Волокна упрочняющие

Волокна упрочняющие 39, 40 Волокон повреждение 178 Вольфрам [c.499]

Композиционные материалы имеют ориентированную структуру и могут быть разделены на волокнистые материалы, матрица которых содержит упрочняющие одномерные наполнители (волокна, проволоки, нитевидные [c.61]

В тех композитах, где упрочнитель не является волокном, таких, как перлитные стали, реологические взаимодействия на поверхностях раздела континуума не имеют направленного характера, поскольку сами поверхности раздела ориентированы случайным образом в результате отсутствует направленность эффекта упрочнения армирующей фазы. Иная ситуация возникает в случае волокнистых композитов, особенно тех из них, где упрочняющие волокна строго ориентированы. Здесь континуум имеет направленный характер, и это обычно используется при эксплуатации волокнистых композитных материалов. [c.43]

Купер и Келли [6] получили простые выражения для эффективного упрочняющего действия волокон, средней длины вытягивания и средней работы разрушения волокна. Средняя работа разрушения волокна описывается выражением [c.144]

Детали двигателя работают в более напряженных температурных режимах, чем элементы планера. Температура вентилятора и передних ступеней компрессора изменяется в пределах от окружающей температуры до 150° С, достигая в задней зоне компрессора 650° С. В указанном диапазоне температур возможно использование большого числа композиционных материалов как полимерных, так и металлических. По-видимому, наиболее эффективно применение композиционных материалов на основе металлических и термостойких полимерных (в частности, полиимидных) матриц, упрочняемых борными или углеродными волокнами. Было обнаружено, что наносимое на борные волокна покрытие карбида кремния исключает взаимодействие между наполнителем и алюминиевой или титановой матрицами в процессе изготовления материала. Рассматривается применение полимерных композиционных материалов (как полиимидных, так и эпоксидных) в корпусах двигателя и редуктора (коробки скоростей). [c.55]

Высококачественные волокна. Применение в судостроении волокон углерода, графита и бора, обладающих хорошими эксплуатационными характеристиками и используемых в авиации, весьма ограничено из-за их чрезвычайной дороговизны. Стоимость одного фунта упрочняющего материала может быть в 200 раз больше стоимости одного фунта обычного стекла. Технологические процессы изготовления деталей из таких композиций относительно сложны и не совместимы с экономикой судостроительной про- [c.235]

Препреги с синтетическими волокнами. Они обычно состоят из небольшого числа слоев, упрочняющих полиэфирную смолу, и применяются в качестве защитного покрытия для деревянных конструкций судна, таких, как палуба и потолки кают. Относительно низкая прочность и жесткость таких слоев не позволяют использовать их в качестве конструкционного материала. [c.238]

Разумное объяснение, лежащее в основании создания композитов, заключается в объединении нескольких твердых тел в гетерогенную структуру с тем, чтобы их физические свойства могли дополнять друг друга, причем физические свойства составляющих фаз могут различаться очень сильно. Типичным примером являются высокомодульные, упругие, хрупкие волокна в качестве упрочняющего материала, в то время как связующая матрица эластична и вязкоупруга. В этом случае идеализированный анализ редко ведет к реалистическому компромиссу для всех составляющих фаз. [c.207]

Реальные слоистые пластики имеют многонаправленное армирование, и можно не сомневаться, что основная причина начала разрушения — расслаивание по границе раздела волокно — матрица от растяжения. В разд. II было показано, что растяги-ваюш,ие напряжения на поверхности раздела могут возникать как от растягивающей, так и от сжимающей нагрузки в направлении, как параллельном, так й перпендикулярном к группам волокон. Изменение температуры в любую сторону относительно равновесного состояния также вызывает растягивающие напряжения на поверхности раздела. Большинство отмеченных выше исследований поврежденности касается приложения однократных или повторяющихся растягивающих нагрузок перпендикулярно одной из групп волокон в композите. При таких условиях продольные волокна могут считаться обеспечивающими упрочняющий эффект, а поперечные волокна — ответственными за возникновение разрушения. [c.359]

