Титановые композиционные материалы

Титановой фольги добавка 444 Титановые композиционные материалы будущее 333 [c.501]

Из приведенного на рис. 3 сравнения усталостных кривых титанового сплава и эпоксидного боропластика следует, что по величинам нормализованных напряжений композиционный материал в 3 раза превосходит металл при равных условиях эксплуатации. Применительно к самолету, изготовленному полностью из композиционных материалов, это означало бы (даже при исключении из рассмотрения преимуществ, обусловленных ростом уровня прочности вследствие улучшения свойств материала) снижение опасности усталостных явлений по сравнению с цельнометаллическим. [c.42]

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]

В военном самолете С-5А на определенных местах внутренней части фюзеляжа предусмотрены массивные кованые титановые рамы, часто используемые для сосредоточенного размещения грузов. Плотность размещения грузов при контейнерных перевозках позволяет упростить конструкцию фюзеляжа. Далее, исключение множества усиленных прорезей для окон, обязательных в пассажирском самолете, также позволяет упростить конструкцию фюзеляжа. Простая геометрическая форма фюзеляжа позволяет использовать перспективные композиционные материалы, например, в форме труб. [c.227]

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]

Примером эмпирического подхода к решению задачи уменьшения взаимодействия между матрицей и волокном являются работы в области композиционных материалов с титановыми матрицами, описанные в [32]. [c.30]

Таким образом, для получения композиционных материалов на основе титановой матрицы с оптимальными свойствами допустима определенная степень взаимодействия, интенсивность которой регулируется подбором соответствующего состава матрицы, защитными покрытиями либо применением высокоскоростных и низкотемпературных методов изготовления. [c.30]

Из всех известных армирующих материалов борные и углеродные волокна являются одними из наиболее перспективных для упрочнения алюминиевых, магниевых, титановых и других металлических матриц, в связи с тем что предел прочности указанных волокон составляет —350 кгс/мм , а модуль упругости —40 ООО кгс/мм при плотности 1700—2600 кг/м . Это обеспечивает достижение в композиционных материалах весьма высоких значений удельной прочности и удельного модуля упругости. [c.33]

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]

Динамическое горячее прессование. Этот процесс, относящийся к категории импульсных методов формирования и называемый за рубежом процессом формования с применением высоких скоростей и энергий, применялся первоначально для прецизионной ковки металлических слитков в изделия сложной формы. Изготовление композиционных материалов этим методом заключается в диффузионной сварке пакета предварительной заготовки, нагретого до необходимой температуры, в результате кратковременного приложения очень больших давлений. Динамическое горячее прессование предварительных заготовок может осуществляться на ковочных молотах и подобных им установках в специальных пресс-формах или в вакуумированных пакетах. Одна из таких установок, применявшаяся для изготовления композиционного материала на основе титанового сплава Ti—6% А —4%V, упрочненного волокном карбида кремния, описана в работе [223]. Эта пневмомеханическая установка динамического прессования, внешне похожая на молот, имеет значительно более высокий уровень энергии падающих частей. Пуансон в ней прикреплен к раме массой 1 т. Рама, выстреливаемая давлением газа, толкает пуансон в закрытую матрицу. Скорость падения пуансона составляет 132 [c.132]

Композиционные материалы с матрицей из титанового сплава 4911 (Ti—6%А1—4% V) и алюминиевого сплава 6061 и упроч-нителем из волокна борсик получали методом диффузионной сварки 140 [c.140]

Композиционный материал на основе титановых сплавов, упрочненных бериллием, получали методом горячего прессования смеси, состоящей из гранул титановых сплавов Ti—6% А)—4% V, Ti—6% А1—6% V—2% Sn и гранул бериллия диаметром 0,076— 0,25 мм, и последующей экструзии. Полученные выдавливанием прутки композиционных материалов имели предел текучести, равный 131—136 кгс/мм . [c.149]

Однако уже к настоящему времени имеется определенный опыт в изготовлении элементов конструкций как из самих композиционных материалов, так и в сочетании их с алюминиевыми, титановыми сплавами, с использованием методов гибки, подсечки, резки, сверления, а также различных методов соединения пайки, точечной сварки, диффузионной сварки и др. [c.190]

