Алюминий — бор усталостная прочность

Интерпретация этих результатов осложняется тем фактом, что на поверхности раздела алюминия 6061 и бора существовала металлургическая связь (рис. 1, б), а между покрытием карбида кремния и матрицей алюминия 6061 (стрелка на рис. 1, в) — механическая связь. Эти композиты были получены методом диффузионной сварки в течение 1 ч приблизительно при 475 и 554 С соответственно. Полагают, что низкая малоцикловая усталостная прочность у композитов, волокна которых имеют покрытия, связана с поведением покрытия Si [23]. Это покрытие обладает предпочтительным направлением кристаллографического роста (111) и вытянутой кристаллической структурой, оба они ориентированы перпендикулярно оси волокна (рис. 1, в). Таким образом, ось волокна, возможно, является направлением относительно низкой прочности покрытия и последнее может служить причиной плохого усталостного поведения в малоцикловой области. [c.401]

Недавние эксперименты по усталости в условиях знакопеременного изгиба на композитах из никеля [11] и алюминия [8], армированных угольным волокном, показали, что их усталостная прочность относительно плохая. Этот факт свидетельствует о том, что разработка таких композитов находится на ранней стадии. [c.402]

Образование боридов алюминия на поверхностях раздела резко понижает усталостную прочность композита. [c.429]

В том случае, когда отсутствуют бориды алюминия и механическое сцепление на поверхности раздела, возрастание глубины диффузионного слоя X в пределах от 250 10" до 10 см может постепенно снижать усталостную прочность композита однако, эффект этот, по-видимому, невелик. [c.429]

Химико-термическая обработка стальных деталей основана на поверхностном насыщении стальных деталей углеродом, азотом, алюминием, бором (цементирование, азотирование, алитирование, борирование). Она значительно повышает долговечность деталей, их контактную и усталостную прочность. Напряжения изгиба при хрупком разрушении и предел прочности получаются максимальными при поверхностном содержании углерода 0,8—1,0%. Наиболее высокий предел выносливости имеют детали, диффузионный слой которых состоит из мелкоигольчатого мартенсита и мелких карбидов 9—66 129 [c.129]

Наиболее широкое и успешное применение находят сплавы, содержаш,ие 20% олова и 1—3% меди. Эти сплавы по своему поведению при разрывах масляной пленки наиболее приближаются к баббитам, имея перед ними преимущество по усталостной прочности в 2—3 раза. Подшипники, изготовленные из таких сплавов, обладают высокой несущей способностью. Алюминиевый сплав с большим содержанием олова можно применять для подшипников коленчатых валов, изготовленных из мягкой стали. Кроме того, так как этот сплав сравнительно мягок, он обладает способностью поглощать загрязнения в большей степени, чем более твердый медно-свинцовый сплав или свинцовистая бронза и другие алюминиевые сплавы. Таким образом, стальные вкладыши, покрытые сплавом алюминия с оловом и получившие название сетчатого сплава, в значительной степени разрешили проблему совмещения большой несущей способности с хорошими качествами поверхности подшипника. [c.125]

Благодаря этой способности явление резонанса колебаний в полимерных материалах, вызванное случайным совпадением частоты вынужденных колебаний с собственными колебаниями, не имеет большого значения. Те колебания, которые в результате резкого их усиления, вызванного резонансом, могут разрушить алюминий, обладаю-ш,ий большой усталостной прочностью, не повредят фенопласт с более низкой усталостной прочностью из-за трудности возбуждения в нем резонансных колебаний. [c.26]

Рис. 7.8. Относительная усталостная прочность алюминия, армированного углеродными волокнами [13].

