Армирование карбида кремния

Механические свойства композита в значительной мере зависят от степени молекулярного взаимодействия волокна со смолой на поверхности раздела. Для достижения максимальной адгезионной прочности необходимо знать природу этого взаимодействия. Тот факт, что удельная поверхность волокна небольшая, еще не означает отсутствие достаточного взаимодействия между волокном и смолой. Так, в табл. 1 показано, что композиты, армированные необработанными волокнами стекла, бора и карбида кремния с незначительной площадью адгезионного соединения, обладают высокой прочностью на сдвиг напротив, материалы, армированные [c.263]

По прочности композита на изгиб и сдвиг при комнатной температуре до и после кипячения в воде можно судить о прочности адгезионной связи на поверхности раздела (табл. 18 и 19). В композитах на основе волокон стекла, карбида кремния и бора горячая вода ослабляет адгезионную связь на поверхности раздела. В композитах, армированных окисленными графитовыми волокнами, кислород, находящийся на поверхности, менее подвержен дегидратации, чем окислы на поверхности стекла, карбида кремния и бора, так как ухудшения адгезии в случае графитовых волокон [c.264]

В разделе IV обсуждалось использование низкотемпературных материалов. В настоящее время исследуются экспериментальные композиции, которые обеспечат улучшение эксплуатационных качеств применительно ко всем секциям двигателя. К ним относятся титан, армированный борными волокнами никель, армированный волокнами карбида кремния различные суперсплавы, армированные проволоками из тугоплавких металлических сплавов. Последний тип композиций открывает возможности для замены в будущем существующих сплавов для лопаток турбин более легкими материалами с повышенной выносливостью при температурах свыше 1100° С. [c.75]

Предел прочности композиций, армированных волокнами углерода и карбида кремния в зависимости от давления при пропитке, изменяется по кривой с максимумом. Давление необходимо для обеспечения полной пропитки детали и создания минимального взаимодействия, достаточного для достижения оптимальной прочности связи волокна с матрицей. Однако слишком высокое давление пропитки приводит к значительному разупрочнению волокна и снижению свойств. [c.9]

Возможны случаи, когда композиция содержит два или три армирующих компонента различной геометрии например, пластик на основе эпоксидной или полиимидной смолы, армированный углеродными волокнами (одномерный компонент) и короткими нитевидными кристаллами карбида кремния (нуль-мерный компонент), или композиция на основе алюминия, армированного борными волокнами (одномерный компонент) и слоями титановой фольги (двухмерный компонент). Такие композиционные материалы следует называть комбинированными. [c.51]

В композициях на основе титана и его сплавов, армированных волокнами бора, карбида кремния, двуокиси алюминия, отсутствует проблема физической совместимости, так как коэффициенты линейного расширения титана (ат1 = 8,4-10 °С ) и указанных волокон (ад = 6,3-С ) различаются несущественно с точки зрения внутренних остаточных напряжений. Однако химическая несовместимость компонентов является главной причиной, по которой в настоящее время отсутствуют высокопрочные титановые композиции, способные конкурировать с обычными титановыми или никелевыми сплавами даже по удельной прочности. [c.76]

Приведенные в таблице данные относятся к материалу с одноосным армированием волокнами и нитевидными кристаллами, испытанному в направлении укладки волокон. Из таблицы видно, что композиции, упрочненные нитевидными кристаллами карбида кремния, после старения имеют весьма высокие значения прочности. [c.115]

По описанной выше технологии могут быть получены и композиционные материалы с алюминиевой матрицей, армированные волокнами карбида кремния, бериллиевой, стальной и вольфрамовой проволокой. [c.183]

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]

Для армирования титана и его сплавов применяют молибденовую проволоку, волокна сапфира, карбида кремния и борида титана. [c.424]

Бакелит жидкий — 3,7—6,7 карбид кремния (зерно) — 100% криолит — 5,6— 9,4 пульвербакелит — 5,7—9. (Для армированных абразивных кругов.) [c.164]

