Волокнистые композиционные материалы металлические

При получении волокнистых композиционных материалов с использованием энергии взрыва применяют схему продольного распространения фронта детонации. При этом металл матрицы, заполняющий межволоконное пространство, приходит в соприкосновение с нижним слоем металла и соединяется с ним. Волокна в зоне сварки иногда теряют устойчивость и приобретают волнообразную форму чаще всего это явление наблюдается тогда, когда отношение толщины листа материала матрицы к диаметру армирующего волокна меньше единицы. Образовавшиеся гофры можно удалить путем небольшой подкатки полученного листового композиционного материала. Режимы подкатки (температура, степень обжатия) выбирают в зависимости от состава материала. Э. С. Атрощенко и др. было показано, что при использовании в качестве упрочнителя металлических волокон прокатку можно проводить как в продольном, так и в поперечном относительно волокон направлении со степенями обжатия до 10—15% за один проход. [c.163]

Принципиальная технологическая схема изготовления волокнистых композиционных материалов с использованием метода плазменного напыления матрицы состоит из следующих операций 1) укладки волокон, например, на металлическую фольгу [c.171]

В качестве армирующих элементов слоистых и волокнистых композиционных материалов с металлической матрицей применяются волокна из углерода, бора, карбида кремния, оксида алюминия, высокопрочной стальной проволоки (сетки), бериллиевой, вольфрамовой и других проволок. Для обеспечения химической стойкости в расплаве матрицы и сцепления волокна с матрицей применяют защитные барьерные покрытия на волокнах из карбидов кремния, титана, циркония, гафния, бора, из нитридов и окислов этих и других элементов. При этом получается сложная многокомпонентная система матрица — переходный слой продуктов химического воздействия матрицы с барьерным покрытием — слой волокна. Механические свойства за счет армирования повышаются в 1,5—3 раза (удельные в 2—5 раз) в зависимости от объемной доли и способа введения армирующих волокон. [c.78]

Металлические волокнистые композиционные материалы [c.114]

Терминология. Термин волокнистые композиционные материалы означает, что для упрочнения материала используются волокна. Поэтому их называют также композиционными материалами,, армированными волокнами. Свойства различных типов армирующих волокон перечислены в табл. 1.2. Как видно из таблицы все армирующие волокна обладаю высокой прочностью диаметр волокон обычно составляет 5 100 мкм. Сами волокна не используются для изготовления конструкций, изделий и т. д. Лишь соединяя их между собой с помощью полимерной, металлической или другой матрицы, можно получать композиционные материалы и изготавливать из них листы, трубы и другие изделия. Эти материалы и представляют собой волокнистые композиционные материалы, или армированные материалы. Для получения армированных углерод- [c.16]

Волокнистые композиционные материалы. В волокнистых композиционных материалах упрочнителем служат углеродные, борные, синтетические, стеклянные и др. волокна, нитевидные кристаллы тугоплавких соединений (карбида кремния, оксида алюминия и др.) или металлическая проволока (стальная, вольфрамовая и др.). Свойства материала зависят от состава компонентов, количественного соотношения и прочности связи между ними. Для металлических композиционных материалов прочная связь между волокном и матрицей достигается благодаря их взаимодействию. Связь между компонентами в композиционных материалах на неметаллической основе осуществляется с помощью адгезии. Повышение адгезии волокон к матрице достигается их поверхностной обработкой. Производится осаждение нитевидных кристаллов на поверхность волокон. При этом получаются [c.263]

Волокнистые композиционные материалы. Это в основном микро-структурированные композиционные материалы, характеризующиеся тем, что в качестве наполнителя используются одномерные армирующие компоненты, один из размеров которых значительно превышает два других. В волокнистых композиционных материалах пластичная матрица армирована высокопрочными волокнами толщиной от нескольких микрометров до сотен микрометров. В качестве армирующих волокон могут использоваться металлические проволоки, усы и кристаллы фаз, полученных направленной кристаллизацией волокна неметаллов, таких как углерод и бор, полученных по специальным технологиям керами- [c.191]

