Алюминий — бор покрытый нитридом бора

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]

Ранее [219] говорилось о методе изготовления ленты из борного волокна, покрытого нитридом бора и пропитанного расплавленным алюминием. Такая лента в дальнейшем может применяться в качестве предварительной заготовки при получении композиционного материала методом диффузионной сварки. К такого же рода полуфабрикатам относятся одиночные волокна или пучки из нескольких волокон, полученные пропиткой расплавленным матричным металлом. В качестве примера таких заготовок можно привести кварцевые волокна, пропитанные алюминием [121], волокна бора, пропитанные алюминием [97]. [c.125]

В качестве полуфабриката для диффузионной сварки можно использовать ленты из борного волокна, покрытые нитридом бора и пропитанные расплавленным алюминием. Для получения прочности композита, соответствующей правилу аддитивности, необходима надежная механическая связь на границе раздела. Выполнение этого условия обеспечивает в эксплуатации материала передачу нагрузки от матрицы к волокну. Вместе с тем компоненты композиционного материала, как правило, взаимодействуют между собой. Диффузионные процессы уменьшают прочность упрочняющей фазы и в большинстве случаев приводят к образованию интерметаллидной прослойки в контакте волокна с матрицей. При достижении ширины интерметаллидной зоны 0,5—2,0 мкм композит перестает существовать. Под нагрузкой матрица не передает напряжение на волокно, идет разрушение интерметаллидов, образование и развитие трещин в волокне. Образование твердых растворов еще не приводит к коренному ухудшению свойств, С целью повышения жаропрочности и срока службы композиционных материалов на волокна наносят барьерные диффузионные покрытия. Покрытия могут исключать или значительно замедлять процессы взаимодействия материалов волокна и матрицы. Метод нанесения покрытия должен обеспечивать хорошую связь с волок-но 1, равномерную толщину покрытия и исключать пористость последнего. Другим способом подавления образования нежелательных фаз на поверхности раздела является использование в качестве матрицы сплавов, имеющих пониженную реакционную способность с упрочняющим материалом. С термодинамических позиций необходимо добиваться минимальной разности химических потенциалов компонентов композита. [c.214]

Особое место в рассматриваемом классе соединений занимают нитриды бора и алюминия, которые в сравнении с карбидами обладают большими частотами собственных колебаний. Таким образом, по данному критерию из группы соединений XY в качестве покрытий с высокой излучательной способностью могут быть использованы карбиды и нитриды бора и алюминия. Наилучшим ионом Y является углерод. Для выбора иона X воспользуемся выражением (3-1), из которого следует, что при постоянной величине массы иона Y частоты собственных колебаний будут большие у ионов X с меньшей массой, т. е. у кремния, скандия и титана. По поводу карбида скандия укажем, что он легко подвергается гидролизу, что является значительным недостатком при использовании его в качестве покрытия. [c.77]

Рост зоны взаимодействия ограничивают с помощью ряда способов выбирая матрицу с крайне низким содержанием легирующих элементов, участвующих в реакции, что приводит к ее быстрому прекращению (например, матрица Ni —0,01% Ti, контактирующая с окисью алюминия [36]) уменьшая скорость диффузионного переноса путем контроля концентрации вакансий в продукте реакции [33] выводя один из растворенных в матрице элементов из области, расположенной перед фронтом распространения реакции [6]. Еще один подход связан с разработкой покрытий, переводящих систему из третьего класса в первый, например, защита бора нитридом бора, позволяющая получать композит путем пропитки расплавленным алюминием [9]. [c.29]

В результате многочисленных исследований/были созданы устойчивые барьерные покрытия на борном волокне, совместимые с алюминием и его сплавами. Покрытия Si толщиной 6-—8 мкм обеспечивают защиту борного волокна от взаимодействия с жидким и твердым алюминием. Еще большей стабильностью в расплаве алюминия обладают покрытия из нитрида бора BN. Борные волокна с покрытием BN можно заливать при температурах до 800° С, и после нескольких минут контакта с расплавом не происходит их разупрочнения. Однако композиционный материал А1—B/BN имеет низкую сдвиговую и поперечную прочность в силу слабой связи между компонентами. [c.71]