Титановые сплавы находят применение в композиционных материалах с комбинированной матрицей. Так, например, фольгу [c.215]

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ТИТАНОВОГО СПЛАВА Ti —6% А1 4% V, УПРОЧНЕННОГО ВОЛОКНАМИ [210, 217] [c.216]

Рассмотрены вопросы механики разрушения конструкционных материалов при низких температурах. Описаны результаты исследования механических свойств, чувствительности к надрезу, характеристик разрушения ряда алюминиевых, титановых, никелевых сплавов и сталей, а также некоторых композиционных материалов при низких температурах, вплоть до температуры жидкого гелия (4 К). Дана оценка свойств сварных соединений ряда сплавов при низких температурах. [c.4]

Рассмотрение параметров и конструкций некоторых конкретных современных и перспективных авиационных ГТД показывает, что для них характерны высокие значения термодинамических параметров рабочего процесса и большая эффективность работы узлов. В этих ГТД применяются в основном двухвальные конструкции турбокомпрессорной части с высоконагруженными вентиляторными, компрессорными и турбинными ступенями, кольцевые компактные камеры сгорания, охлаждаемые турбины, укороченные форсажные камеры с регулируемыми реактивными соплами. При конструировании двигателей принимаются специальные меры по снижению уровня шума, дымления и выделения загрязняющих веществ. В их конструкции наряду с известными сплавами используются новые жаропрочные эвтектические сплавы на никелевой и кобальтовой основе, новые титановые сплавы, начинают использоваться композиционные материалы. При изготовлении двигателей применяются совершенные и высокопроизводительные технологические процессы. Ресурс двигателей военных самолетов и вертолетов составляет многие сотни часов, а гражданских — многие тысячи часов. Наряду с эксплуатацией двигателей при установленном фиксированном ресурсе начата эксплуатация двигателей по техническому состоянию. [c.185]

Для получения Низкой удельной массы й конструкции двигателя RB.202 применены легкие композиционные материалы, алюминиевые, магниевые и титановые сплавы. Так как двигатель рассчитан на краткосрочную работу в условиях малых высот (до [c.196]

Композиционные алюминиевые сплавы. Волокнистые композиционные материалы получают, армируя алюминиевые сплавы АД1, АДЗЗ борными волокнами (ВКА-1, ВКА-2). Эти материалы используют для изготовления стрингеров, труб. Для композиционных материалов ВКА-1 и ВКА-2 характерны высокие значения циклической прочности. Алюминиевые сплавы, армированные стальной проволокой (КАС-1, КАС-1А, см. табл. 8.6), могут подвергаться гибке, обладают высокой ударной вязкостью и жаропрочностью, большим сопротивлением распространению усталостной трещины и значительной прочностью. Применение накладок (стоп-перов) из материала КАС уменьшает скорость распространения трещины более чем в пять раз по сравнению с накладками из титановых сплавов. [c.191]

Композиционные материалы с титановой матрицей армируют в целях увеличения модуля упругости и повышения рабочих температур. Производство композиционных материалов с титановой матрицей связано с необходимостью нагрева до высоких темпера- [c.308]

Большинство баллонов изготовляют сваркой из штампованных элементов, так что при расчете надо учитывать ослабляющее влияние сварного шва. Материалы, применяемые для емкостей, должны иметь высокую удельную прочность на растяжение. Этим требованиям удовлетворяют высокопрочные стали и титановые сплавы. Недавно баллоны высокого давления стали изготовлять также из композиционных материалов. [c.351]

B. Перспективы разработки композиционных материалов с титановой матрицей. ...........................................333 [c.277]

Первоначально борные волокна применяли для упрочнения титановых сплавов. Интерес, проявленный к титану, объясняется двумя причинами тем, что матрица этого типа позволила бы применить композиционные материалы выше температурного предела, допустимого для материалов с пластиковой матрицей и тем, что титановые сплавы обладают среди обычных конструкционных материалов самым высоким отношением прочности к плотности. Первые [c.277]

