Композиционные материалы магний — бор

Прутки из композиционного материала магний—борное волокно диаметром 6,35 мм и длиной 102 мм изготовляли пропиткой жидким магнием пучка борных волокон, набиваемых в трубки из окиси алюминия, на установке, схематически изображенной на рис. 44 [122]. Количество волокон в трубках составляло 50, 60 и 70 об. %. Для свободного удаления композиционного материала трубку смазывали смесью коллоидного графита с этиловым спиртом. Металлографические исследования и механические испытания полученных образцов показали, что наиболее эффективная пропитка волокон бора достигалась при их содержании в трубке 60—70 об. % и при температуре расплава 750°С. В образцах, содержащих менее 65 об. % волокон, было обнаружено большое количество пор. Взаимодействия между магнием и бором в полученных по указанному режиму образцах не обнаружено. Максимальный предел прочности образцов при сжатии был равен 321 кгс/мм . [c.94]

Методом непрерывной пропитки пучка волокон расплавленным металлом получали прутки композиционного материала магний— бор длиной 0,9 м, содержащие 25—75 об. % борных волокон [97, 100]. Основные свойства этого материала приведены в табл. 15. Полученные прутки имеют, таким образом, высокий предел [c.94]

Представляет интерес композиционный материал магний— углеродное волокно. Практически не изменяя плотности, углеродное волокно позволяет в 2—3 раза повысить предел прочности и модуль упругости композиционного материала. Так, например, композиционный материал на основе магния, армированный 42 об. % углеродного волокна Торнел-75, имеет плотность 1,77 г/см , предел прочности 45,8 кгс/мм и модуль упругости 18 800 кгс/мм [c.215]

Рис. 47. Микроструктура композиционного материала магний — 42 об. % углеродных волокон Торнел-75

В настоящее время все большее внимание уделяется композиционным материалам на металлической основе, армированной высокомодульными углеродными волокнами. Совместимость армирующего компонента и матрицы в некоторых случаях достигается введением связующего, функцию которого выполняет покрытие. Металлические покрытия необходимы в тех случаях, когда матрица не смачивает поверхность углеродных волокон при температурах получения композиции (алюминий, магний [21), Кроме того, покрытие углеродных волокон такими металлами, как цинк и медь, может впоследствии служить основой или компонентом основы композиционного материала [3]. [c.129]

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]

Образцы композиционных материалов с матрицей из алюминия, легированного 12% кремния (№ 5, 10) и 35% магния (№ 6), упрочненной композиционной лентой из борного волокна, покрытого нитридом бора и пропитанного алюминием, имели малую прочность и низкий коэффициент эффективности матрицы. При этом коэффициент р образцов с алюминиевой матрицей, легированной 35% магния, имеющей более низкую температуру плавления, был несколько выше по сравнению с силуминовой матрицей. В образцах в состоянии после литья он достигал 0,75. Судя по уровню прочности этих образцов (№ б), матрица, заключенная между слоями ленты, имеющая после литья грубые дефекты, практически не несет нагрузки, и вклад в прочность композиции вносит только композиционная лента. Если учесть, что максимальная температура, действию которой подвергались волокна в процессе изготовления композиционного материала, не превышала 450°С и они были защищены от действия расплава матрицей из алюминия, входящей в состав композиционной ленты, то фактически все повреждения, которые можно было наблюдать на волокнах, являлись результатом процесса пропитки волокон расплавом при получении ленты. Это соображение подтверждается опытом по гомогенизации образцов с матрицей из алюминия с 35% магния после пропитки (партия № 7). Образцы, подвергавшиеся гомогенизации при температуре 400° С в течение 70 ч, показали прочность 70 кгс/мм , что на 15,5 кгс/мм выше прочности образцов в состоянии после литья. Повышение прочности является следствием улучшения свойств матрицы, повышения ее способности передавать напряжения от разрушенных волокон к более прочным волокнам. Гомогенизация повышает коэффициент эффективности матрицы при содержании 37 об. % волокна от 0,75 до 0,93, причем эти цифры характеризуют величину полного разрушения волокна, обусловленного всем технологическим циклом, включающим процесс нанесения покрытия из нитрида бора, получение ленты методом протяжки через расплав алюминия и процесс окончательной пропитки. [c.111]

