Алюминий, армированный волокнами

ДАННЫЕ по УДАРНЫМ ИСПЫТАНИЯМ ДЛЯ НЕАРМИРОВАННОГО АЛЮМИНИЯ И КОМПОЗИТОВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ, АРМИРОВАННЫХ ВОЛОКНАМИ БОРА 1) [c.326]

Алюминий, армированный волокнами бериллия 136 [c.253]

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]

Предел прочности алюминия, армированного волокнами борсика, при 500 °С составляет 600 МПа. Прочность такой композиции при объемном содержании борсика 65% составляет 1600 МПа и сохраняется после длительной выдержки (до 1000 ч) материала при 300 и даже 500 °С. [c.277]

Помимо полимерных смол, в качестве матриц композитов используются и другие материалы. Так, известны композиты из алюминия, армированного волокнами бора, из титана, армированного углеродными волокнами (например, с целью приспособления к работе в условиях высоких температур), и т. п. [c.53]

Поскольку в волокнистых композитах поверхность раздела является границей физически, химически и механически не совместимых фаз, необходимо знать, какой вклад она вносит в прочность композита. Аналитические модели в предположении совершенной поверхности раздела позволяют просто рассчитать механические свойства. В действительности же может происходить (и часто происходит) потеря стабильности [58, гл. 3]. Поэтому в следующих разделах основное внимание будет уделено анализу свойств хорошо изученных волокнистых композитов. Наиболее детально изучена система алюминий—нержавеющая сталь кроме того, будут рассмотрены системы, армированные волокнами бора и вольфрамовой проволокой. Там, где это возможно, применимость идеализированных моделей к реальным системам будет оцениваться с помощью микроструктурного анализа. [c.238]

Первой деталью, выбранной для этой программы, была хвостовая секция самолета Г-111, расположенная между двумя двигателями. Деталь имела следующие размеры полную длину 3764 мм (от отсека фюзеляжа, расположенного на отметке 610, отсчитываемой от носовой точки самолета, до отсека, расположенного на отметке 770), глубину 1219 мм, ширину 914 мм. Предназначенная для испытаний задняя (расположенная между отметками 673— 770 от носовой точки) секция этой детали имела длину 2464 мм. Передняя часть детали была спроектирована так, чтобы обеспечить разрушение в испытательной секции. Одной из задач программы являлось исследование возможностей применения трех типов перспективных композиционных материалов эпоксидных боро- и углепластиков и алюминия, армированного борными волокнами. Вследствие сокращения поставок борных волокон вскоре после начала выполнения программы основное внимание было уделено углепластикам. Для упрощения технологии и снижения стоимости оборудования форма поперечного сечения первой фюзеляжной детали была выбрана постоянной в отличие от основной алюминиевой конструкции, имеющей переменное сечение. Расчетные нагрузки определяли из типовых критических расчетных условий для каждого узла. [c.159]

Алюминий, армированный борными волокнами, был использован в конструкции рамы каркаса, расположенной на отметке 700. Толщина стенки 1,52 мм. [c.161]

Недостаточная жесткость. Несмотря на армирование волокнами листовых материалов, их суммарная жесткость, определяемая модулем упругости, относительно низка по сравнению с другими конструкционными материалами, такими, как сталь и алюминий. Жесткость композиционных материалов близка по величине к жесткости бетона и древесины в направлении вдоль волокон. Для более эффективного использования композиционных материалов необходимо воспользоваться их формуемостью и изготовлять из них конструкции, жесткость и прочность которых обеспечивается их формой. [c.268]

Испытания на длительную прочность композитов с металлической матрицей, армированной волокнами бора, очень ограничены. В работе [66] осуществлены некоторые эксперименты на ползучесть и длительную прочность при растяжении композитов, изготовленных из алюминия 6061, армированного волокнами бора, [c.305]

Алюминий 6061, армированный волокнами бора, является в настоящее время наиболее усовершенствованным волокнистым композитом с металлической матрицей. На рис. 1, а приведены кривые напряжение — число циклов до разрушения (S — N) для характерных современных композитов, а микроструктуры их поверхностей раздела изображены соответственно на рис. 1, б для волокон без покрытия и на рис. 1, в для волокон с покрытием Si ). [c.398]

