуоксида гафния. Матрица этих сплавов обычно ?-твердый
раствор Ni+20% Cr, Ni+15% Mo, Ni+20% Cr и Мо. Широкое применение получили
сплавы ВДУ-1 (никель, упрочненный двуокисью тория), ВДУ-2 (никель, упрочненный двуокисью гафния) и ВД-3 (матрица Ni+20% Сг, упрочненная окисью
тория). Эти сплавы обладают высокой жаропрочностью. При температуре 1200°С
сплав ВДУ-1 имеет ?100?75 МПа и ?1000?65 МПа, сплав ВД-3 – 65 МПа.
Дисперсно-упрочненные композиционные материалы, так же как волокнистые, стойки к разупрочнению с повышением температуры и длительности выдержки при
данной температуре (см. рис.7).
Области применения композиционных материалов не ограничены. Они применяются в авиации для высоконагруженных деталей самолетов (обшивки, лонжеронов, нервюр, панелей и т.д.) и двигателей (лопаток компрессора и турбины и т.д.), в космической технике для узлов силовых конструкций аппаратов, подвергающихся нагреву, для элементов жидкости, для элементов жесткости, панелей, в автомобилестроении для облегчения кузовов, рессор, рам, панелей кузовов, бамперов и т.д., в горной промышленности (буровой инструмент, детали комбайнов и т.д.), в гражданском строительстве (пролеты мостов, элементы сборных конструкций высотных сооружений и т.д.) и в других областях народного хозяйства.
Применение композиционных материалов обеспечивает новый качественный скачок в увеличении мощности двигателей, энергетических и транспортных установок, уменьшении массы машин и приборов.
Технология получения полуфабрикатов и изделий из композиционных материалов достаточно хорошо отработана.
5. КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ С НЕМЕТАЛИЧЕСКОЙ
МАТРИЦЕЙ
5.1. Общие сведения, состав и классификация
[pic]
Рис.8. Схемы армирования
композиционных материалов
Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: возраст реферат, виды рефератов, сочинение почему.
Предыдущая страница реферата | 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 | Следующая страница реферата