Магний — борное волокно. Композиция магний—борное волокно является едва ли не единственной композицией на основе магния, получаемой методом диффузионной сварки под давлением. Исследование влияния технологических параметров изготовления материала на его свойства было проведено авторами работы [122 ]. Результаты исследования свойств композиций, полученных при температурах от 350 до 600° С, давлениях от 350 до 1400 кгс/мм и выдержке в течение 1 ч, позволили установить оптимальные условия получения композиционного материала Mg—В температура диффузионной сварки 525° С и давление 700 кгс/см . Свойства композиционного материала, полученного по этому режиму, представлены в табл. 29. Для сравнения в этой же таблице приведены свойства композиции близкой по составу, но полученной не по оптимальному режиму. [c.139]

Композиционный материал на основе магния, армированного высокомодульными углеродными волокнами, получен авторами работы [54] методом пропитки каркаса из армирующих волокон матричным расплавом под давлением. Предварительные исследования показали, что углеродные волокна не смачиваются жидким магнием. Нанесение на углеродные волокна титанового покрытия методами плазменного или вакуумного напыления или электролитического никелевого покрытия приводит к смачиванию углеродных волокон расплавленным магнием и обеспечивает возможность получения композиционного материала жидкофазными методами. [c.403]

Прочность композиционных материалов на основе алюминия и магния с углеродными волокнами при содержании последних 30—40% (объемных) составляет при комнатной температуре 70—80 кгс/мм , а при 400° С 60—70 кгс/мм . Их модуль упругости 13 000—15 ООО кгс/мм при плотности 2,3 г/см для алюминиевой композиции и 1,8 г/см для магниевого композиционного материала. [c.598]

Основа матрица) композиционного материала может быть металлической (композиционные материалы на металлической основе) и неметаллической (композиционные материалы на неметаллической основе). В качестве металлической основы широко применяют алюминий, магний, никель, титан, сталь. Неметаллическая основа может быть полимерной, углеродной, керамической. [c.147]

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]

Коррозионная стойкость на воздухе и в электролитах большинства материалов с матрицами из алюминия и магния в общем ниже, чем у гомогенных сплавов. Особенно она понижается, когда воздействию коррозионной среды подвергаются торцы материала. При этом происходит усиленное растворение матрицы вследствие ускоряющего воздействия волокон и других упрочняющих фаз, являющихся катодами. Для защиты от коррозии следует применять те же методы которые используются для обычных алюминиевых и магниевых сплавов с исключением контакта с коррозионной средой торцов материала. Коррозионностойкими материалами могут считаться композиционные материалы с матрицами на основе титана, свинца, меди. Особые преимущества могут быть достигнуты по характеристикам усталости п по торможению развития коррозионных трещин. [c.79]

Композиционные пластики. Композиционный пластик МПД-1 (НП-2) представляет собой дугостойкий прессованный материал, состоящий из алюмофосфатного связующего, кремнийорганической смолы, слюды фторфлогопит, хризотилового асбеста, корунда, окиси магния, каолина. [c.425]

Принцип саморегулируемого вакуума был применен для изготовления композиционного материала магний — бор методом пропитки [171 ]. В основе этого принципа лежит взаимодействие расплавленного магния с воздухом в закрытом контейнере и образование при этом разрежения, способствующего заполнению контейнера расплавленным металлом. При погружении открытого конца герметичного контейнера ниже уровня расплавленного металла магний взаимодействует с кислородом, азотом и углекислым газом, входящими в состав воздуха. Поскольку продукты реакции являются твердыми веществами имеют пренебрежимо малое давление паров при температуре реакции, в контейнере генерируется вакум. Ракция идет до тех пор, пока весь воздух в контейнере не будет связан, и, таким образом, в контейнере создается почти абсолютный вакуум. Весьма важным при этом является то, что, продолжая взаимодействовать с воздухом, остающимся в порах, образование которых возможно в начальной стадии заполнения формы, магний полностью заполняет форму. Магний является почти единственным из металлов, который можно заливать по методу самогенерируемого вакуума в формы слождой конфигурации, предназначенные для отливки деталей с очень тонкими стенками. Одним из преимуществ метода самогенерируемого вакуума является его сравнительная простота, а также 100 [c.100]

МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА МАГНИЙ —УГЛЕРОДНОЕ ВОЛОКНО И МАГНИЕВОГО СПЛАВА ZK60A [c.404]

