Материалы композитные металлические

Роль поверхности раздела в композитных материалах с металлической матрицей интенсивно изучалась как в научном, так и в технологическом плане лишь в последнее время. Представления о поверхности раздела развивались неравномерно в различных направлениях в данном томе рассмотрены лишь те области, где накоплено достаточно данных. Некоторые важные вопросы —такие, как влияние поверхности раздела на усталость и ползучесть,— совсем не обсуждаются. Более того, ограниченность сведений не позволила завершить книгу формулировкой требований к идеальной поверхности раздела. Тем не менее, редактор считает необходимым провести в первой главе совместное обсуждение ряда вопросов, каждому из которых посвящен самостоятельный раздел книги. Эта глава состоит из краткого введения и обзора предмета в целом. Хотя обзор имеет характер скорее обобщающий, чем специализированный, читатель, впервые обращающийся к данной области, возможно, захочет вернуться к нему после знакомства с отдельными главами. [c.11]

Проблемы, связанные с состоянием поверхности раздела, свойственны не только композитам с металлической матрицей. Для улучшения состояния поверхности раздела в стеклопластиках стеклянные волокна подвергают аппретированию. Известно, что оптимальное аппретирование является нелегким компромиссом между рядом требований, таких, как защита отдельных нитей от механических повреждений, хорошая связь стекла с полимером, сохранение этой связи в условиях эксплуатации, особенно в присутствии влаги. Оптимизация состояния поверхности раздела в композитных материалах с металлической матрицей требует, по-видимому, аналогичных компромиссных решений. Требования к поверхности раздела в металлических композитных материалах не менее жестки, чем для стеклопластиков. Так, уже упоминалась химическая несовместимость многих сочетаний матрица — волокно вследствие как недостаточной, так и излишней реакционной способности (в первом случае имеются в виду системы, где механическая связь компонентов не достигается из-за отсутствия соот- [c.12]

Применять сплавы, плавящиеся ниже 1400 °С, при 1100 °С и выше, т.е. при температуре, превышающей 80% абсолютной температуры плавления сплава Да, это время наступило. Используя композитные материалы с металлической матрицей, можно достичь и большей доли температуры плавления. [c.13]

Композитные материалы на металлической основе [c.175]

При использовании нефтяных пеков или композитных нефтяных продуктов в качестве макроскопических модельных систем для изучения микроструктуры в металлических материалах необходимо учитывать эту особенность масштабных переходов. [c.209]

Быстро растущий в последнее время интерес к поверхностям раздела станет понятным, если проследить историю развития композитов с металлической матрицей. Ранние работы по композитным материалам были направлены на выявление принципов, определяющих их эксплуатационные характеристики. Для этой цели, были удобны простые модельные системы. При выборе модельных систем руководствовались в основном совместимостью упрочните-ля и матрицы модельные системы состояли из матриц (нанример,. серебра или меди), химически малоактивных но отношению к упрочнителям (например, вольфраму или окиси алюминия). Хотя в этих работах и признавалась важная роль поверхностей раздела, модельные системы позволяли сравнительно легко получать тип поверхности, обеспечивающий необходимую передачу нагрузки от одного компонента композита к другому. В системах, представляющих большой практический интерес, матрицами служат обычные конструкционные материалы, такие, как алюминий, титан,, железо, никель они обладают большими реакционной способностью и прочностью, чем матрицы модельных систем. Повышенная реакционная способность затрудняет управление состоянием поверхности раздела, а для передачи больших нагрузок требуется более высокая прочность этой поверхности. Таким образом, состояние поверхности раздела становилось все более важным фактором по мере того, как интересы исследователей перемещались от модельных систем к перспективным инженерным материалам. [c.12]

Для оценки влияния поверхности раздела на механические свойства рассмотрены результаты аналитических и экспериментальных исследований композитов с металлической матрицей. Для конструкционных композитных материалов наиболее важными являются следующие свойства модуль упругости, пределы текучести и прочности, характеристики микродеформации, ползучести и усталости. Поверхность раздела наиболее полно определяют структура, стабильность и прочность связи. Для оценки прочности связи и эффективности передачи нагрузки полезно простое правило смеси при этом необходимо, однако, учитывать все допущения и ограничения такого подхода. [c.263]

Кроме жаропрочных металлических сплавов к жаропрочным относятся и тугоплавкие керамические материалы — бориды, карбиды, нитриды, окислы, а также жаропрочные композитные материалы. [c.333]