Использование ТЦО сплавов алюминия, титана и никеля также позволило повысить характеристики вязкости разрушения, длительной и усталостной прочности. Кроме того, ТЦО сплавов на основе А1— Mg—Si может с успехом заменить длительную операцию искусственного старения. [c.603]

Для печной пайки алюминия и его сплавов более целесообразно применение сухих порошков типа Ф5, содержащих хлориды олова и кадмия. При пайке такими флюсами на поверхности паяемого металла высаживаются олово и кадмий, слабо взаимодействующие с алюминием даже при длительном времени пайки. Паяные соединения, выполненные с флюсом Ф5, имеют более тонкие галтели. Усталостная прочность паяных соединений, выполненных с применением обоих флюсов, практически одинакова (>8 кгс/мм ). Снижение сопротивления срезу соединений из АМц, паянных припоем 34А с флюсами 34А и Ф5, после испытания в течение [c.252]

Далее, авторы [652] не обнаружили снижения усталостной прочности алюминиевого сплава Д1 (подвергнутого химическому никелированию в щелочном растворе на толщину 10 мкм и термообработке при 200°С в течение 1 ч), а сплав АЛ4 после никелирования и термообработки даже получил повышение усталостной прочности на 38%. Эти данные легко объяснимы, если учитывать отсутствие у твердого алюминия способности поглощать водород. [c.290]

Азотирование вызывает повышение твердости и прочности поверхностного слоя, повышение износостойкости, коррозийной стойкости и усталостной -прочности деталей. Азотированию подвергаются стали, легированные алюминием, ванадием и молибденом шпиндели быстроходных станков, шестерни, плунжеры насосов, клапаны, седла клапанов, измерительные инструменты — резьбовые и гладкие пробки и кольца, скобы, шаблоны и т. д. [c.12]

В ранних опытах было установлено, что усталостная прочность меди в вакууме на 14 % больше, чем в воздухе. Для углеродистой стали это увеличение составило лишь 5 %, а для латуни 70-30 усталостная прочность возросла на 26 % [681. Более поздние исследования [691, показали, что время до разрушения обескислороженной высокоэлектропроводной меди при давлении воздуха 1,3-10 Па в 20 раз больше, чем при атмосферном давлении, от э( кт приписывают, главным образом, действию кислорода. Кислород незначительно влияет на зарождение трещин, но существенно повышает скорость их распространения. Контакт с воздухом также влияет на предел выносливости чистого алюминия, но в отличие от меди, пары воды влияют на алюминий и в вакууме. Золото, которое не окисляется и не хемосорбирует кислород, имеет одинаковую усталостную прочность на воздухе и в вакууме. [c.157]

На рис. 116 приведены характерные диаграммы выносливости на оксидированных и не оксидированных гладких и надрезанных образцах диаметром рабочей части 6 мм при круговом консольном изгибе, полученные Н. И. Лошаковой, С. Ф. Юрьевым и Г. Н. Всеволодовым. Оксидирование проводили путем нагрева образцов в открытой электропечи до 800°С и выдержке в течение 1 ч с получением слоя повышенной твердости толщиной 40 мкм. Материал образцов — сплав Т —4 % А1 (ВТ5 с несколько пониженным содержанием алюминия). Из рис. 116 видно, что термическое оксидирование может резко снижать предел выносливости. Особенно велико это снижение при испытании гладких образцов (почти в 2 раза), у надрезанных (а. ==3,5) оно не превышает 25 %. Подобное влияние термического оксидирования на усталостную прочность обнаружено при испытании сплавов ВТЗ-1, ВТ6 и др. [ 178, с. 236—247 179 180]. Обобщенные результаты исследований, характеризующие зависимость предела выносливости сплава типа ВТ5 от режима оксидирования, приведены на рис. 117. Как следует из этого рисунка, повышение температуры и увеличение продолжительности изотермического окисления сопровождаются снижением предела выносливости оксидированных при 750—800°С гладких образцов на 30—50 %, надрезанных на 25—30 %. С повышением температуры оксидирования усталостная прочность гладких образцов снижается более резко, чем при увеличении длительности процесса. Уменьшение выносливости надрезанных образцов происходит в первые часы выдержки, а при дальнейшем повышении и длительности [c.184]