В волокнистых композициях матрица скрепляет волокна или другие упрочняющие элементы в единый монолит, защищая их от повреждений. Матрица является средой, передающей нагрузку на волокна, а в случае разрушения отдельных волокон перераспределяет напряжения. Кроме того, ее механические свойства опре- [c.5]

В настояш,ее время известны способы сохранения высокотемпературной прочности и сопротивления ползучести. К таким способам относятся дисперсное упрочнение металлической матрицы тугоплавкими кислородными и бескислородными дисперсными частицами [52]. Сравнительно недавно созданы вольфрамовые сплавы W—Hf—С и W—Hf—Re—С для получения волокон (проволоки) для армирования никелевых матриц [95]. Упрочняющей фазой в волокнах из вольфрамового сплава является карбид гафния. Подобное упрочнение дисперсными частицами может быть осуществлено и на других металлах. [c.42]

С геометрической точки зрения поверхность раздела бесконечно тонка. Однако с физико-химической точки зрения она имеет конечную толщину и представляет некоторую область, в которой происходят сложные процессы адсорбции, сегрегации примесей, растворения и роста новых фаз. В связи с этим, определяя поверхность раздела в металлических композиционных материалах, следует иметь в виду, что она представляет собой зону конечной толщины с существенно измененным химическим составом. В этой области формируется связь между матрицей и упрочняющими волокнами, которая необходима для передачи напряжений между составляющими композиционного материала. Из этого определения непосредственно следует, что связь между составляющими композиционного материала необходима для передачи напряжений через поверхность раздела, поэтому состояние последней во многом определяет механические свойства композиций. [c.58]

Большинство материалов, применяющихся в качестве упрочняющих волокон или нитевидных кристаллов, при температурах пропитки в большей или меньшей степени склонно к окислению, в результате которого могут значительно снизиться их свойства. Кроме того, образование окисной пленки на поверхности упрочняющих волокон изменяет условия смачиваемости волокон расплавом матрицы и влияет на величину и характер прочности связи на границе раздела матрица — волокно, поэтому изготовление композиционных материалов методом пропитки расплавом осуществляется главным образом либо в защитной атмосфере, либо в вакууме. Причем вакуум во многих случаях является более предпочтительной средой, активирующей поверхность пропитываемых волокон и улучшающей условия смачиваемости. [c.98]

Вакуумирование объема, занятого перед заливкой упрочняющими волокнами или нитевидными кристаллами, применяется не только для их защиты от окисления, но иногда и для использования атмосферного давления в качестве силы, осуществляющей принудительную пропитку упрочнителя расплавленным металлом. [c.98]

Упрочняющие волокна укладываются в контейнер, внутренняя часть которого изготовлена по форме будущего изделия (на приведенной схеме изображен контейнер для получения кольца и поэтому волокно в данном случае предварительно наматывается на специальную оправку, вместе с которой оно загружается в контейнер). В нижнюю часть камеры, выполненную в виде тигля, помещается металл матрицы. Крышка вместе к контейнером устанавливается на камере и герметично закрепляется. Полый шток контейнера подключается в вакуумной системе, и контейнер вакуумируется. Затем контейнер устанавливается в зоне предварительного нагрева, а в камеру под нужным давлением подается инертный газ. Включаются печи, обогревающие зону 106 [c.106]

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]

Большое внимание в настоящее время уделяется исследованию композиционных материалов алюминий — углеродное волокно, обладающих высокой прочностью и малой плотностью. Свойства этих материалов зависят от свойств упрочняющих волокон, а также в значительной степени от метода изготовления и технологических параметров. Так, например, композиционный материал, содержащий 30—40 об. % волокон, при плотности 2 г/см в зависимости от вида упрочнителя и технологии может иметь предел прочности от 50 до 120 кгс/мм [156, 170, 178]. Модуль упругости материала зависит только от величины модуля упругости применяемого волокна и может изменяться в пределах от 9000 до 20 000 кгс/мм [170]. На рис. 83 показано изменение предела прочности композиционного материала на основе алюминиевого сплава А-13 (алюминий + 13% кремния), упрочненного —30 об. % углеродного волокна. Видно, что вплоть до температуры плавления матрицы прочность заметно не меняется. Длительная (100-часовая) прочность подобного материала при 400° С составляет 15—20 кгс/мм [1]. Характеристики усталости материала алюминий — 33—38 об. % углеродного волокна приведены в табл. 47. [c.210]