По-видимому, циклическая стабильность (отсутствие как упрочнения, так и разупрочнения) характерна для металлов, армированных волокнами, в противоположность обычно наблюдаемому циклическому упрочнению в отожженных металлах или циклическому разупрочнению в предварительно упрочненных металлах. Циклически стабильное напряженно-деформированное состояние алюминиевых сплавов, армированных либо вязкой бериллиевой проволокой, либо хрупкими борными волокнами, показано на рис. 3. Циклическое упрочнение технически чистого алюминия необычно тем, что оно не достигает величины насыщения, как у большинства металлов, а происходит непрерывно вплоть до разрушения [52] на рис. 3 для сравнения с поведением композитов показано непрерывное упрочнение алюминия 1235. В [55] сообщалось, что алюминий 6061-Т6, армированный непрерывными волокнами бора с объемным содержанием 25 и 40%, циклически упрочняется, но величина упрочнения минимальна и состояние композита может быть охарактеризовано как циклически стабильное. [c.404]

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]

Оба эти обстоятельства способствуют установлению связи между окислами и матрицей. В металлических композициях, армированных волокнами или нитевидными кристаллами окислов, связь может устанавливаться за счет образования шпинелей при условии избытка кислорода в матрице. Например, между никелем и нитевидными кристаллами окиси алюминия может протекать реакция с образованием шпинели [c.60]

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]

Способность к формоизменению металлических композиционных материалов в основном определяется природой упрочняющих волокон материалы, упрочненные металлическими волокнами, способны к значительным формоизменениям, например алюминий, армированный стальной проволокой, допускает гибку как в направлении волокон, так и в других направлениях, а также выдавливание с небольшими степенями вытяжки. [c.198]

Среди различных композиционных материалов с арматурой особое место занимает алюминий, армированный стальной проволокой, кремнеземными волокнами, волокнами бора, усами окиси алюминия (сапфира), углеродными волокнами и бериллиевой проволокой. [c.124]

Рис. 1.2. Изменения удельной прочности ст/р материалов, происшедшие с 1900 г. I — сталь 2 — алюминий 3 — стекло — смола 4 — титан 5— композиты, армированные волокнами бор — смола, углерод-смола.

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]

Использование в конструкции американского планера F-106A алюминия, армированного волокнами бора, снижает его вес с 3860 до 2990 килограммов, т. е. на 23 процента. При этом вес фюзеляжа становится меньше на 28 процентов, 1крыльев — на 25, стабилизатора— на 38 и элеронов — на И процентов. [c.118]

В ближайшем будущем композитом промышленного значения, имеющим более низкую стоимость, по-видимому, будет алюминий, армированный волокнами из углерода и корунда. Данные, приведенные на рис. 1, в, г, показывают, что боралюминий не имеет преимущества по сравнению с борэпоксидным материалом. Однако в ряде случаев применение боралюминия может быть более эффективным, например для гасителей вихревых токов в сверхпроводящих электрических машинах, где требуется высокая электропроводность в сочетании с прочностью и жесткостью конструкции. Фактором, ограничивающим применение боралюминия при низких температурах, является его значительная теплопроводность. Как и борпластик, композиционный материал борное волокно — сплав 6061 при 4 К обладает прекрасными характеристиками и высокой стабильностью свойств [8]. [c.77]

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

Предел прочности алюминия, армированного волокнами борси- [c.308]

Наибольшее внимание привлекают алюминиевые сплавы, армированные волокнами из бора, углерода, нержавеющей стали и бериллия титановые сплавы, армированные волокнами молибдена и бериллия, и никелевые сплавы, армированные волокнами вольфрама, молибдена и их сплавов. Данные о прочности некоторых волокон и армированных материалов приведены в табл. 156 и 157. Такие материалы наиболее перспективны для деталей, работающих в условиях, близких к одноосному растяжению, например лопаток турбин я компрессоров. Максимальные рабочие температуры этих материалов близки к температуре плавления матрицы. На рис. 465 в качестве примера показаны температурные зависимости прочности для алюминия, армированного стеклянными и кварцевыми волокнами. Для сравнения на графике приведены свойства дисперсноупроч ненного алюминия и алюминиевого сплава. На рис. 466 показана макро- и микроструктура прутка из сплава нихром, армированного волокнами вольфрама (50%). [c.640]

