Борсик

Ленту изготавливали тем же методом, что и ленту титан —бор волокна борсик характеризовались средней прочностью 275 кГ/мм и коэффициентом вариации 20,6% (стандартное отклонение [c.165]

ХАРАКТЕРИСТИКИ РАСТЯЖЕНИЯ КОМПОЗИТОВ Ti 40А - 25% БОРСИК ПОСЛЕ ОТЖИГА ПРИ 1144 К [c.166]

Б. Композиты титаи —бор и титан — борсик. .....210 [c.185]

B. Композиты алюминий — бор и алюминий—борсик. ... 215 Г. Прочие композитные (системы. .........227 [c.185]

При испытании неотожженного композита Ti—борсик в поперечном направлении трещина обычно проходит через волокна, а не по поверхности раздела (рис. 22). Значит, и в этом композите прочность поверхности раздела больше поперечной прочности волокна. Однако после отжига при 1144 К в течение 1,5 ч этот композит, как и рассмотренный ранее, разрушается по поверхности раздела. Трещины проходят, по-видимому, по зоне взаимодействия или между покрытием (карбидом кремния) и зоной взаимодействия (рис. 23). Тем не менее, как видно из рис. 24, увеличение толщины зоны взаимодействия в результате отжига слабо влияет на поперечную прочность. Эти данные также подтверждают, что поперечная прочность близка к нижнему предельному [c.214]

В. Композиты алюминий — бор и алюминий — борсик [c.215]

Методика летящей пластины была использована в работе [61] для изучения внутреннего повреждения и механизма разрушения алюминиевых сплавов, армированных волокнами бора, занимающими приблизительно 50% объема и расположенными в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Композитные образцы представляли собой квадрат со стороной 0,5 дюйм и толщинами от 0,10 до 0,13 дюйм, содержащий 25 слоев в следующей упаковке 10 слоев с нитями в одном направлении, 5 слоев с нитями в поперечном направлении и следующие 10 слоев с нитями в первоначальном направлении. Нити были непрерывными нитями Борсик [c.324]

ВОЗМОЖНОСТЬ введения волокон не по всему сечению отливки, а в отдельных, наиболее ответственных ее местах. Полученный таким образом композиционный материал на основе магния, упрочненный 15—20 об. % волокон борсик, имел предел прочности 30 кгс/мм и модуль упругости 10 150 кгс/мм , при этом свойства матрицы были соответственно равны 5,6 и 4200 кгс/мм . [c.101]

Алюминий -j- Волокно борсик 650 525 7 70 54 [c.109]

Три партии образцов (№ 3, 4 и 9) были получены с матрицей на основе алюминия, легированного 12% кремния, упрочненной волокном борсик. Эти композиции получали при минимальных температурах расплава, при которых может быть осуществлена пропитка. При этом выдержка волокна в расплавленном металле в процессе пропитки изменялась от 2 до 10 мин. Представленная на рис. 49 кривая изменения коэффициента эффективности матрицы в зависимости от времени выдержки волокна в расплаве показывает, что коэффициент Р непосредственно зависит от времени контакта расплава с волокном. Экстраполяция кривой показывает, что коэффициент эффективности матрицы, больший единицы, может быть достигнут, если время охлаждения композиции ниже температуры солидуса будет равно одной минуте или менее. [c.110]

Для того чтобы оценить, как влияет на взаимодействие волокна с матрицей большой интервал температур затвердевания матрицы, пучки волокон борсик пропитывались матрицей сплава алюминий+ 10% Mg, затвердевающей в интервале температур 604— 499° С. Во всех случаях образцы этой композиции, полученные по режиму нагрев матрицы до 650° С, а волокна до 500° С разрушались при их извлечении из литейных форм, что свидетельствует о сильной деградации волокна. [c.110]

РЕЖИМЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И СВОЙСТВА КОМПОЗИЦИЙ АЛЮМИНИЙ — ВОЛОКНО БОРСИК [c.135]