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 книге [1, с. 144] приведены результаты исследования композиционных покрытий, упрочненных волокнами, и технологические аспекты их использования. Матрицей в этих покрытиях были алюминий, никель, медь упрочняющей фазой — волокна бора, карборунда, вольфрама и усы из карборунда. [c.230]

Металлическая матрица композиционных материалов выбирается из условий получения максимальной удельной прочности материала, обеспечения связи между упрочняющими элементами и получения необходимых технологических и эксплуатационных свойств. Она обеспечивает передачу нагрузки на волокна, вносит существенный вклад в модуль упругости и снижает чувствительность к концентраторам напряжений. В качестве матриц используются магний, алюминий, титан, кобальт, никель и их сплавы, стали. Преимуществами металлических матриц являются [c.78]

Рис. 2.2. Приближенный состав композита, армированного волокном Л — упрочняющая фаза В—матричная фаза.

Нельзя не учитывать в качестве фактора прочности в поперечном направлении влияние прочности сцепления матрицы с упрочняющим материалом. На рис. 5.10 показано влияние содержания волокна на прочностные характеристики композита. В качестве этих характеристик рассмотрено два параметра отношение поперечной прочности к прочности матрицы [c.116]

Минимальное содержание волокна в композите, при котором проявляется упрочняющее действие, равно [c.126]

Изложенный выше подход соответствует линейному характеру поведения материала. Однако следует иметь в виду, что в действительности в матрице могут возникать трещины и появляется отслаивание упрочняющего волокна от матрицы, что приводит к нелинейному характеру поведения материала. В этом случае используется в определенных пределах линейный подход, а численные расчеты проводятся методом конечных элементов. Рассмотрим ниже в качестве иллюстрации пример применения линейного подхода. [c.136]

Рассматривая предел прочности при ползучести, следует принять во внимание зависимости для упрочняющего волокна и матрицы между разрушающим напряжением и временем разрушения [5.46—5.47]. Здесь можно воспользоваться зависимостями [c.142]

Полученные результаты показали, что наиболее высокой усталостной прочностью обладает композит, в котором использовалось углеродное волокно. Для этого материала при числе циклов 10 амплитуда разрушающего напряжения составляет 70% и выше предела прочности при статическом нагружении. Результаты испытаний на усталость позволяют прийти к следующему заключению. Отношение усталостной прочности к пределу прочности при статическом нагружении зависит от конфигурации упрочняющего волокна. При этом для различных содержаний упрочняющих волокон получается практически одна кривая. [c.189]

Пример результатов испытаний слоистых пластин из полиэфирной смолы, армированной матами из рубленого стекловолокна, приведен на рис. 6.34. В рассматриваемом случае зависимость напряжения от 1п N оказывается почти линейной. На основании результатов испытаний составлена табл. 6.7, в которой даны тип упрочняющего волокна, его конфигурация, усталостная прочность композита и отношение усталостной прочности к статическому пределу прочности. [c.190]

Благодаря хрупкости свойства керамической матрицы отличаются от свойств других типов матриц. В композитах с полимерными и металлическими матрицами основная упрочняющая роль отводится волокнам, а матрица придает материалу ударную вязкость. Керамическая мат- [c.155]