Другим типом материалов, используемых для постоянных магнитов, являются продолговатые магнитные частички из композиционного материала. Их называют Лодекс . Продолговатые железокобальтовые частички получают электрохимическим методом. Жидкая суспензия, содержащая эти частицы с добавкой свинца, уплотняется и измельчается в порошок, из которого прессованием получают магнит необходимой формы. Свойства магнита достаточно хорошие и могут регулироваться в широких пределах в зависимости от доли введенного свинца. [c.445]

Подводя итоги вышесказанному, следует еще раз отметить, что углеродное волокно довольно интенсивно разупрочняется при нагреве в контакте с металлами. Это разупрочнение проявляется раньше, чем становятся заметными какие-либо изменения в структуре композиционного материала или волокна. В контакте с металлами, растворяюш,ими углерод без образования химических соединений (никель, кобальт), процесс разупрочнения при невысоких температурах осуществляется в результате растворения волокон, а при повышенных температурах — за счет рекристаллизации. В контакте с металлами, растворяющими углерод с образованием химических соединений (алюминий, магний), процесс разупрочнения осуществляется вследствие глубокого локального травления волокна. [c.88]

Композиционный материал с алюминиевыой матрицей получали из жгутов углеродного волокна Тор-нел-50, пропитанных матрицей методом протяжки через расплав [188]. Жгуты содержали восемь прядей волокна Торнел-50 1100 моноволокон) и в пропитанном виде имели диаметр 1,5 мм. В качестве материала матрицы использовали три алюминиевых сплава А-13 (алюминий -f 3% кремния), 220 (алюминий + 10% магния) и 6061 (алюминий -f 1% магния 0,6% кремния). Содержание волокна в жгутах изменялось от 3,3 до 45 об. %. Максимальную прочность, равную —70 кгс/мм , имели жгуты, пропитанные сплавом А-13, содержащие 21,2 об. % волокон. Эти жгуты укладывали в пресс-форму и прессовали при давлениях 35—83 кгс/см со скоростью деформации 2,5 мм/мин. Температура прессования лежала в пределах между точками ликвидуса и солидуса соответствующих сплавов, ближе к температуре ликвидуса. Прессование при температурах выше точки ликвидуса приводило к деградации и частичному разрушению волокон из-за их активного вазимодействия с матрицей, а также к образованию большого числа усадочных пор. Резкое падение прочности пропитанных жгутов в результате разупрочнения волокон наблюдалось после выдержки их при температуре 680° С. При прессовании при температурах, лежащих ближе к температуре солидуса, наблюдалось сильное разрушение волокон из-за перемещения матрицы и волокон под давлением. Максимальную прочность при растяжении, равную 68,9 кгс/мм , имели образцы с матрицей из сплава 220 с 37,6 об. % волокна, отпрессованные при температуре 650° С. Материал с матрицей из сплава А-13 и 37,1 об.% волокна, отпрессованный при температуре 645° С, имел максимальную прочность при изгибе, равную 87 кгс/мм . Модуль упругости композиционного материала с матрицей из сплава 6061, содержащего 42,5 об. % волокон, отпрессованного при температуре 670° С, достигал 21 100 кгс/мм . [c.113]

Листы и пластины из комиозиционного материала с матрицей из чистого алюминия целесообразно соединять между собой с помощью модифицированного припоя, состав которого является промежуточным между составами сплавов 718 и 6061. Оптимальный состав припоя для соединения между собой листов из композиционного материала с матрицей из сплава А1 — 7% Zn не был подобран, но было установлено, что в состав припоя на основе алюминия должны входить магний и кремний. Жидкофазная сварка давлением в печи позволяет получить равномерное распределение волокон в зоне соединения, однако при осуществлении этого способа трудно обеспечить хорошее взаимное смачивание соединяемых деталей по всей поверхности контакта. Эксперименты продемонстрировали также возмогкность соединения листов из углеалюминия и стандартного сплава 2219 (А1 — 6% Си) между собой контактной точечной электросваркой основной трудностью при осуществлении этого процесса является локализация тепловыделения в композиционном материале. Возможна аргонодуговая сварка углеалюминия, однако в этом случае необходимо особенно четко контролировать условия сварки, так как наличие значительного перегрева может привести к интенсивному взаимодействию матрицы и армирующих волокон и к формированию в зоне сварки большого количества карбида алюминия, в результате чего может резко ухудшиться коррозионная стойкость сварного соединения. [c.393]