Пэйтон и Локхарт в недавней работе [22] помазали, что существуют оптимальные температуры изготовления, отвечающие максимальным значениям еще одной ха,рактеристики, а именно, поперечной прочности при растяжении. Авторы нашли, что поперечная прочность композита алюминий плазменного напыления-20 % нержавеющей стали достигает максимума после горячего прессования при температуре около 793 К- Оптимальное значение температуры в отношении поперечной прочности согласуется с оптимальным значением, отмеченным Бэйкером [1] для усталостной прочности. [c.178]

Тем не менее первоначальные исследования дали противоречивые результаты. Бэйкер и Крэтчли [6] обнаружили, что армирование алюминия кварцевым волокном мало улучшает усталостную прочность при знакопеременном изгибе. Подобным образом Хэм и Плэйс [20] установили, что армирование меди вольфрамовой проволокой неожиданно оказывается неэффективным для повышения усталостной прочности при циклическом растяжении. Причиной плохого поведения композитов алюминий — двуокись кремния в условиях усталости, вероятно, являются технологические затруднения, но Хэм и Плэйс [20] сделали вывод, что при циклическом нагружении в результате усталостного упрочнения вблизи конца трещины матрица ведет себя почти упругим образом, что вызывает концентрацию напряжений, достаточную для разрыва близлежащих волокон. [c.397]

Большое значение поверхностей раздела для усталостного разрушения стало очевидным еще в исследованиях [6, 4, 20, 39, 19]. С одной стороны, волокна отклоняли трещины и тормозили их рост, а с другой — усталостные трещины могли зарождаться внутри композита около разорванных волокон и у концов волокон. Бэйкер [3, 5] показал, что для композитов алюминия с нержавеющей сталью усталостная прочность при знакопеременном изгибе имеет максимум при некоторой средней температуре соединения (- 510 °С) и уменьшается у образцов, полученных при более высоких или низких температурах. Изменение усталостной прочности приписывалось тому, что затрудняется распространение трещин вдоль поверхностей раздела волокон и матрицы, где имеются различные количества продуктов реакции (интерметал-лидные соединения). Это в свою очередь связывали скорее с улучшением механической связи между волокнами и матрицей, чем с увеличением прочности сварки. [c.397]

Граница нерастворимых примесей (показана стрелками на рис. 1, б), существующих на первоначальной поверхности раздела алюминий — бор, в процессе диффузионной сварки или последующих термообработок смещается в алюминиевую матрицу и вследствие этого является границей зоны диффузии (поверхность Киркендалла [48]). Поверхность Киркендалла дает средство, при помощи которого можно проводить количественные измерения глубины диффузионного проникания и ее кинетики на ранних критических стадиях взаимодиффузии компонентов в бороалюминиевых композитах [46, 27]. Такие данные являются полезными для создания композитов с более высокой усталостной прочностью, подробно они обсуждаются ниже (разд. VI). [c.399]

В табл. I приведены значения отношения предела усталости для одноосного нагружения к пределу прочности при растяжении (оflag) для нескольких бороалюминиевых композитов и композита с хрупкой эвтектикой. Для сравнения даны результаты более ранних исследований на металлах, армированных металлическими волокнами. Единственная тенденция, которая очевидна из этих данных, состоит в том, что, в то время как однонаправленное армирование повышает усталостную прочность, отношение а fia g обычно меньше значения, которое имеет место для неарми-рованного металла. Для композита алюминия 6061-0 и бора при R = 0,2 отношение а fia g снижается от —О, для алюминия 6061-0 до 0,5—0,6 для композита. Таким образом, однонаправленное армирование более эффективно для одноосного статиче- [c.401]

