ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Особенности структуры из "Структура и свойства композиционных материалов " Композиционные материалы имеют ориентированную структуру и по своей природе являются гетерогенными. По структурным признакам они могут быть разделены на две основные группы 1) волокнистые и слоистые 2) дисперсноупрочненные. [c.5] Волокнистые композиции состоят из матрицы, содержащей упрочняющие одномерные элементы в форме волокон (проволоки), нитевидных кристаллов и др. Слоистыми композициями называются системы, состоящие из набора чередующихся двухмерных армирующих компонентов в виде листовых, пластинчатых и фольговых материалов, жестко связанных между собой по всей поверхности. К другой группе по структурным признакам относятся дисперсноупрочненные материалы, содержащие равномерно распределенные в объеме матрицы ультрадисперсные нуль-мерные частицы, не взаимодействующие активно с матрицей и не растворяющиеся в ней [57—59]. [c.5] Практически во всех композиционных материалах, за исключением эвтектических, структурные элементы композиций — матрицу и армирующий компонент выбирают готовыми, а окончательная структура формируется искусственно при изготовлении изделия или гюлуфабриката. [c.6] Особенность волокнистой композиционной структуры заключается в равномерном распределении, с повторяющейся геометрией, высокопрочных и высокомодульных волокон в пластичной матрице, содержание которых может колебаться от 15 до —75 об. %. В то же время в дисперсноупрочненных материалах оптимальным содержанием дисперсной фазы считается 2—4 об.%, кроме того, ультра-дисиерсные частицы в указанных материалах, в отличие от непрерывных и дискретных волокон в волокнистых композициях, создают только косвенное упрочнение, т. е. благодаря их присутствию стабилизируется структура, формирующаяся при деформационной термической обработке. [c.6] В волокнистых и слоистых композициях сдвиговой механизм торможения трещин, имеющий место в традиционных сплавах, дополняется торможением трещин самими волокнами на поверхности ослабленного сцепления матрицы с армирующими упрочни-телями. В этих композициях выбор компонентов обусловлен получением определенной (оптимальной) степени взаимодействия с целью согласования высокого предела прочности с повышенной вязкостью разрушения. [c.6] Поверхности раздела в волокнистых и слоистых композиционных материалах можно рассматривать как самостоятельный элемент структуры. Точнее, следует говорить не о геометрической поверхности раздела, а о прилежащей к поверхности раздела области, в которой протекают процессы растворения, образования и роста новых фаз, перераспределения примесей и т. д. [c.6] В переходном слое формируется связь между упрочняющими волокнами и матрицей, через которую передаются напряжения. От совершепства указанной связи зависят условия торможения трещин другими словами, переходный слой определяет уровень свойств волокнистых и слоистых композиционных материалов. [c.6] В дисперсноупрочненных материалах, иредназначенных главным образом для работы при высоких температурах, компоненты выбирают с позиции минимального взаимодействия [52]. [c.6] Возможность регулирования структуры и управления качеством переходного слоя, схемой армирования и др. позволяет создавать новые материалы с различным спектром требуемых свойств. [c.6] Волокнистые, слоистые и дисперсноуирочненные материалы принято относить к термодинамически неравновесным системам. Только эвтектические копозиции в силу специфических условий кристаллизации являются термодинамически равновесными. [c.7] Решающую роль структурных факторов можно проследить на примере дисперсноупрочненных материалов. В пих, кроме прямого взаимодействия дислокаций с упрочняющими частицами, большую роль играют границы зерен и сз бзерен, которые дают дополнительный вклад в повышение прочности при низких и высоких температурах. [c.7] Для этих композиций деформационно-термическая обработка формирует направленную структуру с спльновытянутыми зернами. [c.7] Образованная в результате деформации и последующего высокотемпературного отжига структурная неоднородность сохраняется в дисперсноуирочненных материалах во всем интервале температур до 0,97Т л и является типичной структурой указанных материалов [55]. [c.8] Высокая стабильность субструктуры в этих материалах при рабочих температурах оказывает значительное сопротивление ползучести и выгодно отличает дисперсноупрочненные материалы от традиционных по жаропрочности при температурах 0,8—0,95Гпл 156]. [c.8] При изучении влияния термической обработки и деформации на структуру и свойства дисперсноуирочненных сплавов [39] установлено, что жаропрочность пруткового материала определяется суммарной степенью деформации исходных заготовок и температурой рекристаллизационного отжига. [c.8] Микроструктурные исследования композиций Ni — 2,5 об. % ThOj и Ni —2,5 об.% НЮа показали, что их экструдированное состояние характеризуется мелким зерном (1—2 мкм), ориентированным в направлении экструзии. При дальнейшей холодной или тепловой деформации образуется типичная волокнистая структура с размером волокон в поперечном сечении менее 1 мкм. Отжиг при температурах 1300—1400° С приводит к возникновению структурной неоднородности, характеризующейся, с одной стороны, образованием крупных зерен с характерными двойниками отжига и, с другой стороны, сохранением участков волокнистой структуры. Внутри мелких зерен наблюдаются плотные сплетения дислокаций и дислокационные субграницы различного типа, стыкующиеся с высокоугловыми границами зерен. В рассматриваемых материалах увеличивается температурный интервал существования полигональной структуры, и в этом состоит особенность их рекристаллизации [55]. [c.8] В ряде случаев существенное влияние на структуру и свойства оказывает термическая обработка композиционного материала, например в боралюминиевой композиции, при использовании в качестве матрицы алюминиевых сплавов, предел прочности при растяжении в направлении поперек укладки волокон может быть увеличен в 2—3 раза за счет применения термической обработки. Прочность связи между компонентами и сдвиговые характеристики материалов, полученных сваркой взрывом или экструзией, могут быть улучшены в результате правильно выбранного режима отжига. Кроме того, термическая обработка может изменить структуру вследствие образования промежуточных фаз, положительное или отрицательное влияние которых на структуру и свойства следует учитывать. [c.9] Особенно велика роль технологических факторов при формировании макроструктуры (схема армирования) деталей и узлоь конструкций и создании необходимых эксплуатационных качеств. [c.9] Среди важнейших технологических факторов (температура, время и др.) особое место занимает давление при изготовлении деталей методом пропитки матричным расплавом каркаса армирующих волокон. [c.9] Вернуться к основной статье