Данные приведенные в табл. 27, получены на волокне борсик диаметром О, 07 мм. При увеличении диаметра волокна прочность композиционного материала в поперечном направлении значительно возрастает. Так, например, в работе [109] указано, что композиционные материалы, полученные методом намотки волокна борсик с диаметром 0,145 мм на алюминиевую фольгу толщиной 0,025 мм с шагом 0,182 мм и последующего нанесения плазменным методом сплавов 6061 или 2024 после сборки в пакет и диффузионной сварки в вакууме по режиму температура 490— 565° С, давление 400 кгс/мм , время выдержки 1 ч, имели прочность в поперечном направлении 28 кгс/мм . [c.135]

Композиционный материал на основе алюминиевого сплава 6061 с волокном борсик получали в автоклаве высокого давления по следующему режиму нагрев до 426 С при давлении 3,5 кг / м повышение температуры до 482 С и медленный подъем давления до 700 кгс/см , выдержка в этих условиях в течение 75—90 мин. После охлаждения до 460° С давление снижается до 35 кг / м а после охлаждения до 200° С автоклав открывается, и извлекается готовый материал 1177]. [c.135]

Композиционный материал на основе алюминиевого сплава 6061 с 47 об. % волокна борсик и 6 об. % проволоки из коррозионно-стойкой стали AF -77, уложенной перпендикулярно борному волокну получали методом диффузионной сварки под давлением в вакууме при температуре 500° С, давлении 700 кгс/см в течение 1 ч [109] предел прочности такого материала в поперечном направлении был равен 29 кгс/мм . Аналогичный материал на основе сплава 6061 с 50 сб.% волокна борсик и 5 об. % проволоки из коррозионно-стойкой стали 355 диаметром 0,05 мм, также уложенной в поперечном направлении, получали 1177] методом диффузионной сварки в автоклаве. При этом применяли следующий режим пагрев до температуры 482°С при давлении 3,5 кгс/см" и выдержку в этих условиях 30—50 мни, повышение давления до 210 кгс/см , затем повышение температуры до 524—530° С, отключение нагрева и охлаждение материала в автоклаве до 200° С. Предел прочности такого материала в направлении укладки борного волокна был равен 120 кгс/мм , а в поперечном направле-138 [c.138]

Снайд [35] изучал совместимость изготовленных им волокон диборида титана с титаном. Совместимость в данной системе оказалась существенно выше, чем в системе титан —бор, однако в дальнейшем это направление не развивалось под действием ряда факторов. Главный из них — низкая прочность и высокая плотность волокон диборида титана. Поэтому основное внимание стали уделять второму и третьему из перечисленных выше направлений. Разработка покрытий, особенно для высокотемпературных применений, связана с трудностями, поскольку при наличии покрытия вместо одной поверхности раздела появляются две. Однако удачный выбор покрытия, совместимого с упрочнителем, позволяет свести проблему совместимости матрицы с волокном к совместимости матрицы с покрытием. С этой точки зрения волокна бора с покрытием из карбида кремния (торговое наименование борсик ) должны взаимодействовать с титаном так же, как карбид кремния. Значит, поверхность раздела должна удовлетворять тем же гЬизико-химическим требованиям, и в дальнейшем обсуждение может быть ограничено характеристиками композитных систем либо типа матрица — покрытие, либо типа матрица — волокно. В табл. 1 есть примеры системы, в которой волокно защищено покрытием (алюминий — бор, покрытый нитридом бора), и системы, в которой, как полагают, покрытие взаимодействует с матрицей так же, как волокно (система алюминий — карбид кремния, характеризующая поведение системы алюминий — бор, покрытый карбидом кремния). [c.28]

Потребность в композитных материалах, состоящих из термодинамически несовместимых компонентов, при искусственном объединении которых происходят диффузия через поверхность раздела и сопутствующие вредные эффекты, привела к интенсивной разработке барьерных слоев, предотвращающих диффузию между составляющими композита. Применение воло кон бора, покрытых карбидом кремния (борсик) и нитридом бора для упрочнения алюминиевых сплавов, заметно снизило скорость реакции между волокном и матрицей (гл. 3). Благодаря этому были созданы композиты, прочность которых в условиях повышенных температур сохранялась много дольше. Таким образом, дополнительная стоимость защиты волокон компенсируется улучшением свойств композитов. [c.48]

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]

Рис. 14. Влияние температуры диффузионной сварки на овойспва композита Ti-6A1-4V — борсик.

