Прочность титановых композиций

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]

Рис. 30. Экспериментальная зависи> мость нормированной прочности бор-рых волокон от толщины зоны для двух титановых композиций с различным пределом текучести

Композиционные материалы, кроме повышенной вязкости разрушения, отличаются высоким сопротивлением усталостному разрушению. Предел выносливости сталей, алюминиевых и титановых сплавов составляет 0,3—0,5 от предела прочности, тогда как это отношение для композиционных материалов на основе алюминиевых и титановых сплавов и для никелевых эвтектических композиций составляет 0,6—0,75. [c.26]

Потеря прочности волокон и композиционного материала по сравнению с расчетными значениями иногда достигает 30% например, по данным [120] волокна карбида кремния, экстрагированные из титанового композиционного материала системы титан— карбид кремния, имеют предел прочности 210 кгс/мм вместо предела 320 кгс/мм , измеренного до изготовления композиции. Наиболее существенными причинами указанного снижения свойств является химическое взаимодействие на границах раздела матрица—волокно и волокно—подложка. Причем первое имеет превалирующее значение, т. е. наиболее существенное снижение свойств наблюдается в результате растворения, образования новых фаз, охрупчивания и прочих процессов, протекающих на границе раздела матрицы с волокном. [c.29]

Композиции титан — бериллиевая проволока пробовали получать при температурах от 590 до 870° С, давлениях от 420 до 5600 кгс/см и времени выдержки от 0,5 до 10 ч. Основной трудностью изготовления этих композиций являлось то, что при технологических температурах бериллий более пластичен, чем титан, и в процессе изготовления материала из чередующихся слоев бериллиевой проволоки и титановой фольги бериллиевая проволока деформируется. Кроме того, имеет место химическое взаимодействие титановой матрицы с бериллиевым упрочнителем. Оба эти фактора приводят к снижению прочности бериллиевой проволоки, поэтому были предприняты попытки обеспечить равномерное всестороннее давление на каждую проволоку в результате укладки проволоки в канавки, полученные в титановой фольге методом травления. Однако получить канавки с идеальной геометрией не удалось, и деформация проволоки наблюдалась и в этом случае. Уменьшение величины взаимодействия достигалось в результате снижения температуры прессования и уменьшения времени выдержки. Композиционный материал с наиболее высокими свойствами был получен в результате совместной на- [c.142]

При применении в качестве припоя многокомпонентных композиций, например при пайке титанового сплава 0Т4 (ГОСТ 19807—74 ), наибольшая прочность наблюдается при толщине медного слоя 8 мкм, а никелевого [c.41]

Добавка титановой фольги вместо алюминиевой фольги к лентам, полученным плазменным напылением, в композиционных материалах борсик — алюминий также оказалась весьма полезной [65, 50]. В табл. 5 показаны высокие значения достигаемого прироста прочности в поперечном направлении, также умеренное увеличение плотности материала в результате добавки титановой фольги. Прочность в поперечном направлении композиционного материала, содержащего 17 об.% титана даже при 400° С, была равна 1,36-10 Н/м (- 1,4 кгс/мм ). Титановая фольга, как и стальная проволока, улучшает условия обращения с композиционным материалом борсик-алюминием и повышает сопротивление удару. Было показано также, что титановая фольга увеличивает сдвиговую прочность на (2—3,2) 10 Н/м (2,04—3,3 кгс/мм ) по сравнению с композициями борсик — алюминий или борсик — сталь — алюминий. [c.491]

Композиции с железным порошком в виде наполнителя обладают наибольшей твердостью и механической прочностью, причем увеличение количества наполнителя до определенного предела способствует повышению прочности. Наименьшей прочностью обладают материалы с графитовым наполнителем. Каолин придает составу твердость и сопротивляемость ударным нагрузкам тальк и титановые белила придают стойкость к нагреву до 50—80° С. [c.142]

В работе [3] было исследовано упрочнение титана и титанового сплава Ti—6А1—4V молибденовой проволокой. Образцы приготовлялись методом порошковой металлургии. Диаметр волокон 0,125 мм, а длина 2,5—6 мм. Из приведенных автором [3] результатов следует, что предел прочности композиции значительно выше прочности титанового сплава. Однако в обоих случаях температура резкого разупрочнения для обоих материалов оказалась близкой к 550°. Таким образом, в данном случае создание композиции привело лишь к повышению предела прочности и предела длительной прочности, но не повысило температуру начала резкого разупрочнения материала. Вместе с тем для композиции титан4-+ 20 объем. % волокон молибдена, также полученной методом порошковой металлургии, наряду с более высоким значением предела прочности композиции, по сравнению с техническим титаном, наблюдалось и некоторое смешение температуры начала резкого разупрочнения материала в сторону ее повышения. Кроме того, для рассмотренной композиции наблюдались и более высокие значения предела длительной прочности. Предел длительной прочности волокнистого материала на базе 100 час при температуре 420° более чем в полтора раза выше предела длительной прочности технического титана. [c.185]