В настоящей главе мы в общих чертах наметим теорию больших деформаций материалов, состоящих из жестких волокон и матрицы из более податливого материала, таких, например, как резина, армированная нейлоновыми нитями, или пластичный алюминий, армированный жесткими металлическими волокнами. Нашей целью не является определение механических свойств композита по известным свойствам его компонентов, мы также не будем заниматься другими важными проблемами, в которых необходимо отличать частицы материала матрицы от частиц волокон вместо этого мы постараемся найти механическое поведение композиционного материала в целом, рассматривая его как сплошную среду, свойства которой определяются из макроопыта. [c.288]

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]

Ноуан и сот р. [21] обсуждали обе эти проблемы применительно к композитам, армированным волокнами окиси алюминия. В их работе для уменьшения механических повреждений поверхности волокон применялись покрытия. Авторы пришли к выводу,. [c.153]

Купер и Келли [7], а также Тетельман [47], считают, что уравнение (12) позволяет достоверно оценить вклад матрицы в вязкость разрушения меди, армированной вольфрамовой проволокой. Герберих [12] указал, однако, что, несмотря на возможность разумных количественных оценок, уравнение (12) некорректно, поскольку композит трехмерен, а волокна имеют не квадратное, а круглое сечение. По Олстеру и Джонсу [31], в алюминии, армированном от О до 6 об.% вольфрама, упрочнитель не оказывает существенного влияния на вязкость матрицы. Те же авторы предположили, что в композите бор — алюминий, содержащем 50 об.7о упрочнителя, вязкость разрушения матрицы практически не зависит от борных волокон. Такое предположение может быть оправдано лишь в случае, если деформация матрицы у вершины трещины локализована на столь малом участке, что на нее не влияет присутствие волокон. Поэтому к каждому композиту в зависимости от его поведения необходим индивидуальный подход. Будет ли вязкость разрушения матрицы столь же низка, как и для массивного образца материала матрицы, или несколько выше —это, согласно Куперу и Келли [7], определяется влиянием волокон. Если поверхность раздела прочна, а коэффициент вариации прочности волокон велик, то, по Меткалфу и Кляйну [27], места разрушения волокон будут характеризоваться значительным пространственным разбросом это может привести к увеличению деформации матрицы, а последнее, в свою очередь, — к росту вязкости разрушения. [c.288]

Тем не менее первоначальные исследования дали противоречивые результаты. Бэйкер и Крэтчли [6] обнаружили, что армирование алюминия кварцевым волокном мало улучшает усталостную прочность при знакопеременном изгибе. Подобным образом Хэм и Плэйс [20] установили, что армирование меди вольфрамовой проволокой неожиданно оказывается неэффективным для повышения усталостной прочности при циклическом растяжении. Причиной плохого поведения композитов алюминий — двуокись кремния в условиях усталости, вероятно, являются технологические затруднения, но Хэм и Плэйс [20] сделали вывод, что при циклическом нагружении в результате усталостного упрочнения вблизи конца трещины матрица ведет себя почти упругим образом, что вызывает концентрацию напряжений, достаточную для разрыва близлежащих волокон. [c.397]

Для бороалюминиевых композитов в условиях сложного напряженного состояния (осевое растяжение с изгибом) температура в интервале от комнатной до 260 °С очень слабо влияет на усталостную долговечность [2] (рис. 19) в этом случае, однако, разрушение всегда происходило у основания радиуса перехода от рабочей части. Проводя испытания на знакопеременный изгибу Бэйкер и его сотрудники [5, 8] нашли, что при повышенной температуре усталостная прочность алюминия, армированного кварцевыми волокнами (350 °С), или алюминия 6061, армированного волокнами бора (250 °С) (рис. 19), резко снижалась по сравнению, с той, которая имела место при комнатной температуре. [c.431]