Применение новых материалов. Повышение прочности материалов в деталях машин ограничивается чувствительностью материалов к концентрации напряжений и повышением склонности к хрупким разрушениям. Поэтому большие перспективы имеют волокнистые металлические (так называемые композитные) материалы. Они представляют собой композиции из высокопрочных волокон в мягкой основе (матрице). Основную нагрузку воспринимают волокна, а матрица обеспечивает равномерное распределение нагрузки между волокнами. [c.64]

В настоящее время в качестве амортизаторов используются разнообразные устройства из резиноподобных и композитных материалов, металлические пружины, пневматические, гидравлические и другие устройства [45, 81, 127, 250, 253, 375, 384]. Выбор тина амортизаторов для данной машины часто определяется не столько их виброизоляцией, сколько технологическими п эксплуатационными требованиями. Одним из основных таких требований является максимально допустимая просадка (статическое отклонение) машины. Она определяет жесткость амортизации и первую собственную частоту, а следовательно, и предельные возможности виброизоляции на низких частотах. Зачастую она предопределяет и тип амортизаторов. Так, для просадок от 25 до 250 мм [c.232]

Металлопластами называют композитные, в основном листовые материалы, состоящие из металлической основы и неметаллического покрытия, например фольгированные ди- [c.65]

В обычном смысле понятие композитный материал трактуется как макроскопически однородная комбинация двух или нескольких материалов (т. е. волокна одного жесткого материала помещаются равномерно и с ориентацией в одном направлении в матрицу из другого материала). Примером таких композитных систем (рис. 2.14) являются сочетания волокон бора с матрицей из алюминия или титана (композиты с металлическими матрицами), или углеродных волокон с матрицей из ком- [c.84]

Отсюда можно определить ег и г 2, где е2 = Е2/Еи —модуль Юнга металла балки, /12 = Я2/Я1, Яг — толщина слоя демпфирующего материала, Н — толщина металлической балки, рг = = Р2/Р1, р2 —плотность демпфирующего материала, pi —плотность материала балки, т] — коэффициент потерь в композитной балке при п-й форме колебаний, TI2 — коэффициент потерь в демпфирующем материале, (Ои — п-я круговая частота колебаний металлической балки, Шп — п-я круговая частота колебаний композитной балки. [c.320]

Коэффициент потерь для металлических балок считается равным нулю. Как правило, это предположение является вполне оправданным, поскольку сталь и алюминий имеют коэффициенты потерь, не превышающие 0,001, что значительно меньше соответствующего значения для композитной демпфированной балки. Это обстоятельство следует принимать во внимание в случаях, когда используются балки из иных материалов, таких, как пластик или компаунд. [c.324]

При лазерной резке в режиме испарения материал нагревается до температуры кипения, а его удаление происходит под давлением, возникающим в парокапельной фазе. Этот способ отличается наибольшими удельными энергозатратами, но эффективен при разделении неметаллов, а также металлических материалов малых толщин. Его осуществляют в основном с помощью твердотельных импульсных лазеров. Например, при разделении труднообрабатываемых материалов, таких как алюминий, керамика, композитные материалы, применение твердотельного лазера существенно повышает эффективность по сравнению с резкой этих материалов в режиме плавления и удаления расплава СОг-лазером мощностью до 5 кВт. [c.252]

Повышение конструкционной прочности технических систем и сооружений предполагает высокий уровень прочностных показателей не только отдельно взятого материала, но и всей совокупности материалов, используемых в изделии. Основными становятся характеристики материала в составе конструкции, обеспечивающие оптимальные показатели прочности и ресурса. Например, при создании напряженных конструкций и аппаратов химических производств, работающих в различных агрессивных средах при высоких рабочих давлениях с высоким тепломассообменом, применяются так называемые композитные конструкции, использующие сочетания высокопрочных сталей с другими металлическими материалами. При разработке подобных конструкций и их изготовлении ключевыми являются проблемы выбора материалов, учет различия их свойств и структуры, а также условия изготовления самой конструкции (режимы термической обработки (ТО), сварки и т.п.). Различия свойств используемых материалов в процессе изготовления при совместной ТО могут привести к возникновению термических напряжений, снижению конструкционной прочности, изменению размеров конструкций, а также структуры и коррозионной стойкости отдельных материалов. [c.159]

В п. 5.4.1 рассматриваются композиты, образованные сферическими и пластинчатыми частицами. Главными представителями пористых случайно — неоднородных композитных сред со сферическими частицами являются полимербетоны, некоторые виды керамик [53], пористых материалов на основе металлических порошков [148]. [c.191]