Рис. 14.2 иллюстрирует одно из таких явлений - возникновение диссипативных структур в полимерной матрице вокруг заключенных в ней волокон. При охлаждении расплава данного термопластичного полимера в зонах, удаленных от волокна, происходит кристаллообразование, причем морфология образующихся кристаллов (солнцеобразные сферолиты, растущие радиально из точек зародышеобразования) типична для многих полимеров. Кристаллообразование же вокруг волокна формирует оболочку нитевидных кристаллов. Такой частично кристаллический полимер можно рассматривать как композит, в котором упрочняющими элементами являются кристаллические области, а матрицей - области с меньшей упорядоченностью. Эти примеры показывают важность учета процессов самоорганизации и межфазных явлений при проектировании современных композитов. [c.169]

Для максимальных температур применения титановых сплавов (550—600° С в настоящее время) повысить прочностные характеристики можно легированием или искусственной гетерогенизацией структуры (нанример, армирование высокожаропрочными волокнами). Упрочняющая термическая обработка, основанная иа полиморфизме титана, или термомеханическая обработка рекомендуются для деталей, работающих при температурах не выше 400—500° С (в зависимости от марки материала и ресурса). [c.6]

По существу промышленное производство армированных пластиков началось в 1940 г., когда в качестве упрочняющего наполнителя было использовано стеклянное волокно. Первые попытки изготовить армированные стекловоло1Кном фенольные и меламиновые композиты путем преосования под высоким давлением не-имели успеха. В 1941 г. Д. Гайд получил армированные стекловолокном композиты на кремнийорганической основе, которые-оказались прекрасным теплостойким электроизоляционным материалом, но слишком дорогим для использования в конструкционных целях. В 1941 г. Л. Кинг изготовил первые полиэфирные стеклопластики из смолы на основе аллилгликоля карбоната (СР-3). В 1942 г. стали доступны полиэфирные смолы на основе малеи-натов, отверждаемые при НиЗ Ких давлениях. Уже к началу 1944 г.. эти смолы применялись в военной промышленности для производства защитных шлемов, при строительстве самолетов и подводных лодок. Появление эпоксидных смол в начале 50-х годов вызвало-бурное развитие стеклопластиков. До 1970 г. практически все конструкционные пластики армировались стекловолокном. История развития полимерных композитов изложена в работе Д. Росато [41] [c.12]

Почти все известные термопласты в сочетании с упрочняющими волокнами применяются в деталях, изготовляемых различными методами. При этом назначение детали, требования к ее внешнему виду, условия эксплуатации, а также экономичность и механические свойства оказывают решающее влияние на выбор материалов матриц. Например, термореактивные смолы используют в основном для тех деталей кузова, которые требуют окраски в готовом виде. Термопласты в большей степени склонны к пигментации, поэтому их применяют в формованных деталях, внешнему виду которых придается важное значение. Улучшение физических характеристик деталей из термопластов, изготовляемых методом иижекционного прессования, обычно достигается путем добавления в матрицу умеренного количества волокна-упрочнителя. В случае применения формования прессованием для упрочненных полиэфирных смол показана возможность производства крупных партий деталей больших размеров при сравнительно невысоких затратах. Например, отдельные детали кузова из композиционного материала автомобиля Шевроле Корвет имели размеры 1,8 X 3,0 м при массе около 24 кг. [c.13]

Формование прессованием ограничено главным образом наличием модельных плит необходимого размера, а также станочного оборудования, используемого для производства модельных формовочных плит. С практической точки зрения размеры деталей, изготовляемых из формовочной массы или листовой композиции, зависят от отношения размера детали к его толшцне. Вследствие течения упрочняющего волокна вместе со смолой в процессе формования происходит переориентация волокон, что может приводить к возникновению локальных облаетей с пониженной прочностью, поэтому, во избежание этого явления, течение волокна должно быть сведено к минимуму. [c.32]

Армирование состоит во введении в полимер волокнистых упрочняющих материалов стекловолокна (стеклопластики), тканей (текстолнты), асбоволокнистых материалов (асбопластики), бумаги (гетинакс), металлических волокон, нитевидных кристаллов ( усов ) и т. д. Эти волокна образуют более или менее жесткий каркас, скрепленный полимерной основой. При большой степени наполнения каркас не позволяет полимеру свободно рас ширяться и тем самым уменьшает его КТР. Для жестких волокон, обладающих низким КТР. коэффициент линейного расширения полимера может быть уменьшен в 10 раз и более. Из армированных полимеров изготовляются многие изделия РЭА. [c.137]