В качестве армирующих элементов слоистых и волокнистых композиционных материалов с металлической матрицей применяются волокна из углерода, бора, карбида кремния, оксида алюминия, высокопрочной стальной проволоки (сетки), бериллиевой, вольфрамовой и других проволок. Для обеспечения химической стойкости в расплаве матрицы и сцепления волокна с матрицей применяют защитные барьерные покрытия на волокнах из карбидов кремния, титана, циркония, гафния, бора, из нитридов и окислов этих и других элементов. При этом получается сложная многокомпонентная система матрица — переходный слой продуктов химического воздействия матрицы с барьерным покрытием — слой волокна. Механические свойства за счет армирования повышаются в 1,5—3 раза (удельные в 2—5 раз) в зависимости от объемной доли и способа введения армирующих волокон. [c.78]

В работе исследовались условия нанесения на графит покрытий из карбидов титана, циркония, ниобия, карбонитрида бора и нитрида алюминия. [c.55]

Основная проблема при армировании алюминия волокнами бора — предотвращение взаимодействия бора с алюминием. Поэтому промышленный композиционный материал (ВКА-1), содержащий 50% волокон бора, был получен диффузионной сваркой пакета, составленного из чередующихся листов алюминиевой фольга с закрепленными на них слоями борных волокон. Покрытие борного волокна нитридом бора или карбидом кремния (волокно борсик) снижает его взаимодействие с алюминиевой матрицей даже в расплавленном состоянии. В этом случае открывается возможность получения композиционного материала жидкофазными методами. [c.276]

Отличительной особенностью двухслойных сверхтвердых композиционных материалов является резкое различие физикомеханических свойств напыленного рабочего слоя и металлической основы детали. Б результате этого при шлифовании из-за растрескивания и расслаивания покрытия высок процент брака. Как указывает И. Н. Пыжиков (см. его диссертационную работу, Саратовский политехи, ин-т), шлифование по упругой схеме позволяет снизить брак и повысить производительность обработки в три-пять раз. Им установлено, что интенсивность расслаивания и растрескивания покрытий на основе оксида алюминия, алмаза, нитрида бора, карбонитрида титана и других зависит от давления и градиента температур в зоне контакта со шлифовальным инструментом. Максимально допустимое давление в зоне контакта должно быть в пределах 2—5 МПа. Выходные параметры процесса шлифования покрытий во времени изменяются скачкообразно. Процесс стабилизируется выбором оптимальной поперечной подачи. [c.151]

Наиболее стойкими к расплавленному алюминию являются карбиды металлов IV—VI групп периодической таблицы, а также их бориды, нитриды, силициды. В описании патента [159] предложен испаритель высокой производительности, в котором расположено одно или несколько колец, изготовленных из борида титана и покрытых тонкой проводящей пленкой металла, являющейся нагревательным элементом. Нагреватель располагают под испарителем, представляющим собой диск толщиной 15 и диаметром 50 мм из теплопроводного тугоплавкого материала (например, из нитрида бора). Диск насажен на ось, проходящую через центральное отверстие нагревательных элементов, и может вращаться с помощью электродвигателя (1—3 с ). Рабочая температура диска при испарении алюминия 1400° С. Испаряемый материал в виде проволоки диаметром 1 мм подается со скоростью 3 м/мин под углом 45° к плоскости диска-испарителя. Точка соприкосновения проволоки с диском находится на середине расстояния между центром и краем диска. От нагревательных элементов проволока расплавляется, и при вращении диска образуется жидкое кольцо алюминия, которое под действием центробежных сил стремится к периферийным участкам, расширяется и испаряется. Производительность испарителя до 500 г алюминия в час. Можно так отрегулировать скорость подачи проволоки, что будет происходить полное испарение жидкого алюминия за то время, пока точка соприкосновения проволока— диск опишет круг. [c.48]

Кроме карбидов и нитридов титана, перспективными соединениями для покрытий являются бориды и нитриды кремния и бора, оксиды алюминия, циркония, хрома, а также алюминиды металлов. К настоящему времени разработаны покрытия сложного состава по типу (Ti- r) N и (Ti-Mo)-N. Однако обеспечение прочностных характеристик таких композиций требует более строгого соблюдения назначенных режимов ионно-плазменной обработки для получения двухфазной структуры нитридов металлов с составом, близким к стехиометрическому составу [92]. Недостаток указанных покрытий - их повышенная хрупкость. Устранение данного недостатка в определенной степени воз- [c.247]