Область применения композитных материалов на полимерной основе постоянно расширяется. Конструкции из полимерных композитов используются в качестве несущих элементов и деталей машин, летательных аппаратов, водных и наземных транспортных средств, протезирующих систем, продолжается внедрение полимерных материалов в строительство и мелиорацию. Важное место занимают они среди конструкционных материалов новых видов техники. Постепенное вытеснение полимерными композитами классических конструкционных материалов (древесины, сталей, металлических сплавов и обычных видов керамики) обусловлено сочетанием в них целого ряда практически важных качеств. Во-первых, это высокие удельные значения деформативных и прочностных характеристик, реализованные в таких широко известных современных композиционных материалах на полимерной основе, как стекло-, угле-, боро- и органопластики. Во-вторых, химическая и коррозионная стойкость, а также широкий спектр электрофизических и тепловых свойств полимерных композитов. В-третьих, их высокая экономическая эффективность как материалов, производимых из дешевых видов сырья. Наконец, высокая технологичность полимерных композитов при применении их в габаритных изделиях различных геометрических форм. По совокупности всех этих показателей композиционные материалы на полимерной основе успешно конкурируют с классическими конструкционными материалами. [c.8]

Наряду с этими исследованиями было установлено, что во многих случаях полному разрушению тела предшествует длительное устойчивое развитие трещины [108], причем величина этого периода может составлять значительную часть долговечности тела, особенно если в теле имеются начальные дефекты в виде трещин или иных концентратов напряжений. Такой вид длительного разрушения особенно характерен для полимеров и композитных материалов на их основе, а также металлических материалов при высоких температурах. Причиной медленного роста трещин обычно являются ползучесть материала н накопление рассеянных повреждений. Отметим, что в механике разрушения исследование медленного роста трещин начали проводить сравнительно недавно. [c.7]

Введение. Потеря устойчивости в структуре волокнистых и слоистых материалов является основным механизмом разрушения композитных материалов при сжатии. Сжимаюш,ие напряжения в структуре композитных материалов возникают при эксплуатационных нагрузках и в технологических процессах создания композитных материалов. Так, технологические сжимаюш,ие напряжения возникают при создании композитных материалов, когда в качестве матрицы применяется эпоксидная или другая смола. В этом случае производят полимеризацию при определенной температуре, и затем материал (смола совместно с волокнами) остывает до комнатной температуры при этом за счет разности коэффициентов теплового расширения возникают сжимаюш,ие напряжения, которые действуют на волокна. Аналогичные процессы происходят и при создании композитов с металлической (обычно алюминиевой) матрицей. Обычно волокна имеют жесткость на один-два порядка больше по сравнению с жесткостью матрицы при повышенных температурах, характерных для технологических процессов, жесткость матрицы еш,е уменьшается на один-два порядка. Таким образом, представляется актуальным исследование неустойчивости в структуре волокнистых и слоистых композитов, когда жесткость волокон превосходит жесткость матрицы на несколько порядков. [c.331]

Преимущественная область применения методов и техники СВЧ - это контроль полуфабрикатов, изделий и конструкций из диэлектрических, композитных, ферритовых и полупроводниковых материалов. При контроле объектов из различных металлов и сплавов радиоволны могут использоваться только для измерения геометрических размеров, так как от металлических структур радиоволны полностью отражаются. Поэтому измерение толщины металлических листов, проката, лент возможно только при двухстороннем расположении измерительных преобразователей. [c.420]

Дерево, композитные материалы до 200 Локальные металлические включения Кабель, провод из А1, Си от 20 X (1-2) от 0,2 Рентгеновский Тепловой Оптический [c.630]

В докладе на симпозиуме Американского института горных и металлургических инженеров, посвященном композитным материалам с металлической матрицей, Бэрт и Линч [8] назвали совместимость волокна и матрицы проблемой, определяющей развитие технологии указанных композитов. Хотя авторы рассматривали как физико-химические, так и механические аспекты совместимости, отмечалось, что главные трудности связаны с разупрочнением при химическом взаимодействии. В качестве возможных путей решения проблемы были предложены следующие три направления работ [c.28]

Композитные металлические материалы. Эти материалы представляют собой композиции из высокопрочных волокон (непрерывных волокон бора или углерода, нитевидных кристаллов А1зОз, 31зК4, 81С или тонкой проволоки из прочных нержавеющих сталей) и основы (матрицы) из мягких металлов, в частности алюминия. Композитные материалы могут превысить по своей прочности обычные конструкционные во много раз и являются материалами будущего ввиду а) высокой прочности материалов в малых сечениях б) возможности использования нитевидных кристаллов (усов) с прочностью, близкой к теоретической [c.43]