Сравнение рис. 12, а и 12, б показывает, как важны механические свойства матрицы для того, каким будет вид роста трещины и усталостная прочность композита. Матрица из высокопрочного алюминиевого сплава 6061-МТ6 ) фактически не давала трещинам разветвляться, что привело к сокращению усталостной долговечности по величине почти на порядок. Этот результат можно качественно объяснить, используя понятие относительных упругих модулей компонентов, и для того, чтобы учесть пластическое поведение, мы рассматриваем эффективные модули. Так, алюминий 1235 течет при низком уровне напряжений, отношение эффективных модулей волокна и матрицы увеличивается, что способствует ветвлению трещин. Пластическое течение в матрице с низким пределом текучести также затупляет конец трепцнны и сводит к минимуму напряжения около него. С другой стороны, напряжения у конца трещины в алюминиевом сплаве 6061-МТ6 высоки, отношение эффективных модулей более низкое и ветвление трещин минимально. Более того, вязкие волокна являются особенно чувствительными к высоким напряжениям вблизи конца трепщны, и поэтому рост усталостных трещин будет быстрым. [c.420]

Микроструктура поверхности раздела и прочность сцепления на границе раздела, несомненно, являются наименее изученными из тех основных факторов, которые влияют на усталостную прочность композита. Такое положение дел сохраняется и до сих нор из-за экспериментальных трудностей обнаружения границ раздела матрицы и волокна с достаточно высокой степенью разрешения. В последнее время, однако, для выявления поверхностей раздела алюминия и бора [22, 23, 25—27, 46] и оценки ее влияния на усталостную прочность композита были разработаны методы трансмиссионной электронной микроскопии. Почти все исследования поверхностей раздела, в которых достигалась высокая степень разрешения, проводились на бороалюминиевых композитах, поэтому в последующем подробном обсуждении композиты такой системы будут рассмотрены особо. [c.423]

Рис. 15. Влияние понижения температуры изготовления на усталостную прочность ffmail однонаправленного композита алюминия 6061 О, армированного бором (30%) R = 0,2 [26].

Рис. 17. Влияние возрастания глубины диффузионного проникания на усталостную прочность Нщах алюминия 6061-0, однонаправленно армированного бором (40%) Л = 0,2 величина X увеличивалась от 500 Ю до 1000-10- см в течение 15-часового отжига [26].

Сравнение усталостной прочности бороалюминиевых композитов, полученных при 450, 475 и 500 °С, и алюминия, армированного волокнами бора с покрытием карбида кремния (диффузионная сварка при 554 °С) (табл. V, рис. 1, 15—17), приводит к следующим обобщениям [23, 26] [c.428]

Было найдено, что в случае одноосного нагружения при комнатной и повышенной (при 260 °С) температурах усталостная прочность у композита алюминия Х7002 и бериллия (вязкое волокно) была одинаковой [54], в то время как у эвтектического композита Fe — Fe B предел усталости при 500 °С был выше, чем при комнатной температуре [17] (рис. 18). Малоцикловая усталостная прочность волокнистого псевдодвойного эвтектического композита Ni (Сг) — ТаС уменьшалась приблизительно в 5 раз при изменении температуры в интервале от комнатной до 1000 °С [c.429]

Для бороалюминиевых композитов в условиях сложного напряженного состояния (осевое растяжение с изгибом) температура в интервале от комнатной до 260 °С очень слабо влияет на усталостную долговечность [2] (рис. 19) в этом случае, однако, разрушение всегда происходило у основания радиуса перехода от рабочей части. Проводя испытания на знакопеременный изгибу Бэйкер и его сотрудники [5, 8] нашли, что при повышенной температуре усталостная прочность алюминия, армированного кварцевыми волокнами (350 °С), или алюминия 6061, армированного волокнами бора (250 °С) (рис. 19), резко снижалась по сравнению, с той, которая имела место при комнатной температуре. [c.431]

Увеличение глубины диффузионного проникания до величин X 1000-10 см может все сильнее ухудшать усталостную прочность композита даже тогда, когда на поверхностях раздела отсутствуют бориды алюминия вероятно, следует ожидать, что влияние такой взаимодиффузии будет более вьсраженным в случае ориентации волокон под углом к оси нагружения. Для величин X < 250-10 см и поверхностей раздела, имеющих частично механический характер, усталостная прочность композита алюминия 6061-0 с бором заметно улучшается по сравнению с той, которой обладают современные композиционные материалы. Таким образом, металлургическая структура поверхностей раздела является переменчивым фактором, который играет важную роль для усталостной прочности этих композитов. [c.435]