Горячая вытяжка. Этот метод разработан для производства прутков или трубчатых изделий из полуфабрикатов в форме проволоки [8]. Процесс вытяжки следует проводить таким образом, чтобы растягивающие напряжения были направлены в основном вдоль волокон, а изгибающие напряжения были минимальными или отсутствовали. Это дает возможность существенно уменьшить повреждения волокон и дефекты на границе раздела волокно-металлическая матрица. На рис. 7.4 показана общая схема метода горячей вытяжки стержней из композиционного материала на основе алюминия, армированного углеродными волокнами. Заготовку в виде проволоки вакуумируют в оболочке из нержавеющей стали. Вытяжку осуществляют, протягивая такую заготовку через волочильный глазок из карбида кремния, температура которого поддерживается на постоянном уровне, ниже температуры плавления металлической матрицы. [c.247]

Среди полимерных материалов, армированных непрерывными волокнами, углепластики - одни из наиболее перспективных. В настоящее время для получения армированных пластиков используются, как известно, не только углеродные волокна. Уже продолжительное время применяются борные волокна, которые по сравнению с углеродными волокнами обладают большей жесткостью. Арамидные волокна, с появлением которых изменились наши представления о свойствах органических волокон, имеют значительно меньшую плотность, чем углеродные волокна. Волокна из карбида кремния и оксида алюминия весьма стойки к воздействию высоких температур. Поэтому углеродные волокна используют тогда, когда они могут успешно конкурировать по свойствам с другими волокнами. Недостатки материалов на основе углеродных волокон можно компенсировать, используя гибридные армированные пластики, которые получают путем сочетания в одном материале углеродных и других типов волокон. Таким образом, при создании современных композиционных материалов применяют дифференцированный подход к выбору волокон или их комбинаций. [c.263]

У алюминия, армированного волокнами из карбида кремния, прочность при растяжении снижается незначительно вплоть до температуры 400 °С прочность дюралюминия заметно снижается с ростом температуры при 150 °С — в три раза, а при 200 °С — в пять раз по сравнению с ее значением при комнатной температуре. [c.278]

Исходя из рассмотренных выше свойств, можно ожидать, что алюминий, армированный волокнами из карбида кремния, найдет применение в качестве конструкционного материала в самолетостроении. Высокая теплостойкость этого композиционного материала позволяет использовать его для изготовления ряда деталей, которые в настоящее время изготавливаются из титана с плотностью 4,5 г/см . Как видно из рис. 8.10, алюминий, армированный волокнами из карбида кремния, обладает высокими усталостными характеристиками при изгибе. [c.278]

Неорганические композиционные материалы на основе волокон из карбида кремния. Согласно [14-16], для армирования керамики более эффективны волокна из карбида кремния, чем углеродные волокна. Ниже рассмотрены примеры таких композиционных материалов. [c.278]

Для армирования КМ с металлической матрицей используют освоенные промышленностью высокопрочные волокна углерода, бора, карбида кремния и вольфрама, оксидов алюминия и циркония, проволоку из стальных, вольфрамовых и молибденовых сплавов, а также нитевидные кристаллы ("усы"). [c.461]

Волокна углерода и бора используют обычно для армирования легких сплавов на основе алюминия и магния. Изделия из этих КМ характеризуются высокими прочностью и жесткостью и могут длительно эксплуатироваться при температурах 300. .. 450 °С. Волокна бора с барьерным покрытием из карбида кремния могут успешно эксплуатироваться при температурах 600 °С и даже до 800 °С при соответствующем материале матрицы. [c.461]

Благодаря совершенству структуры нитевидные кристаллы имеют высокие, близкие к теоретическим прочностные характеристики. Например, нитевидные кристаллы из карбида кремния имеют плотность 3320 кг/м , прочность при растяжении 21 ООО МПа и модуль упругости 490 ООО МПа. Это свидетельствует о большой перспективности нитевидных кристаллов для армирования КМ с металлическими матрицами. Уже сейчас можно говорить о промышленных масштабах выпуска нитевидных кристаллов из карбида кремния и оксида алюминия. [c.463]

Байлс и др. [5] определили два типа нестабильности волокнистых композитных материалов. Первый тип — это химическая нестабильность, являющаяся следствием реакции между упрочни-телем и матрицей. Нестабильность второго типа возникает в системах с не реагирующими между собой фазами и характеризуется сфероидизацией и (или) укрупнением упрочняющей фазы. Авторы назвали эту нестабильность физико-химической , следуя определению Паррата [30], который наблюдал ее в никелевых и кобальтовых сплавах, армированных тонкими усами нитрида кремния, окиси алюминия и карбида кремния. [c.89]