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]

При изготовлении композиционных матералиов с алюминиевой матрицей, упрочняемых волокнами бора, карбида кремния и др., процесс напыления можно вести в режимах, обеспечивающих достаточно прочную связь напыляемого металла как с волокном, так и с алюминиевой фольгой, являющейся частью матричного материала. Однако возможно получение достаточно прочной моно-слойной ленты и без фольги напыленный слой обеспечивает при этом прочность, необходимую при дальнейших операциях резки, укладки и прессования для получения компактного материала. [c.172]

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]

D] — матрица напряжений — деформаций. Для элементов упрочняющего материала указанная матрица обозначается через [D/], а для упрочняемого материала — через [Dm]. Матрицы [D/] и [Dm] определяются механическими свойствами соответствующих материалов. В расчетах считают, что композит под действием нагрузки равномерно деформируется в на[1равлеини упрочняющих волокон. Воспользуемся здесь допущением о том, что сцепление волокна с матрицей является идеальным. [c.60]

На рис. 3.7 и 3.8 иредставлены результаты расчета. На рис. 3.7 показано расиределенне касательных напряжений на поверхности волокна. В анализе разрушения и текучести ири растяжении упрочняющего волокна важными факторами являются условия разрушения и текучести. Если в рассматриваемом случае воспользоваться эквивалентным напряжением а, то можно установить распределение напряжений, показанное на рис. 3.8. При построении распределения напряжений использовалась безразмерная величина а/От, в которой От— среднее напряжение. Следует обратить внимание на заштрихованные области. Эти области соответствуют элементам, в которых имеет место текучесть. [c.61]

Для конструкционных материалов важно знать прочность не только в направлении волокна, но и в направлении, перпендикулярном направлению волокна, т. е. в поперечном направлении. Из рис. 5.8 видно, что прочность при растяжении в поперечном направлении соответствует последовательности, состоящей из однонаправленных упрочняющих волкон и матрицы, поэтому эта прочность оказывается ниже прочности матрицы. [c.116]

Расположение дискретного волокна в матрице в реальных условиях носит нерегулярный характер. Однако для удобства рассмотрения можно воспользоваться предположением о том, что упрочняющее волокно равномерно распределено по матч рнце и ориентировано в одном направлении. На рис. 5.13 показан цилиндрический образец, в котором волокно ориентировано в осевом направлении. Волокно короткое и имеет длину /. В среднем можно считать, что все волокна в любом сечении находятся в равных условиях с точки зрения нагружения и вероятности разрушения. Через df обозначено среднее значение натяжения Of одного волокна в продольном направлении. Если воспользоваться средним напряжением, обусловленным нагрузкой, то напряжение Ос в композите в рассматриваемом сечении можно представить в виде [c.120]

В качестве примера можно взять композит, состоящий из борволокна и алюминия. Для этого материала = = 280 кгс/мм , х,па = 6,3 кгс/мм . Если диаметр волокна df — (), мм, то /с = 2,2 мм, а критическая относительная длина равна 22. Следовательно, при длине волокна менее 2,2 мм волокна будут вытягиваться из матрицы. В этом случае нельзя ожидать, что волокно будет оказывать достаточно хорошее упрочняющее воздействие. [c.126]

На рис. 6.19 показано влияние надреза на ударную вязкость. Из приведенных данных видно, что расположение упрочняюш,его волокна оказывает влияние на ударную вязкость [6.14]. При использовании для армирования матов можно выявить снижение ударной вязкости с возрастанием глубины надреза. Когда в качестве упрочняющего материала используют стеклоткань, характер изменения ударной вязкости зависит от направления волокна. Если основное направление волокна совпадает с основным направлением изгибающих напряжений, до глубины надреза 1 мм ударная вязкость не изменяется. Дальнейшее увеличение глубины [c.161]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...