Тресслер и Мур [35], изучавшие кинетику реакции окиси алюминия с Ti40A и Ti-6A1-4V, пришли к выводу, что на основе этой системы могут быть созданы практически ценные композиты. Эти авторы (их кинетические данные подробно рассматривались в гл. 3) пришли к выводу, что главным продуктом реакции является фаза TiaAl. Большая часть кислорода из вступающей в реакцию окиси алюминия растворяется в матрице это подтверждается ростом твердости слоя матрицы, примыкающего к зоне взаимодействия, и стабилизацией а-фазы. Константы скорости реакции несколько выше, чем в системе Ti—В или Ti — борсик, так что стандартные условия горячего прессования — 1089 К, 9,8 кГ/мм , 15 мин (без учета периодов нагрева и охлаждения) —должны привести к образованию реакционного слоя толщиной не менее [c.168]

И композит титан — бор, и композит титан — борсик относятся к третьему классу, так как на поверхности раздела волокно — матрица образуется продукт реакции. Зависимость прочности этих композитов, армированных волокнами диаметром 100 мкм, от степени взаимодействия на поверхности раздела исследовали в Отделении солнечной энергии компании Интернэйшнл Харвестер [19]. В этом исследовании определяли прочность при внеосном нагружении композита до и после отжига и сопоставляли изменение прочности с типом разрушения. [c.210]

Рис. 18. Микроструктура кампозитов Ti—В (а) и Ti —борсик (б) после диффузионной аварки (слева) и после отжига при 1144 К в течение 1,5 ч (оправа).

Ti — борсик он отсутствовал. Отжиг композитов в течение 1,5 ч при 1144 К приводил к взаимодействию на поверхности раздела (рис. 18). В композите Ti—В в результате такого отжига слой продукта реакции TiB2 увеличивался до 1,2 мкм, а у поверхиости раздела возникала пористость. В этой системе пористость обусловлена уменьшением объема при образовании ИВг и неравенством диффузионных потоков между волокном и матрицей. Между покрытием Si на волокнах бора и титаном в композите Ti—борсик также происходило взаимодействие, приводящее к образованию и росту слоя из нескольких промежуточных фаз, общая толщина которого достигала примерно 1,5 мкм. Однако в этом композите пористость не наблюдалась. [c.211]

Рис. 2Й. Характер разрушения образца комповита Ti — борсик, испытанного на поперечное растяжение после диффузионной сварки (разрушение проходят nepes волокна).

Рис. 24. Влияние химического взаимодействия на поперечную прочность композита Ti40A — борсик.

Влияние поверхности раздела на поперечную прочность композитов А16061—25% борсик исследовали Кляйн и др. [12]. Композиты были приготовлены горячим прессованием лент, полученных путем плазменного дугового напыления, с волокнами диаметром 140 мкм. После предварительной термической обработки при 811 К (для изменения состояния поверхности раздела) образцы композита закаливали в воду и подвергали старению при 450 К (обработка Т-6 ) или выдерживали в течение 2 ч при 700 К, медленно охлаждали до 450 К и выдерживали при этой температуре 7 ч (обработка О ). Выдержка при 450 К предназначалась как для снятия остаточных напряжений, так и для ст-арения закаленных образцов. [c.224]

Прево и Маккарти [18] проводили испытания композитов А16061—борсик, в которых матрица, полученная путем плазменного напыления, обладала более совершенной связью, а волокна— большим сопротивлением расщеплению. Пластины А16061—борсик были изготовлены горячим прессованием слоев ленты, полученной плазменным напылением, с последующей термической обработкой для старения матрицы. Авторы отметили, что поперечная прочность композитов с волокнами диаметром 100 мкм была ниже, чем у композитов с волокнами диаметром 140 мкм. Поперечная прочность композитов с волокнами меньшего диаметра составляла около 15 кГ/мм и определялась, в основном, расщеплением волокон, а не разрушением по поверхности раздела. Композиты с волокнами большего диаметра обладали поперечной прочностью около 25 кГ/мм2 при этом разрушалась, главным образом, матрица, а разрушение по поверхности раздела и расщепление волокон играли незначительную роль. Как отмечают авторы, высокие значения поперечной прочности обусловлены хорошей связью между лентами, полученными плазменным напылением, что, в свою очередь, приводит к прочной связи как в пределах собственно матрицы, так и между волокном и матрицей. [c.225]