Выбор металла открывает большие возможности снижеиня массы изделия. Наибольшая экономия металла может быть получена при использовании прочных и высокопрочных сталей, а также сплавов с высокой удельной прочностью (алюминиевых, титановых). Снижению массы изделия способствует применение более прочных холоднокатаных элементов вместо горячекатаных, а также использование термообработки. Однако повышение прочности металла нередко сопровождается ухудшением его свариваемости или снп-жение.м сопротивления разруше.иио. Поэтому экономия металла за счет повышения его прочности целесообразна только при учете всех этих факторов. Большие перспективы имеет применение композиционных материалов, например двухслойных сталей. [c.6]

Грузовые манипуляторы. Руки грузовых манипуляторов будут состоять, видимо, из двух звеньев каждая и храниться в сложенном виде в грузовом отсеке, откуда будут выдвигаться при необходимости производить разгрузку [3]. Из требований, предъявляемых к рукам , наиболее критичным является жесткость — чтобы ограничить изгиб кроме того, важна способность переносить скручивающие нагрузки и гасить колебания. Композиционные материалы, в первую очередь на основе графита, видимо, идеально подходят для решения этой задачи. Изучается вариант конструкции, состоящей из тонких титановых труб, приваренных к концевым фитингам, и слоев композиционного материала, накладываемых на эти трубы под углами 0 и 45° (предположительно бороэпоксид). Детальная конструктивная проработка будет завершена не ранее 1975 г. [c.122]

Хотя допустимое значение экономии массы (10,2%) обшивок из композиционного материала оказалось нинш заданного (25%), оно представляется достаточным с учетом того, что это была одна из ранних попыток использования композиционных материалов. Пониженные значения экономии массы явились следствием использования титановых прокладок для обеспечения более высокой, чем первоначально предполагалось, прочности и невозможности преодолеть ряд конструктивных ограничений. [c.142]

Стабилизатор самолета Р-14 представляет собой первую серийную деталь из боропластика, использованную в основной конструкции самолета. Выбор материала обшивок определялся массой и стоимостью. Алюминий был исключен из рассмотрения ввиду того, что рабочая температура не превышала 150° С. В конечном итоге был выбран эпоксидный боропластик, а не титан, исходя из обеспечиваемой экономии массы 20% ( 82,5 кг на самолет) и запланированной конкурирующей стоимости материала. Хотя стоимость промышленного титана составляет И—22 дол-лар/кг, значительные потери при механической обработке, достигающие 90%, приводят к увеличению стоимости до уровня —220 доллар/кг. Отходы в производстве деталей из композиционных материалов составляют 7—10%. Конструкция стабилизатора показана на рис. 18. Обшивки выполнены из эпоксидного боропластика, передний и задний лонжероны — из эпоксидного стеклотекстолита. В качестве заполнителя использованы алюминиевые соты. Чтобы избежать снижения прошюсти общивок вследствие концентрации напряжений у болтовых отверстий, весь крепеж на них производился через периферийные титановые элементы. [c.157]

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]

Титан — борное волокно. По сравнению с алюминиевыми и магниевыми материалами изготовление композиционных материалов на основе титана и его сплавов требует применения довольно высоких технологических температур, достигающих 800—1000° С. При этих температурах борное волокно без защитного покрытия активно взаимодействует с титановой матрицей с образованием боридов титана. Само же волокно в результате взаимодействия сильно разупрочняется. В связи с этим борные волокна без покрытий практически не применяют для упрочнения титановых композицрюнных материалов. Для этих целей применяют волокно борсик. Следует отметить, что из-за весьма высокого уровня прочности современных титановых сплавов, достигающего более 140 кгс/мм , и сравнительно малой плотности, равной 4,5 г/см- эффект от упрочнения их борными волокнами не очень велик и более существенным является повышение путем армирования жесткости титановых сплавов. [c.140]

Композиционные материалы из титанового сплава Ti—6% А1— 4% V получили методом диффузионной сварки [101, 218]. Сварку проводили в вакууме при температуре 900° С, давлении 850 кгс/мм в течение 30 мин [101]. При использовании для закрепления волокна связующего, например, на основе полистирола необходимы предварительный нагрев и выдержка при температурах 370—430° С [101]. Для улучшения качества сварки между слоями титанового сплава Ti—6% А1—4% V используют промежуточный слой из гидрида титана TiHj, позволяющего снизить температуру сварки до 760° С. [c.140]