Хорошими диэлектрическими характеристиками обладают окислы алюминия, магния, бериллия, нитриды алюминия, бора, кремния и т. д. У электроизоляционных покрытий пробойная напряженность при прочих равных условиях максимальна при минимальной пористости. На электрическую прочность оказывают влияние также характер распределения пор по размерам, метод и технология напыления, чистота исходного порошка, температура и др. [15, 16, 61 117, 136]. Кроме того, покрытия обладают большей дефектностью структуры и повышенным содержанием примесей в сравнений с компактным материалом, что также отрицательно сказывается на уровне электрической прочности [136]. Полагают, что величина напряженности пробоя и ар и толщина керамического электроизоляционного покрытия б связаны зависимостью [61 ] [c.85]

Большое значение имеет также избирательное образование определенных фаз в насыщаемой поверхности. Хотя возможные фазы и хорошо известны, что в общем, как упоминалось, облегчает своеобразное прогнозирование состава насыщенных слоев и выбор насыщающего агента, однако образование именно требуемых фаз делает часто решение таких задач нелегким. Если в системах металлов и неметаллов с углеродом, а также с азотом образуется ограниченное число существенно отличных по свойствам и поэтому легче поддающихся избирательному образованию фаз, то в случае насыщения бором, кремнием, алюминием, бериллием следует считаться с возможностью образования при насыщении большого числа фаз, также с существенно отличными свойствами, но близкими между собой по составам и условиям образования. Поэтому для термодиффузионных покрытий в традиционной химико-термической обработке и используют в первую очередь нанесение карбидных и нитридных покрытий. Однако и в этом случае превращения в поверхностных слоях настолько сложны, а представления о природе сложных карбидов и нитридов столь ограниченны, что исследования в этой области привлекают внимание специалистов по химико-термической обработке. Следует также учесть, что многие карбиды и нитриды обладают широкими областями гомогенности, в пределах которых происходит технически вполне ощутимое изменение свойств. [c.8]

Снайд [35] изучал совместимость изготовленных им волокон диборида титана с титаном. Совместимость в данной системе оказалась существенно выше, чем в системе титан —бор, однако в дальнейшем это направление не развивалось под действием ряда факторов. Главный из них — низкая прочность и высокая плотность волокон диборида титана. Поэтому основное внимание стали уделять второму и третьему из перечисленных выше направлений. Разработка покрытий, особенно для высокотемпературных применений, связана с трудностями, поскольку при наличии покрытия вместо одной поверхности раздела появляются две. Однако удачный выбор покрытия, совместимого с упрочнителем, позволяет свести проблему совместимости матрицы с волокном к совместимости матрицы с покрытием. С этой точки зрения волокна бора с покрытием из карбида кремния (торговое наименование борсик ) должны взаимодействовать с титаном так же, как карбид кремния. Значит, поверхность раздела должна удовлетворять тем же гЬизико-химическим требованиям, и в дальнейшем обсуждение может быть ограничено характеристиками композитных систем либо типа матрица — покрытие, либо типа матрица — волокно. В табл. 1 есть примеры системы, в которой волокно защищено покрытием (алюминий — бор, покрытый нитридом бора), и системы, в которой, как полагают, покрытие взаимодействует с матрицей так же, как волокно (система алюминий — карбид кремния, характеризующая поведение системы алюминий — бор, покрытый карбидом кремния). [c.28]

В одной из серий опытов в качестве анодов применяли графи-тированные электроды, которые отличались от используемых тем, что все поверхности их, кроме фронтальной, т. е. обращенной к катоду, были покрыты нитридом бора Исследуемые хлоридные расплавы готовили сплавлением химически чистых безводных хлоридов Na, К, Li, Са и насыщением их при температуре 700° С парообразным трихлоридом алюминия. Последний получали двумя способами — исларением при температуре 250° С безводного три-хлорида алюминия марки о. ч. и хлорированием при 450° С алюминия марки А 995 хлором, который получали электролизом хлорида свинца или испарением жидкого хлора из баллона (ГОСТ 5.1288-72). [c.22]

Рис. 2. Изменение объемного содержания Os в хлоре в процессе анодной поляризации графити-рованных электродов в хлорид-ных расплавах при температуре 700° С (часть поверхности анода покрыта нитридом бора, А1С1зпо-лучен хлорированием алюминия)