Поперечная прочность композитов А1—борсик, полученных путем плазменного напыления, при хорошей связи между напыленными слоями, видимо, не определяекся разрушением по поверхности раздела. Если расщепление волокон сведено к минимуму, а матрица хорошо спечена, то поперечная прочность намного выше нижнего предельного значения однако она. сильно снижается в случаях расщепления волокна или несовершенной связи матрицы. [c.229]

Поскольку системы алюминий—бор и титан—бор обладают перспективными свойствами и могут быть сравнительно легко получены, они исследованы более широко. Детальные сведения о характеристиках растяжения композита алюминий—борсик были представлены Крайдером и др. [49]. Кроме того, влияние поверхности раздела на характеристики растяжения изучал Меткалф [58, гл. 4], а Кляйну [58, гл. 5] принадлежит обзор по прочности волокнистых композитов при внеосном растяжении. [c.245]

Крайдер и Марчиано [48], исследуя прочность композитов алюминий — борсик при растяжении и сжатии, установили, что она заметно зависит от вида нагружения. В случае объемной доли упрочнителя 50% пределы прочности при растяжении и сжатии составляли соответственно 112 и 208 кГ/мм [48]. Сжимающая нагрузка воспринимается волокнами упрочнителя непосредственно, а растягивающая передается через поверхность раздела путем сдвига. Вследствие этого разрушение композита при одноосном сжатии представляет собой один из типов разрушения при испытании на выгибание. [c.250]

Согласно Хэнкоку [32], в системе алюминий — бор усталостные трещины зарождаются на свободных поверхностях и разветвляются у поверхности раздела волокно — матрица. Крайдер и др. [49], изучая систему алюминий — борсик, установили, что пластичная матрица способна изолировать и притуплять вершины трещин. Существующий уровень знаний об усталости композитов недостаточен для создания обобщенной теории, на основании которой можно было бы разработать надежные методы расчетов композитов применительно к условиям эксплуатации, связанным [c.251]

Материалы с ориентированным расположением упрочнителя, как правило, разрушаются в направлении, параллельном волокнам (рис. 18). Вязкость разрушения при отрыве может зависеть от поперечной прочности волокна, от прочности поверхности раздела или от свойств матрицы. Так, при испытании на растяжение композита борсик — алюминий Крайдер и др. [21] обнаружили расщепление волокон. Чаще, однако, разрушение происходит по поверхности раздела или по матрице. Оба эти случая исследовал Герберих [12]. [c.289]

Рис. 49. Изменение коэффициента эффек- тивности матрицы р в зависимости от времени выдержки при температурах выше температуры солидуса. Композиция сплав AI + 12% Si — волокио борсик

Применение процесса плазменного напыления на поверхность намотанных на оправку волокон матрицы преследует, таким образом, две цели закрепление уложенного волокна и предварительное распределение его в матрице. Наряду с этим процессом волокно на оправке может быть закреплено проклеи-ванием. При этом клей, разумеется не входит в состав матрицы, поэтому применяют такие клеющие веш,ества, преимущественно органические, которые при последующем прессовании в процессе нагрева превращаются в летучие соединения, испаряются и не оставляют в матрице твердых составляющих. При изготовлении изделий из композиционного материала на основе титана, упрочненного волокнами борсик, были применены предварительные заготовки из титана и волокна борсик, закрепленного клеем на основе полистирола [101 ]. Для производства листов из боралю-миниевого композиционного материала применяют предварительные заготовки из однонаправленного борного волокна, закрепленного акриловой смолой. При получении аналогичного материала в работе [216] применялись предварительные заготовки из борного волокна, закрепленные клеем, представляющим собой 4%-ный раствор полистирола в толуоле. [c.124]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...