Несущая способность деталей ирн коррозионной усталости может снижаться в десятки раз по сравнению с усталостной прочностью на воздухе и но абсолютпы.м значениям составлять 20 — 100 МПа (см. рис. 27). При этом необходимо учитывать, что коррозионной усталости подвергаются практически все конструкционные металлы и сплавы на основе железа, хрома, никеля, алюминия, меди и в меньшей степени титана. Коррозионная усталость металлов может проявляться в растворах солей, щелочей, кислот, воде и во влажном воздухе. [c.80]

Однако практически все виды объемного разрушения начинаются с поверхности. Ив случае объемного разрушения возможно взаимодействие поверхностного слоя с окружающей средой, которое оказывает влияние на процесс последующего разрушения. Роль поверхности в усталостном разрушении и пути повышения усталостной прочности материалов посредством соответствующей поверхностной обработки описаны в литературе, например в [71]. Развитие процесса разрушения при растяжении также происходит с поверхности. В качестве примера можно привести работу [163], в которой исследуются особершости развития микроскопических несплошностей в поверхностных слоях алюминия, деформированного растяжением. Отггосительное изменение плотности по сечению образца измерялось флотационным методом с использованием химической полировки. Изменение плотности но сечениюимеет вид нисходящей кривой с максимумом на поверхности. Наибольшее изменение Д р/р (в 2 раза), связанное с образованием микротрещин, происходит в слое толщиной 2—3 мкм, что позволяет авторам сделать вывод о важной роли поверхностного слоя при разрушении исследуемого материала. [c.106]

В связи с изготовлением биметаллических вкладышей начала успешно применяться новая группа высоколегированных алюминиево-оловянных сплавов. Особенностью этих сплавов (99,5% олова и 0,5% алюминия) является наличие в их структуре большого количества мягкой, легкоплавкой эвтектики, механические и физические свойства которой весьма близки к чистому олову. Антифрикционные свойства высокооловянистых алюминиевых сплавов близки к свойствам баббитов. Конструкционная прочность подшипника из такого сплава обеспечивается стальной основой, а усталостная прочность в большой мере — состоянием алюминиевого сплава с оловом. Рядом исследований показано, что от размера, количества и характера распределения оловянистой составляющей двойных и более легированных сплавов в значительной мере зависят их антифрикционные и механические свойства, особенно усталостная прочность. С увеличением содержания олова в сплавах наблюдается тенденция к образованию междендритной и межэеренной непрерывной сетки олова. Эту тенденцию в некоторой области концентрации можно устранить применением повышенной скорости кристаллизации, а также путем добавок никеля и меди. При содержании олова около 20% и более оловянистая эвтектика образует непрерывную сетку при всех условиях охлаждения и легирования. Большое влияние на структуру сплава оказывает режим термической обработки. В случае применения отжига выше температуры рекристаллизации сплава (350° С) оловянистая эвтектика в сплавах, содержащих даже менее 20% олова, распределяется в форме непрерывной сетки. Как показали исследования, применением холодной деформации с последующей рекристаллизацией можно добиться дискретного распределения оловянистой эвтектики в сплавах, содержащих до 30% олова. При этом характер и величина включений оловянистой фазы зависят от степени холодной деформации и температуры отжига. Чем выше первая и ниже вторая, тем более дискретна структура сплава. В случае дискретной формы оловянистой фазы усталостная прочность сплавов значительно возрастет, превышая усталостную прочность свинцовистых бинарных бронз. Антифрикционные свойства сохраняются на высоком уровне и характеризуются низким коэффициентом трения с высокой устойчивостью против заедания. [c.120]