Борные волокна с покрытием из нитрида бора оказались весьма стабильными в контакте с расплавленным алюминием. Кэй-мехорт [8] показал, что до тех пор, пока сохраняется целостность этого покрытия, борное волокно остается неповрежденным в расплаве алюминия при 1073 К. На основании этих данных был разработан способ изготовления композитов А —В путем пропитки волокон расплавленным металлом. Форест и Кристиан [11] исследовали сдвиговую и поперечную прочности композита, состоящего из борных волокон с нитридным покрытием н матрицы из алюминиевого оплава 6061. Материал был изготовлен диффузионной сваркой. Прочность этого композита на сдвиг оказалась меньше, а поперечная прочность — существенно меньше, чем материалов, армированных волокнами бора и борсика. Такие низкие значения прочности, возможно, обусловлены слабой связью между нитридом бора и алюминием, хотя в работе отсутствуют данные о характере разрушения, которые могли бы подтвердить это предположение. Связь между алюминием и борным волокном с покрытием из карбида кремния в меньшей степени зависит от способа изготовления материала. По заключению авторов цитируемой работы, наиболее удачное сочетание механических свойств имеет композит алюминиевый сплав бОбГ —непокрытое борное волокно, закаленный с 800 К с последующим старением. [c.128]

Поверхность раздела титан—карбид кремния характерна для систем, армированных как карбидом кремния, так и бориыми волокнами с покрытием из карбида кремния. Эти системы изучены менее подробно, чем системы титан — бор, но и теория, и эксперимент показывают, что характеристики растяжения, зависящие от свойств поверхности раздела, подчиняются в обоих случаях сходным закономерностям. Единственное систематическое исследование влияния поверхности раздела на прочность выполнено Кляйном и др. [16] на композите Ti40A—25% борсик. [c.165]

Хотя прочность при продольном растяжении зависит, главным образом, от класса, к которому принадлежит композитная система (например, псевдопервому или третьему), важную роль играет и другой фактор, а именно, способность волокна за счет собственной пластичности компенсировать образование хрупкого п ро-дукта реакции. Такой продукт определяет разрушение лишь в случае хрупких (упругих) волокон. Примером такой системы, относящейся к третьему классу, является система Ti—В, в которой образуется реакционный слой постоянной толщины с малой деформацией разрушения. Трещины в нем образуются раньше, чем в волокне, а дальнейшее влияние реакционного слоя зависит от его толщины. К этому классу относится и титан, армированный борными волокнами или такими же волокнами с покрытием карбидом кремния, хотя в последнем случае зависимость толщины продукта реакции от условий изготовления может привести к изменению деформации разрушения. В типичной системе псевдопервого класса А1—В продукт реакции, обладающий малой деформацией разрушения, образуется на отдельных участках. Его толщи- [c.182]

Сравнение усталостной прочности бороалюминиевых композитов, полученных при 450, 475 и 500 °С, и алюминия, армированного волокнами бора с покрытием карбида кремния (диффузионная сварка при 554 °С) (табл. V, рис. 1, 15—17), приводит к следующим обобщениям [23, 26] [c.428]

Композиции, полученные при малых давлениях пропитки, характеризуются развитой поверхностью разрушения с вырывом отдельных волокон и обладают низкой прочностью. Те же композиции, полученные при средних, оптимальных давлениях, характе ризуются развитой щеповидной поверхностью разрушения (подоб ной поверхности излома древесины) и максимальной прочностью Например, для композиционного материала с алюминиевой матри цей (силумин), армированной волокнами карбида кремния, экспе риментально установлено оптимальное давление 5 кгс/см [81 [c.9]

Поскольку зона взаимодействия в системах псевдопервой группы (А1—В, Mg—В и др.) составляет обычно 1 мкм и менее, точные измерения толщины этой зоны сопряжены с большими трудностями, поэтому имеющиеся в литературе данные о кинетике взаимодействия в этих системах весьма противоречивы и ненадежны. Наиболее подробные исследования кинетики реакции взаимодействия были проведены на титановых композициях, армированных волокнами бора, карбида кремния, двуокиси алюминия. [c.68]