Увеличение масштабов применения металлических композитов, армированных высокомодульными волокнами, требует разработки разнообразных технологических методов обработки и получения изделий из них. В настоящее время, по-видимому, нельзя категорично судить о преимуществах или недостатках тех или иных методов получения изделий из волокнистых композиционных материалов, в этом плане существенный интерес представляют попытки применения методов обработки давлением для получения заготовок или изделий из листового бороалюминия, материала, находящего все большее применение в конструкциях летательных аппаратов [70]. [c.254]

Перспективными являются волокнистые композиционные материалы. Высокая прочность и пластичность в этом случае достигается путем армирования мягкой металлической матрицы бездефектными, нитевидными кристаллами (усами) металлов и неметаллов. Если количество дефектов кристаллического строения превышает величину а, то дальнейшее их увеличение упрочняет металл. [c.64]

Перспективными являются волокнистые (композиционные) материалы. Высокая прочность и пластичность в этом случае достигается путем армирования мягкой металлической матрицы (медь, алюминий, серебро, нихром, полимеры и т. д.) бездефектными, нитевидными кристаллами (усами) неметаллов (а—АЬОз, углеродные волокна, карбиды В4С, 51С и др.) . [c.67]

Высокая прочность волокнистых материалов связана с использованием пластического течения матрицы и нагружением всех волокон композиции. Такие материалы должны обладать высокой термической стойкостью. Основные закономерности поведения металлических материалов с непрерывными волокнами были установлены на композиции медь—вольфрам. Первые опыты применения волокнистых композиционных материалов для электродов контактных машин не дали пока удовлетворительных результатов. По-видимому, это было связано с недостаточно удовлетворительным качеством материалов и отработанной технологией их изготовления, представляющей еще много принципиальных и технологических трудностей. Однако ожидаемые преимущества от использования таких материалов в недалеком будущем несомненно приведут к интенсивным научным поискам и созданию стойких материалов на основе высокопрочных волокон. [c.27]

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. [c.500]

Волокнистые композиционные материалы на металлической основе с дискретным и непрерывным наполнителями принцип их получения, свойства, достоинства и недостатки в сравнении с чистыми металлами или сплавами, области применения. [c.25]

Улучшение свойств в результате применения перспективных композиционных материалов и возможность изготовления из них составных конструктивных элементов позволяет сократить расход материала в сравнении с механической обработкой до нужных размеров. Это свидетельствует о том, что детали из волокнистых материалов могут стать серьезным конкурентом применяемых в авиации металлических поковок. Однако для успешного применения композиционных материалов в этой области необходимо разработать новые принципы конструирования и в некоторых случаях с широким использованием склеивания. [c.483]

Рис. 114. Схематическое изображение особенностей строения некоторых основных типов композиционных материалов на металлической основе (I группа — волокнистые и дисперсионно-упрочненные материалы II группа — биметаллы и многослойные плакированные металлические материалы).

Работа разрушения композиционных материалов. Работа разрушения является важной инженерной характеристикой, во многом определяющей пригодность материалов для изготовления из них деталей и конструкций. Для волокнистых композиций общая работа разрушения значительно больше суммы работ разрушения составляющих с учетом их объемных долей. Это связано с тем, что при разрушении волокнистых композиций существуют специфические механизмы рассеяния энергии, такие как вытягивание волокон из своих гнезд и связанная с этим работа разрушение связи по поверхности раздела волокно—матрица. Последний процесс также связан с затратой энергии В случае пластичных матриц, например металлических, большой вклад в работу разрушения композиций вносит работа пластической деформации G . Таким образом, общая работа разрушения композиции будет состоять из трех слагаемых [c.23]