Предварительные конструктивные проработки показали, что трубчатая ферма более аффективна, чем панели повышенной жесткости или брусья. Были сконструированы трубчатые элементы диаметром до 200 мм и длиной примерно до 3,5 м. В состав конструкции входят титановые трубы квадратного и круглого сечения, с местным усилением внешней поверхности бороэпоксидным пластиком. Квадратные трубы будут иэготовляться диффузионной сваркой круглые — точением. Титан будет нести нагрузки вплоть до допустимых напряжений, композиционный материал — нагрузки, равные разнице между пределом прочности и допустимыми напряжениями, а в зоне силового привода будет обеспечивать дополнительную жесткость. Толщина бороэпоксидного пластика будет колебаться от 4 слоев там, где он служит для повышения прочности, до более чем 100 там, где он служит для повышения жесткости. Предварительные проработки вариантов показали, что 36 кг бора могут облегчить титановую конструкцию примерно на 170 кг. Общее облегчение конструкции по сравнению с чисто титановым вариантом составит около 11%. Хотя передача композиции большего процента нагрузки позволила бы сильнее облегчить конструкцию, принятый вариант считается более надежным, более дешевым и менее рискованным с точки зрения сроков. [c.120]

Волокна бора и карбида кремния применяют в качестве армирующих компонентов композиционных материалов с алюминиевой, магниевой и титановой матрицами. В случае нагрева выше 500° С волокон бора с алюминиевой матрицей (при изготовлении композиции) имеет место химическое взаимодействие с образованием фазы AlBj. Активное взаимодействие приводит к снижению свойств волокна и к падению прочности композиционного материала в целом. Это вызывает необходимость нанесения на борные волокна тонкого слоя покрытия (3—5 мкм). Такими покрытиями, защищающими волокна от взаимодействия с матрицей, являются карбиды кремния и бора, нитриды титана, бора и кремния и др. [c.36]

Титановые сплавы обладают максимальной удельной прочностью по сравнению со сплавами на основе других металлов, достигающей 30 км и более. В связи с этим трудно подобрать армирующий материал, который позволил был создать на основе титанового сплава высокоэффективный композиционный материал. Разработка композиционных материалов на основе титановыг сплавов осложняется также довольно высокими технологическими температурами, необходимыми для изготовления этих материалов, приводящими к активному взаимодействию матрицы и упрочни-теля и разупрочнению последнего. Тем не менее работы по созданию композиционных материалов с титановой матрицей проводятся, и главным образом в направлении повышения модуля упругости, а также прочности при высоких температурах титановых сплавов. В качестве упрочнителей применяются металлические проволоки из бериллия и молибдена. Опробуются также волокна из тугоплавких соединений, такие, как окись алюминия и карбид кремния. Механические свойства некоторых композиций с титановой матрицей приведены в табл. 58. Предел прочности и модуль упругости при повышенных температурах композиций с молибденовой проволокой показаны в табл. 59. [c.215]

Теоретическая прочность твердых тел Прочность реальных кристаллов Сопротивление кристаллической решетки движению дислокаций ф Упрочнение за счет препятствий Термическая стабильность барьеров Мартенсит-ная структура стали и прочность Химическая и структурная неоднородность и механические свойства титановых сплавов Высокая прочность и композиционные материалы Нитевидные кристаллы Механизм упрочнения композиций, армированных непрерывными и короткими волокнами % Материаль , получаемые однонаправленной кристаллизацией [c.279]

Наиболее дешевым, достаточно эффективным и доступным армирующим материалом является высокопрочная стальная проволока. Так, армирование технического алюминия проволокой из стали ВНС9 диаметром 0,15 мм (бГв = 3600 МПа) увеличивает его Ств в Ю - 12 раз при содержании волокна 25 % (об.) и в 14 - 15 раз при его увеличении до 40% (об.), после чего Ств достигает соответственно 1000 - 1200 и 1450 МПа. Если для армирования использовать проволоку меньшего диаметра, т.е. большей прочности (ств = 4200 МПа), <Тв КМ увеличится до 1750 МПа. Таким образом, алюминий, армированный стальной проволокой (25 - 40 % (об.)), по основным свойствам значительно превосходит даже высокопрочные алюминиевые сплавы и выходит на уровень соответствующих свойств титановых сплавов. При этом плотность композиций находится в пределах 3,9 - 4,8 т/м . [c.465]

Абковиц (1965 г.) описал явление остановки трещины в композитном титановом сплаве, основу которого составлял титановый сплав 6% А1 — 4% и, обладающий достаточной вязкостью и средней прочностью, а армирующей компонентой служил хрупкий сплав титана 7,5% А1 — 2% СЬ, имеющий высокую прочность. На рис. 18 показана идеальная картина остановки трепщны в этой композиции. Трещина возникла в хрупкой составляющей, имеющей высокий предел прочности (темные участки), и распространилась в вязкую составляющую (светлые участки), где произошла ее остановка. [c.39]

При пайке титана, так же как и при его обработке, газонасыщенный (альфированный) слой приводит к значительным трудностям в обеспечении растекаемости припоя. Поэтому перед пайкой титана и титановых сплавов рекомендуется слой удалять известными способами, например механическим или травлением в кислотах. Пайку проводят в вакууме в редких случаях - в аргоне повьцаенной чистоты при температуре 800...900 °С. Нагрев до такой температуры при указанном виде защиты от окисления способствует смачиваемости припоя и обеспечению пайки. Выше температуры 900 °С нагревать титан не рекомендуется из-за склонности его к росту зерна и, соответственно, падению пластичности, хотя прочность при этом практически не снижается. В качестве припоев для пайки титана и титановых сплавов находят применение припои на основе никеля или меди, а также серебра. Иногда как основу припоя используют алюминий, образующий с титаном ограниченную область твердых растворов. В ряде случаев на титан наносят барьерные покрытия, например молибден, а затем поверх его никель или медь. Такая композиция покрытий позволяет обеспечить пайку титана с другими металлами без хрупких фаз в паяном шве. [c.478]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...