Механизм разрушения композиции AI—В при испытаниях в поперечном направлении изучен Прево и Крайдером в [194, 1951. По мнению авторов, на прочность композиций в поперечном направлении оказывают влияние тип волокон, прочность связи, условия прессования композиции, прочность матрицы, остаточные напряжения. Борные волокна диаметром 140 мкм и волокна карбида кремния имеют более в >1сокую прочность в поперечном направлении по сравнению с борными волокнами диаметром 100 мкм. В связи с этим в композициях, армированных борными волокнами диаметром 140 мкм и волокнами карбида кремния, доля расщепленных волокон значительно меньше и прочность в поперечном направлении выше. Изотермические отжиги влияют на прочность в поперечном направлении в той мере, в какой они способствуют увеличению или уменьшению прочности связи на поверхности раздела. [c.89]

Методы пропитки под давлением с предварительным вакууми-рованием и без него, описанные в работах [1, 202], применялись для получения композиционных материалов на основе алюминиевых и магниевых сплавов, армированных волокнами углерода, окиси алюминия, нитевидными кристаллами карбида кремния (патент США, № 3691623, 1970 г.) [15, 89]. [c.111]

Свинделс и Ларе [2081 использовали метод порошковой металлургии для получения композиционного материала на основе алюминиевого сплава, армированного одновременно двумя упроч-нителями — волокном типа борсик и нитевидными кристаллами карбида кремния. Введение нитевидных кристаллов, ориентированных в направлении, перпендикулярном к направлению волокон, позволило значительно повысить трансверсальную прочность и модуль упругости материала. [c.157]

Никель, армированный волокнами бора, карбида бора, вольфрама, стальной проволокой. По описанной выше технологической схеме с использованием электролита Уотса были получены композиционные материалы на основе никеля, армированные волокнами бора, карбида кремния и вольфрама 1224]. Листовые материалы толщиной до 3,2 мм имели близкую к теоретической плотность и регулярное распределение упрочняющих волокон. Однако практически нет ограничений для изютовления и более толстых листов или пластин. [c.179]

Рис. 5.1. Примеры диаграмм напряжение — деформация, полученных для различных композитов а — эпоксидная смола, армированная стеклотканью с атласным переплетением б — гибридный композит, армированный в одном направлении углеродным волокном и стекловолокном (в качестве матрицы использована эпоксидная смола) в — алюминий, армированный в одном направлении борволокном, покрытым карбидом кремния г — композиция Ni—Nb , застывшая в одном направлении (кривая /), твердый раствор Nb в никеле Ni с весовым содержанием 0,5% (кривая 2) й — полимерный бетон с весовым содержанием песка 20%, СаСОз —40%-

В табл. 6.3 приведены в качестве примера механические свойства композитов, армированных высокопрочными волокнами (углеродным волокном и борволокном) [6.16]. Из приведенных данных видно, что у этих материалов ударные вязкости оказываются сравнительно низкими. На рис. 6.24 показано изменение ударной вязкости в зависимости от содержания стекловолокна в различных композитах, составленных на основе термопластичных пластмасс [6.17]. Пример металлического композита приведен на рис. 6.25. Это алюминий, армированный борволокном, покрытым карбидом кремния [6.18]. Для него можно найти, как влияет на ударную вязкость направление волокна в зависимости от направления удара. [c.167]

Рис. 6.25. Ударная вязкость металла, армированного волокном (волокно — борволокно, покрытое карбидом кремния, матрица — алюминий). 1 — образец LT 2 — образец ТТ 3 — образец TL.

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 Kopo T j разупрочнения во времени (рис. 198, а) в повышением температуры. [c.425]

Более тридцати лет тому назад в СССР были начаты исследования по получению алюминиевых сплавов, армированных стальной проволокой. Затем для упрочнения алюминия начали применять вольфрамовую и бериллиевую проволоку, волокна оксида кремния, диоксида циркония, оксида алюминия, бора, карбида кремния, углерода и др. В настоящее время наиболее распространены технологические схемы, предусмат- [c.184]

Материалы на никелевой основе армируют проволокой тугоплавких металлов и сплавов на основе вольфрама и молибдена, волокнами углерода и Si . Один из способов получения на основе никельхромо-вых сплавов композиций, армированных усами оксида алюминия, включает экструдирование пластифицированной смеси с последующим спеканием. Армированный никель изготовляют с применением электролитического нанесения покрытий на волокна карбида кремния или бора. Есть композиции на никелевой основе, армированные однонаправленными вольфрамовыми проволоками и сетками из них. Пакет, набранный из чередующихся слоев тонкой никелевой фольги и армирующей проволоки, подвергают горячему динамическому прессованию, способствующему приданию получаемому композиционному материалу повышенной механической прочности. Можно применить инфильтрацию каркаса из соответствующего волокна расплавом никеля. [c.185]