Для материалов, работающих в агрессивных средах, необходимо учитывать характер последних, концентрацию и температуру. При выборе материалов для деталей, работаю щих в условиях повышенной влажности, следует избегать контакта двух металлов со значительно отличающимися электрохимическими потенциалами. Так, чтобы предупредить коррозионное разрушение, следует избегать непосредственного контакта меди, никеля, благородных металлов и их сплавов со сталью. В этих случаях стальные детали целесообразно оцинковывать или кадмировать либо устанавливать между ними оцинкованные прокладки или шайбы. Недопустим также контакт алюминия, меди и их сплавов с нерясавеющими сталями. Следует учитывать, что при одновременном воздействии на материал знакопеременных нагрузок и агрессивной среды предел усталостной прочности металлов понижается. [c.26]

Усталостная прочность деталей, покрытых никелем и прошедших отпуск при температуре 400° С, снижается на 30—45%, а износостойкость их повышается в 2—3 раза. Несмотря на значительно больший расход реактивов, чем при гальваническом способе, химическое упрочнение никелем применяется для деталей топливной аппаратуры, силу-миновых корпусов гидравлических насосов, золотников и поршней гидравлических агрегатов из дуралюмина Д1. Химическое никелирование рекомендуется использовать для защиты изделий, работающих в условиях среднего и повышенного коррозионного воздействия, вместо многослойных гальванических покрытий никель-хром и медь-никель-хром. Это дает экономию цветных металлов. Химический способ успешно применяют при покрытии никелем керамики, пластмассы и других диэлектриков для создания металлически проводящей поверхности, а также для деталей из алюминия и его сплавов, титана и керамики, чтобы получить возможность прочно паять их мягкими припоями. [c.297]

Рис. 7.17. Влияние состава материала на кривую усталости. Отметим, что сплавы на основе железа и титана имеют ярко выраженный предел усталости, а другие сплавы — нет. (Данные из работ [6] и [21].) J — сталь Т-1 2 — титан Ti 150а 3 — сталь 1020 —алюминий 2024-Т4 5 — усталостная прочность Ss-io для алюминиевого сплава 2024-Т4.

Покрытие алюминием снижает усталостную прочность при знакопеременном нагружении гладких листовых образцов из алюминиевых сплавов по сравнению с усталостной прочностью листов без покрытия, так как трещины, образующиеся в этом покрытии, являются причиной дальнейшего образования трещин в основном материале. Экспериментальные результаты, полученные Форрестом [134], [139], показывают, что усталостная [c.89]

Технические характеристики. Стали пригодны для изготовления деталей, эксплуатируемых в условиях повышенных температур — до 500 °С. Для азотированных деталей характерна высокая усталостная прочность вследствие растворения азота и связанного с этим увеличения объема возникают напряжения сжатия в поверхностном слое. Азотированные поверхности имеют высокую твердость (HV900 для стали, легированной алюминием HV750 для стали 30 rMoV9), высокую износостойкость, хорошие антифрикционные свойства — последние после азотирования и шлифовки, а также повышенную коррозионную стойкость. [c.229]

Влияние температуры на получаемую глубину цианированного слоя приведено в табл. 18, Этот метод поверхностного упрочнения применяется для нагружённых шестерён (автомобильных и тракторных) коробки передач и заднего моста, причём, кроме повышения износоустойчивости и усталостной прочности шестерён, их деформации получаются минимальными, Алитирование является процессом химико-термической обработки (диффузионной металлизации), обусловливающим насыщение поверхностного слоя стали алюминием с целью повышения жароупорных свойств стальных изделий (выхлон-пые коллекторы двигателей внутреннего сгорания, топливники газогенераторных тракторов и автомобилей, трубы паровых котлов и др.). [c.977]

Азотирование. Азотированию (насыщению азотом) подвергают стали, легированные переходными металлами (хромом, алюминием, титаном, вольфрамом, молибде1 ом), способными образовывать нитриды. Процесс протекает нри 500—650 °С. Закалка ге требуется. Получают твердый (НУ 800---1200) износостойкий слой глубиной 0,1 —0,3 мм. Применяют для повышения износостойкости, твердости, усталостной прочности и коррозионной стойкости изделий. [c.47]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...