Единственный реальный способ пспользовання нитевидных кристаллов — это создание композитных материалов, состоящих из усов, ориентированно уложенных в металлической (напрп.мер, алюминиевой) или пластмассовой матрице. Если усы имеют длину, достаточную для прочного сцепления с матрицей по боковой поверхности усов, то удается в значительной мере использовать их прочность. Прочность композитных материалов, содержащих по массе 40-50% усов, в направлении вдоль сов составляет лрн-.мерно 30% прочности усов. Так, композиция из сапфирных усов (Л),Оз) и металлического алюмивия имеет прочность па растяжение 500-600 кгс/.ммь [c.174]

ОДНОГО И ТОГО же материала можно говорить не о постоянной характеристике, а о ее статистическом распределении. Если модуль упругости и предел текучести меняются в узких пределах и расчет по средним значениям достаточно достоверен, то прочность хрупких материалов и их структурных составляющих должна рассматриваться как случайная величина и отвлечься от ее статистического характера принципиально невозможно. Именно статистическая теория позволяет объяснить и оценить количественно так называемый масштабный эффект прочность большого изделия всегда оказывается меньше, чем прочность малой его модели (после пропорционального перерасчета, конечно). Изложение современных статистических теорий прочности заняло бы слишком много места, однако некоторые сведения нам представлялось необходимым сообщить. Эти сведения особенно существенны для понимания природы прочности современных композитных материалов, состоящих из полимерной или металлической матрицы, армированной угольным, борным илп иным высокопрочным волокном. Разброс свойств армирующих волокон довольно велик и для нопимания того, в какой мере эти свойства могут быть реализованы в композите, необходимо некоторое представление о статистической природе его прочности. Именно поэтому изложение элементов статистической теории будет дано ниже, в гл. 20. [c.654]

В последние десятилетия наряду с традиционными материалами появились новые искусственные материалы — так называемые композиты. Строго говоря, термин композитный материал или композит следовало бы относить ко всем гетерогенным материалам, состоящим из двух или большего числа фаз. Сюда относятся практически все сплавы, применяемые для изготовления элементов конструкций, несущих нагрузку. Соединение хаотически ориентированных зерен пластичного металла и второй более прочной, но хрупкой фазы позволяет в известной мере регулировать свойства конечного продукта, т. е. получать материал с необходимой прочностью и достаточной пластичностью. Усилиями металлургов созданы прочные сплавы на основе железа, алюминия, титана, содержащие различные. тегирующие добавки. Достигнутый к настоящему времени предел прочности составляет примерно 150 кгс/мм для сталей, 50 кгс/мм для алюминиевых сплавов, 100 кгс/мм для титановых сплавов. Эти цифры относятся к материалам, из которых можно путем механической обработки получать изделия разнообразной формы. Теоретический предел прочности атомной решетки металла, представляющий собою верхнюю границу того, к чему можно в идеале стремиться, по разным моделям оценивается по-разному, в среднем это 1/10—1/15 от модуля упругости материала. Так, для железа теоретическая прочность оценивается значением примерно 1400 кгс/мм что в десять раз выше названной для сплава на железной основе цифры. В настоящее время существуют способы получепия тонкой металлической проволоки или ленты с прочностью порядка 400—500 кгс/мм , что составляет около одной трети теоретической прочности. Однако применение таких проволок пли лент в конструктивных элементах неизбежным образом ограничено. [c.683]

Преимущественная область применения методов и техники СВЧ — это контроль полуфабрикатов, изделий и конструкций из диэлектрических, композитных, ферритовых и полупроводниковых материалов, в которых радиоволны распространяются. От металлических структур радиоволны полностью отражаются, поэтому их применение возможно только для контроля геометрических параметров и поверхностных дефектов, а в случае толщиноме-трии металлических лент, листов, проката требуется двустороннее располо- [c.205]

Стабильность поверхности раздела является одним из основных требований к металлическим композитным материалам. Перспективность композитов во многом определяется степенью выполнения этого требования. Металлические композитные материалы наиболее перспективны для применения при высоких температурах, при которых полимерные композиты нестабильны, а удовле- творить техническим требованиям могут лишь те материалы, которые стабильны сотни, а лучше тысячи часов. [c.89]