Армирование титана и его сплавов повышает жесткость и расширяет диапазон рабочих температур до 973 - 1073К. Для армирования титановой матрицы применяют металлические проволоки, а также волокна карбидов кремния и бора Композиты на основе титана с металлическими волокнами получают прокаткой, динамическим горячим прессованием и сваркой взрывом. [c.115]

Керамическая матрица придает композит - высок то теплостойкость. Боросиликатное стекло, армированное волокнами из карбида кремния сохраняет прочность при 1000°С. Такие матрицы, как карбид кремния, нитрид кремния, оксид алюминия и, м ллит (сложное соединение алюминия, кремния и кислорода), обеспечивают композитам работоспособность при еще более высоки. температурах (1700°С). Межд> кристаллическими зернами, из которых в основном состоят керамические материалы, имеются стеклообразные области, которые при высоких температурах размягчаются и начинают действовать как элементы, останавливающие рост трещин. [c.157]

ККМ с волокнами карбида кремния. При практически равной прочности эти ККМ имеют преимущества перед аналогичными материалами с углеродными волокнами - повышенную стойкость к окислению при высоких температурах и значительно меньшую анизотропию коэффициента термического расширения. В качестве матрицы используют порошки боросиликатного, алюмосиликатного, литиевосиликатного стекла или смеси стекол. Волокна карбида кремния применяют в виде моноволокна или непрерывной пряжи со средним диаметром отдельных волокон 10 - 12 мкм ККМ, армированные моноволокном, по-лл чают горячим прессованием слоев из лент волокна и стеклянного порошка в среде аргона при температуре 1423К и давлении 6,9МПа. Керамический композит Si-Si , получаемый путем пропитки углеродного волокна (в состоянии свободной насыпки или в виде войлока) расплавом кремния, может содержать карбидную фазу в пределах 25 - 90%. Механические характеристики ККМ увеличиваются с ростом содержания Si . ККМ с волокнами углерода и карбида кремния обладают повышенной вязкостью разрушения, высокой удельной прочностью и жесткостью, малым коэффициентом теплового расширения. [c.159]

Композиционные материалы на основе эпоксидной смолы и волокон из карбида кремния имеют также высокую износостойкость. Одно из перспективных направлений применения волокон из карбида кремния — создание гибридных армированных пластиков на их основе в сочетании с углеродными волокнами тем самым можно компен- [c.276]

В отличие от углеродных волокон, обладающих электропроводящими свойствами и отражающих электрические волны, волокна из карбида кремния являются полупроводниками и в зависимости от условий термообработки степень пропускания или поглощения ими электромагнитных волн может изменяться следовательно, в будущем можно ожидать применения армированных пластиков на основе волокон из карбида кремния в качестве материалов для различных радиоустройств, в частности в авиащш. [c.277]

Рис. 8.9. Зависимость от температуры прочности при растяжении алюминия, армированного волокнами из карбида кремния марки Никалон .

Армирование нитрида кремния волокнами из карбида кремния. Полученный горячим прессованием композидаонный материал Sis N4 + + 6 об. % коротких волокон из карбида кремния имеет прочность при растяжении вдоль армирующих волокон на 55% выше, а в поперечном направлении на 20% выше, чем чистый нитрид кремния. [c.278]

Армирование стекол волокнами из карбида кремния. Многослойный композидаонный материал на основе боросиликатного стекла и волокон из карбида кремния получают методом горячего прессования. Как по- [c.278]

Другие материалы, армированные волокнами из карбида кремния. Промежуточным продуктом производства волокон из карбида кремния является поликарбосилан. Если пропитать им ткань, войлок или другой материал на основе волокон из карбида кремния и затем провести термическую обработку, то поликарбосилан превратится в карбид кремния. Можно предполагать, что, повторяя эту процедуру несколько раз, можно получить композиционный материал, матрицей в котором будет служить карбид кремния, армированный волокнами из карбида кремния. Такой метод лежит в основе многих новых перспективных технологических разработок. [c.279]

Волокна карбида кремния и вольфрама предназначены для армирования жаропрочных КМ на основе никелевохромистых сплавов с рабочими температурами 1100. .. 1300 °С. [c.461]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...