Известно, ЧТО в зависимости от назначения покрытий и для придания специальных свойств в покрытия в качестве дисперсной фазы могут добавляться твердые упрочняющие абразивные частицы (окислы циркония и алюминия, каолин, карбиды кремния, титана, вольфрама) и мягкие слоистые частицы твердых смазок (гексагональный нитрид бора, графит, дисульфид молибдена и др.). Для увеличения твердости и сопротивления истиранию в покрытие включается от 25 до 50 % неметаллических частиц, таких, как карбиды, оксиды, бориды, нитриды. Включение в покрытие дисперсных частиц влияет на водородосодержание и величину внутренних напряжений осадков. [c.106]

Борные волокна с покрытием из нитрида бора оказались весьма стабильными в контакте с расплавленным алюминием. Кэй-мехорт [8] показал, что до тех пор, пока сохраняется целостность этого покрытия, борное волокно остается неповрежденным в расплаве алюминия при 1073 К. На основании этих данных был разработан способ изготовления композитов А —В путем пропитки волокон расплавленным металлом. Форест и Кристиан [11] исследовали сдвиговую и поперечную прочности композита, состоящего из борных волокон с нитридным покрытием н матрицы из алюминиевого оплава 6061. Материал был изготовлен диффузионной сваркой. Прочность этого композита на сдвиг оказалась меньше, а поперечная прочность — существенно меньше, чем материалов, армированных волокнами бора и борсика. Такие низкие значения прочности, возможно, обусловлены слабой связью между нитридом бора и алюминием, хотя в работе отсутствуют данные о характере разрушения, которые могли бы подтвердить это предположение. Связь между алюминием и борным волокном с покрытием из карбида кремния в меньшей степени зависит от способа изготовления материала. По заключению авторов цитируемой работы, наиболее удачное сочетание механических свойств имеет композит алюминиевый сплав бОбГ —непокрытое борное волокно, закаленный с 800 К с последующим старением. [c.128]

Сталь с покрытиями Медь с покрытиями Алюминий с покрытиями Борид титана Карбид титана Нитрид титана Нитрид алюминия Нитрид бора Нитрид циркона Карбоиитрид бора Борид хрома Циркон [c.106]

А. Нарезание внутренней резьбы метчиками и наружной — плашкой накатывание резьб нарезание резьб резцом на токарно-винторезном станке резьбо-шлифование и др. Б. Зуборезные долбяки (дисковые и реечные) зуборезные головки шеверы (дисковые и червячные) резцы зубострогальные и др. В. Закалка ТВЧ, покрытие интридом титана на установке Булат , напыление твердым сплавом электроискровым способом и др. Г. Подшипники скольжения (сталь-1-+бронза), сверла, фрезы и т. п. (конструкционная сталь-Ьбыстрорежущая), сталь с антикоррозийным покрытием (алюминие.м, оловом и т. п.), ответственные злектроконтактирующие изделия (латунь-f серебро) н др. Д. Твердые сплавы, быстрорежущая сталь, алмазы (природные и синтетические), нитрид бора (эльбор, гексанит и прочие сверхтвердые композиты) и др. Е. Сверление, зенкерованне, развертывание, внутреннее шлифование, пробивка штамповкой и др. [c.171]

Изучение жаростойкости композиционных покрытий на основе никеля с оксидами редкоземельных элементов показало [131], что оксидная пленка на покрытиях в интервале температур 800—1100°С плотно прилегает к основе, а при температурах выше 1100°С отслаивается. Покрытие с ЬзгОз и N6203 при 1100—1200 °С разрушалось. Скорость окисления композиционных покрытий при температуре выше 900 °С больше, чем скорость окисления для N1, а по данным работы [131], скорость окисления КЭП никель — оксид титана выше скорости окисления N1 при 800—1100 °С. Снижение скорости окисления КЭП по сравнению со скоростью окисления контрольного покрытия наблюдалось при содержании частиц оксидов циркония, алюминия, тория и гафния. Повышение жаростойкости КЭП с матрицей из N1 при включении в него нитрида бора, талька отмечено в работах [130, 132, 133]. Окисление покрытий при 800— 1100°С проходит по закону, близкому к параболическому. [c.89]

Карбиды хрома, окиси алюминия или магния и др. использу-югся для получения жаростойких покрытий. К числу покрытий со специальными свойствами относятся твердые смазки на основе дисульфида молибдена или нитрида бора и др. [c.261]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...