Теоретическому анализу процесса ползучести композитных материалов был посвящен ряд работ. Для расчета ползучести металлических композитов с непрерывными волокнами в модели Мак-Дэйнелса др. [56] использовано правило смеси и сделаны следующие предположения [c.236]

Композитные материалы выполняют а) с непрерывными однонаправленными волокнами, б) с дискретными однонаправленными волокнами, в) армированные тонкой проволокой, г) армированные сеткой и, наконец, д) в виде фелт-металла, т. е. металлического войлока. [c.65]

Образование резинотехнических деталей основано на естественном (адге-знойном) соединении резины с металлом. Полученные композитные детали сочетают полезные свойства двух материалов. Металлическая основа обеспечивает необходимую прочность и жесткость изделия, а резиновая часть защищает металл от воздействия химически активных и абразивных сред, кавитации, эрозии и выполняет амортизирующие, антифрикционные и другие функции. В целях лучшего сцепления резины с металлом применяют различные прослойки например, сталь предварительно латунируют, покрывают эбонитом и другими адгезионными прослойками, имеющие повышенную адгезию к металлу и различным видам резины. [c.294]

Установлено, что в металлических относительно длинных балках перемещением vq можно пренебречь по сравнению с прогибом V. Однако в тонкостенных балках (например, двутавровых) величина vq достигает 10...20% и более от D. В балках из композитных материалов перемещения Vq к V — одного порядкз. Это происходит потому, что для таких материалов модуль упругости Е намного больше модуля сдвига G. Первый определяется жестким материалом волокон наполнителя, второй — значительно более податливым материалом матрицы. Сходная ситуация наблюдается в трехслойных панелях. Последние изготавливаются по следующей технологии между двумя жесткими листами вклеивается слой податливого наполнителя. [c.208]

Чугун является своеобразным композитным материалом, механические и эксплуатационные свойства которого Зависят от характеристик металлической основы (прочность, пластичность, твердость и др.), а также формы, размеров, количества и распределения Графитовых включений. При этом решающее зиачеиие в ряде случаев Имеет либо графит, либо металлическая основа. Наиример, модуль упругости чугуна в решающей степени Зависит от формы и величины графитовых включений, а твердость в основном определяется свойствами металлическом основы. Такие свойства, как временное сопротивление разрыву, ударная вязкость, длительная проч-иость, зависят как от свойств металли-еской основы, так и от формы или [c.69]

Композиционные материалы (КМ). Самым распространенным композитным материалом является железобетон, широко используемый в строительстве. В нем металлические стержни являются армирующими наполнителями, а бетон связующим компонентом - матрицей. В машиностроении используются композиционные материалы, в которых связующими компонентами являются металлы (МКМ), керамика (ККМ), полимеры (ПКМ). В данном разделе рассмотрены вопросы сварки МКМ. В качестве наполнителей в металлических композитах используют сплавы алюминия, магния, меди, никеля, тит)ана и т.д. В качестве армирующих материалов - высокопрочные материалы углеродные, борные, карбидокремниевые волокна, нитевидные кристаллы, металлическую проволоку. Армирующие материалы в композитах находятся в виде частиц различной дисперсности (дисперсионно-упрочненные ДУКМ), волокон длинной или короткой резки или слоев (рис. 15.1). [c.547]

Резинометаллические элементы из отовляют разными способами. При одном из них соединение резины с металлическими слоями происходит в процессе вулканизации изделий в пресс-форме, при другом — путем склеивания. Для армирующих слоев чаще всего используют металл — сталь, титан, латунь и Т.Д., в последнее время стали применять различные композитные материалы— стеклопластики, углепластики,органопластики и другие. [c.10]

Соединения, аналогичные рассмотренному, применяются и для пристыковки законцовон и тонкостенным композитным трубам малого диаметра. Трубы, обычно изготавливаемые намоткой тканого или ленточного препрега, соединяются с металлическими законцовками с помощью кольцевых слоев, материалом которых могут быть пропитанные связующие нити, жгуты или ленты. После отверждения собранной таким образом заготовки образуется достаточно прочное соединение металлического элемента с трубой. [c.498]

Уплотнения деталей, движущихся возвратно-поступательно, разделяют по принципу их действия на контактные (сальники, манжеты, кольца, клапаны) и на бесконтактные упругие деформируемые (сильфонные, мембранные), а также щелевые (рис. 2.13.50). По материалам уплотнительных поверхностей их разделяют на металлические (стальные, чугунные, бронзовые и др.) и неметаллические (резиновые, пластмассовые, асбополимерные, графитные, керамические, композитные). [c.517]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...