При комнатной температуре у однонаправленных композитов алюминия 2024, армированного волокнами бора с объемным со-держанием 40% (диаметром 0,01 см), наличие водяного пара увеличивало скорость роста усталостных трещин и сокращало усталостную долговечность [49]. В ходе испытаний на знакопеременный изгиб композитные образцы колебались с постоянной амплитудой деформации и частотой, равной резонансной. Была получена тарировочная зависимость этой частоты от длины усталостной трещины, а затем изменения частоты были использованы для определения скоростей роста трещин. Испытывалось два типа образцов один с волокнами, ориентированными вдоль, а другой с волокнами, ориентированными поперек оси образца. Для поперечной ориентации волокон чувствительность к водяному пару была наибольшей, в этом случае после введения паров воды в испытательную камеру скорость роста трещины увеличилась в 200 раз (рис. 20). Для алюминиевых сплавов было найдено, что усталостная долговечность изменяется под действием паров воды не более чем в 10 раз [49]. [c.431]

Однако, с другой стороны, некоторые полученные результаты показывают, что прочность при сжатии подчиняется уравнению правила смесей . К первой группе можно отнести результаты на армированном бором магнии [76] и на образцах эвтектического сплава А1 — СнА12 [85]. В работе [71] по опытам с композитами алюминий — нержавеюш ая сталь обнаружено хорошее согласие с уравнением Дау и др. [24], модифицированным путем учета возможности деформационного упрочнения матрицы. В [55] также обнаружено хорошее согласие с теорией для композитов с двумя различными смолами, армированными волокнами бора. [c.456]

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]

Система алюминий — углеродное волокно. По данным [90] алюминий практически не растворим в углероде, а растворимость углерода в алюминии не превышает 0,05% по массе при 1300— 1500° С. Главной реакцией, определяющей взаимодействие углеродного волокна с алюминием, является реакция образования карбида AI4 3. Обычно алюминиевые композиции, армированные углеродными волокнами, получают методами пропитки расплавом [169, 211]. Углеродные волокна не смачиваются расплавами на основе алюминия до 1100° С. При этой температуре волокна растворяются в расплаве на 40—60% своего объема и полностью теряют прочность. Количество карбидной фазы в материале, полученном при температуре самопроизвольного смачивания, настолько велико, что при последующем хранении образцов в течение нескольких дней они самопроизвольно разрушаются в результате выделения ацетилена при реакции карбида с влагой. Если пропитываются волокна с никелевым или медным покрытием, то последнее интенсивно растворяется в расплаве, и волокна разунроч-няются после контакта с расплавом в течение 2—5 мин на 40— 50% исходной прочности. Подобное же явление отмечено в работе [128], авторы которой обеспечивали смачивание путем химической обработки поверхности углеродных волокон. [c.85]

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]

Алюминий — борное волокно — стальная проволока. Одним из недостатков композиционных материалов на основе алюминия, упрочненных однонаправленным борным волокном, является их низкая прочность в направлении, перпендикулярном к направлению укладки борных волокон. Дополнительное армирование композиций небольшим количеством (5—6 об. %) высокопрочной стальной проволоки, уложенной перпендикулярно борному волокну, позволяет в 1,5—2,5 раза повысить прочность в поперечном направлении. [c.138]

Эванс и Брэддик [134] исследовали коррозионное поведение алюминия, армированного углеродным волокном, и алюминиевого 8 227 [c.227]

Исследование условий получения композиционного материала на осиоке алюминия, армированного стальными волокнами с использованием метода плазменного напыления/Д. М. Карпинос, В. Г. Зильберберг, В. X. Кадыров и др. — Порошковая металлургия, 1974, Kq 8, с. 41—44. [c.244]

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.

Рис. 6.58. Диаграммы усталости алюминия, армированного борволокном (объемное содержание волокна 25%) в одном направлении (ОН) и в перекрестных направлениях ПН. На фотографии показаны типы излома. Буквами А, G, Н, D обозначен тип разрушения кривые i—6 соответствуют следующим типам разрушения 0°, ОН (тип >1) 5°, ПН (тип G) 5°, ОН 20°, ОН 45°, ОН (тип D) 45 , ПН (тип Я).

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...