Титан и титановые сплавы находят применение в качестве второй составляющей матрицы в композиционных материалах алюминий — борное волокно. В этих материалах титан, добавленный в виде слоев фольги в алюминиевую матрицу, значительно повышает прочность в поперечном направлении и сдвиговые характеристики боралюминиевого материала. При этом слои титана вводят таким образом, чтобы они были изолированы от борного волокна слоями алюминия. Это позволяет снизить температуру диффузионной сварки и предохранить борные волокна от взаимодействия с титаном, а значит и от разупрочнения. [c.140]

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]

Армирование алюминиевых, магниевых и титановых сплавов непрерывными тугоплавкими волокнами бора, карбида кремния, диборида титана и оксида алюминия значительно повышает жаропрочность. Особенностью композиционных материалов является малая Kopo T j разупрочнения во времени (рис. 198, а) в повышением температуры. [c.425]

Клеи на основе гетероциклических полимеров. Полибензимид-азольные и полиимидные клеи обладают прочностью, высокой стойкостью к термической, термоокислительной и радиационной деструкции, химически стойки. Клеевые соединения могут работать в течение сотен часов при температуре 300 °С, а также при криогенных температурах. Полибензимидазольный клей выпускают под маркой ПБИ-1К, полиимидный — СП-6. Этими клеями можно склеивать коррозионно-стойкие стали, титановые сплавы, стеклопластики и различные композиционные материалы. [c.499]

Композиционные материалы с титановой матрицей армируют с целью увеличения модуля упругости и повышения рабочих температур. Производство композиционных материалов с титановой матрицей связано с необходимостью нагрева до высоких температур, что резко активизирует способность матрицы к газопоглощению и взаимодействию со многими упрочните-лями (бором, карбидом кремния, оксидом алюминия и др.). [c.278]

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]

Композиционные материалы с титановой матрицей являются перспективными жаропрочными материалами для авиакосмической техники и найдут применение в новых конструкциях реактивных двигателей, где возникает необходимость в материалах, вьщерживающих температуру эксплуатации до 800 °С. Использование композиционного материала позволяет значительно снизить массу конструкции, что крайне необходимо двд аэрокосмической техники. В настоящее время ведутся исследования по созданию из КМ деталей компрессора, например лопаток, турбин и др. К материалу матрицы жаропрочного КМ предъявляются следующие требования значительное сопротивление окислению, высокая прочность при повышенных температурах, удовлетворительная пластичность при комнатной температуре. Между материалом волокон и матрицей не должно происходить химического взаимодействия при повышенных температурах. В качестве матрицы жаропрочных КМ могут быть использованы псев-до-а-титановые сплавы, например сплав IMI834. В качестве упрочните-ля выступают волокна Si . Сплав IMI834, упрочненный волокнами Si (S S-6), предназначен для эксплуатации при температурах до 550 °С. При производстве данных КМ используются технологии магнетронного распыления и горячее изостатическое прессование. Для предотвращения химического взаимодействия при повышенной температуре волокна и матрицы используются защитные покрытия волокон и метод фазовой [c.202]

По данным Лейчтера [21], у разных слоистых материалов из мартенситно-стареющей стали и титанового сплава Ti — 5% А1—2,5% Sn возможно увеличение энергии разрушения при испытании по Шарпи на 100% (рис. 22). Кауфман [20] наблюдал аналогичное увеличение показателя /fi со 120 до 260 кгсмм /== в композиционных материалах из алюминиевого сплава, в которых в качестве связующего вещества использовали эпоксидную смолу. [c.69]

ПОПЫТКИ упрочнить титан оказались безуспешными из-за его высокой реакционной способности, приводившей к сильному взаимодействию металла с бором, а также с другими волокнами. Внимание было переключено на алюминий как на матрицу для борных волокон, при этом были получены обнадеяшвающие результаты, а интерес к титану ослаб. Однако в связи с медленным решением проблем совместимости интерес к композиционным материалам с титановой матрицей возобновился. Были установлены причины ухудшения свойств, вызванного несовместимостью. В связи с этим научные представления о композиционных материалах с титановой матрицей, по-видимому, более обоснованы, чем для большинства других матриц и систем. [c.278]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...