Образцы композиции магний — углеродное волокно получали также методом пропитки под давлением, описанным ранее (см. рис. 14) 150 углеродных жгутов были уложены в графитовую пресс-форму и пропитаны технически чистым магнием. При 42об.% армирующих волокон образцы композиционного материала имели предел прочности при растяжении около 450 МН/м (46 кгс/см ) и модуль упругости 185 ГН/м (18 900 кгс/мм ), что составляло 53 и 85% соответственно от величин, вычисленных по правилу смесей. В табл. 12 приведены свойства композиции магний — углеродное волокно в сравнении со свойствами одного из наиболее прочных традиционных магниевых сплавов. Микроструктура композиционного материала показана на рис. 47. [c.404]

Данные табл. 1 свидетельствуют о повышении удельного модуля упругости композиционного материала вследствие упрочнения волокнами. Удельный модуль упругости борного волокна примерно в 6 раз выше, чем у любых стандартных конструкционных металлов, включая стали, алюминий, молибден, медь, магний, что является следствием более жесткой ковалентной связи по сравнению с металлической. Жесткость металлической связи, в свою очередь, более высокая, чем жесткость в органических смолах. В то время как материалы с металлической связью имеют удельный модуль упругости 2500 км, наиболее типичный уровень этой характеристики для материалов на основе органической смолы составляет около 250 км. Из-за низкой жесткости смол композиционные материалы на их основе имеют низкий модуль упругости в направлении, перпендикулярном направлению укладки Болох на, и малый модуль сдвига. Преимущество однонаправленного боралюминиевого композиционного материала в отношении жесткости распространяется и на материал с волокнами, уложенными в различных направлениях, поскольку волокна, не ориентированные в направлении действия главных напряжений, вносят значительный вклад в величину модуля упругости материала в этом направлении. [c.422]

Среди композиционных материалов системы алюминий — бор были материалы с матрицей, подвергающейся упрочнению в результате старения. Сюда относятся матричные сплавы систем алюминий — медь — магний 2024, алюминий — магний — кремний 6061 и алюминий — цинк 7178. Влияние старения матрицы на свойства композиционного материала довольно слон ное из-за взаимодействия ее с волокном, в результате которого в материале имеются остаточные нанря>кения. Однако Саммером [83], Хэнкоком и Свэнсоном 133], Прево и Крейдером [70, 71] была показана полезность стандартной термообработки этих сплавов. [c.452]

Металлы, армированные волокнами - композиционные материалы с металлической матрицей и упрочнителями в виде волокон. Упрочнителями служат волокна бора, углеродные волокна, нитевидные кристаллы тугоплавких соединений, вольфрамовая или стальная проволока. Матричный материал выбирают из учета назначения композиционного материала (коррозионная стойкость, сопротивление окислению и др.). В качестве матриц используютлегкие и пластичные металлы, алюминий, магний и их сплавы. Количество упрочнителя составляет по объему 30-50%. Металлы, армированные волокнами, применяются в авиационной и ракетной технике. [c.171]

Дисперсно-упрочненные композиционные материалы на основе магния. Незначительная растворимость кислорода в магнии дает возможность упроч-[ ять его оксидами. Наибольший эффект достигается при введении оксида магния MgO в количестве до 1 %. Дальнейшее повышение содержания оксида практически не меняет временное сопротивление, но существенно снижает пластичность ДКМ. ДКМ Mg—MgO обладают низкой плотностью, высокой длительной прочностью н высоким сопротивлением ползучести при нагреве (табл. 114, 115). Применение этих материалов ограничено низкой коррозионной стойкостью в морской воде, а также на воздухе при температурах выше 400 С. Наиболее перспективно применение ДКМ на основе магния в авиации, ракетной и ядерпой технике в качестве конструкционного материала деталей несущих и корпус-пых изделий минимальной массы и повышенной прочности. [c.345]

Физико-химические методы получения порошков связаны с изменением химического состава исходного материала в результате физикохимических превращений. Металлические порошки получают восстановлением металлов из оксидов, солей, ангидридов активным веществом (водородом, магнием, алюминием, кальцием, углеродом, оксидом углерода). Восстановление осуществляют в твердом состоянии, парогазовой фазе, из расплава, в плазме. Металлические порошки получают также электролизом водных растворов или расплавов, термической диссоциацией (разложением) карбонидов металлов, термодиффузионным насыщением, методом испарения — конденсации. Композиционные порошки получают механическим легированием в энергоемких размольных агрегатах — аттриторах, вибромельницах. [c.129]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...