Взаимодействие наиболее эффективно протекает в композиционных материалах в процессе нагрева при их изготовлении, особенно жидкофазными способами, поэтому в ряде случаев предпочитают применять твердофазные технологические процессы, при которых в связи со сравнительно низкими температурами нагрева диффузия в значительной мере замедлена. Уменьшения взаимодействия матрицы с упрочнителем можно добиться разработкой высокоскоростных и низкотемпературных методов изготовления композиционных материалов. К таким методам изготовления композиций, при которых не успевают проходить диффузионные процессы и взаимодействие в такой мере, чтобы повлиять на снижение свойств, относятся взрывное прессование слоистых и волокнистых композиций [12], гидродинамическое горячее прессование [84] и другие методы твердофазного изготовления, например, композиционных материалов с никелевой матрицей, армированной вольфрамовой проволокой. Одним из наиболее прогрессивных методов изготовления композиционных материалов с металлическими волокнами является динамическое горячее прессование, при котором уплотнение волокнистых и слоистых композиций происходит под действием ударной нагрузки в течение долей секунды. [c.32]

В первых двух классах рассматриваемых композиционных материалов степень упрочнения металлической матрицы пропорциональна сопротивлению, оказываемому дисперсной упрочняющей фазой движению дислокации. При волокнистом упрочнении, в отличие от дисперсного, волокна несут основную нагрузку, а матрица лишь передает ее. [c.89]

В массе своей (Композиционные материалы с волокнистой арматурой и металлической матрицей еще не вышли за рамки лабораторных исследований опытно-промышленного использования. Но некоторые из них уже применяются в практических целях свинец, серебро и алюминий армируют стальной проволокой, алюминий — стекловолокном, медь — вольфрамовыми волокнами. Объем производства композиционных материалов на основе пластиков и стекловолокна достиг завидной величины, а о масштабах производства железобетона и говорить е приходится. [c.129]

Композиционные материалы состоят из металлической матрицы (чаще А1, Mg, N1 и их сплавы), упрочненной высокопрочными волокнами (волокнистые материалы) или тонкодисперсными тугоплавкими частицами, не растворяющимися в основном металле (дисперсно-упрочненные материалы). Металлическая матрица связывает волокна (дисперсные частицы) в единое целое. Волокно (дисперсные частицы) плюс связка (матрица), составляющие ту [c.422]

Основные виды композитов на основе металлической матрицы включают волокнистые, дисперсно-упрочненные, псевдосплавы, а также эвтектические. В качестве матриц для металлических композиционных материалов наиболее широко используются алюминий, магний, титан, никель, кобальт. [c.105]

Методы порошковой металлургии широко применяют о иромы/л-ленности для получения металлокерамическпх, металлических и керамических композиций. Достаточно отметить получаемые этим методом и широко используемые в технике металлорежуш,ие твердосплавные пластины, представляющие собой спеченную смесь порошков кобальта и карбидов вольфрама или титана. Однако для получения волокнистых композиционных материалов методы порошковой металлургии стали использовать относительно недавно, причем почти все эти методы — прессование с последующим спеканием, горячее прессование, экструзия, динамическое уплотнение и др. — оказались пригодными для указанных целей, разумеется, в зависимости от природы составляющих композиционных материалов — матрицы и упрочнителя. [c.150]

Как правило, метод сварки взрывом используют для получения слоистых и слоисто-волокнистых композиционных материалов, содержащих либо разнородные металлические слои, либо пластичную матрицу, упрочняемую высокопрочиой металлической проволокой. Примеры таких композиций 1) алюминий, армированный стальной проволокой, использующийся в качестве кон-6 бз [c.163]

Наиболее ранние работы по использованию метода плазменного напыления для получения волокнистых композиционных материалов с металлической матрицей были выполнены Крейдером [c.171]

Повышение жаропрочности никелевых сплавов достигается армированием их вольфрамовой или молибденовой проволокой. Металлические волокна используют и в тех случаях, когда требуются высокие теплопроводность и электропроводимость. Пер-спективньши упрочнителями для высокопрочных и высокомодульных волокнистых композиционных материалов являются нитевидные кристаллы из оксида и нитрида алюминия, карбида и нитрида кремния, карбида бора и др., имеющие = 15 000-н28 000 МПа и Е = 400 4-600 ГПа. [c.424]

Волокнистые композиционные материалы на металлической основе имеют более высокие характеристики, зависящие от свойств матрицы. В качестве матрицы используются металлы, имеющие небольшую плотность (алюминий, магний, титан), их сплавы, а также никель для создания жаропрочных материалов. В качестве упрочнителя используют стальную проволоку (наиболее деше- [c.264]

В работах [8 ] и [9 ] представлен обзор результатов по исследованию механических свойств высокопрочных металлических волокнистых композиционных материалов. В работе [8] приведены (с. 194—195) некоторые данные об анизотропии модуля упругости Е алюминиевого сплава, армированного однонаправленными борными волокнами, и значения Е для композиций из алюминиевой матрицы, [c.132]

Волокнистые композиционные материалы изготовляют диффузионной сваркой с матрицами из алюминия, титана, никеля, железа, кобальта, магния и других металлов и сплавов. В качестве матрицы волокнистых материалов чаще применяют фольги металлов и сплавов. Упрочнителями являются нитевидные кристаллы, волокна и проволока. Перед диффузионной сваркой упрочняющие волокна, нитевидные кристаллы, проволоку очищают обычно химическим методом фольгу промывают, обезжиривают, подвергают механической очистке и химической обработке. Упрочняющий компонент размещается чередующимися с материалом матрицы слоями в виде тканей, сеток или укладкой отдельных волокон. Сетки и ткани изготовляют из металлических волокон или графита. Моиоволокна высокой хрупкости размещают в матрице предварительной намоткой. Многослойная лента может быть получена намоткой, последующим плазменным напылением и форми- [c.213]

Внутри каждой in3 перечисленных груип композиционные материалы можно классифицировать различными способами по виду материала компонентов, их размерам, форме, ориентировке, а также по назначению или методу получения. Например, волокнистые материалы по виду матрицы делят на металлические, полимерные и керамические по виду волокон —на материалы, армированные проволокой, стеклянными, борными, углеродными, керамическими и другими волокнами или нитевидными кристаллами по размерам волокон — на материалы с непрерывными или короткими (дискретными) волокнами по ориентировке волокон — на материалы с однонаправленными или ориентированными в двух и более направлениях волокнами. [c.635]

Классическим примером композиционных материалов, широко и успешно применяемых в последние 10—15 лет в различных областях новой техники, являются конструкционные сткелопластики. Как для материалов типа стеклопластиков, так и для вновь разрабатываемых армированных композиций (металлических волокнистых композиций, силовых многофункциональных покрытий и т. п.) весьма важно выявить области их рационального применения для изготовления ответственных деталей и узлов конструкций, работающих в условиях теплового и силового нагружения. [c.173]

Шоршоров М. X. Проблема совместимости при разработке композиционных материалов с металлической матрицей, упрочненных высокомодульными волокнами. — В кн. Волокнистые и дисперсноупрочненные композиционные материалы. М., Наука, 1976, с. 10—15. [c.247]

Композиционные материалы (КМ) совмещают в себе свойства металлов (электро- и теплопроводность, пластичность и др.) и неметаллов (жаропрочность, химическая стойкость, высокая твердость, смазывающие свой-ст ва) [1, с. 48—60 2]. Одни из них представляют собой керамико-металлические композиции (керметы) и изготовляются промышленным способом с использованием методов порошковой металлургии, другие — волокнистые композиционные и дисперсно-отвержденные материалы, которые стали широко известны лишь недавно [1—4]. [c.7]

Композиционные материалы классифицируются по матрице и пО способу получения материала. Различают композиционные материалы с металлическими, полимерными, углеродными п керамическими матрицами. Известны также композиции с несколькими матрицами. По способу упрочнения композиционные материалы разделяют на слоистые, волокнистые, дисперсноупрочняемые, эвтектические с направленной кристаллизацией. [c.78]

В ИМАЫ АН СССР разработаны универсальные алгоритмы и программы оптимизации элементов конструкций из многослойных разно-ориентированных волокнистых композитов, поскольку технологическая возможность изменения числа слоев и их ориентации позволяет оптимально проектировать макростроение материала для заданных условий нагружения и функционального назначения элемента конструкции. Использование разработанных универсальных программ для ЭВМ при оптимизации по массе высоконагруженных элементов конструкций из композиционных материалов приводит к снижению их массы на 20—3(У% по сравнению с металлическим вариантом конструкции. [c.18]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...