Деформация разрушения Ti-6A-44V — борсик

Полное ухудшение состояния композиционных материалов типа титана, упрочненного волокнами борсика, приводит согласно рис. 7 к снижению разрушающей деформации до 4500 мкдюйм/дюйм (0,45%). Данные табл. 2 свидетельствуют, что эта деформация равна ожидаемой деформации разрушения силицида титана, и подтверждают представление о том, что разрушение таких композиционных материалов контролируется свойствами промежуточного соединения. При данной деформации напряжение в волокне борсика равно 270 ООО фунт/кв. дюйм (189,8 кгс/мм ) или 315 ООО фунт/кв. дюйм (221,5 кгс/мм ), если в результате реакции с волокнами, покрытыми карбидом кремния, образуется силицид титана (вследствие более высокого модуля упругости).Отмеченные значения прочности близки к соответствующим величинам для партий волокна, полученных на первых этапах освоения технологии. Из результатов некоторых прежних работ следует вывод о том, что либо карбид кремния образует менее вредные продукты, либо скорость их образования меньше, чем в случае реакции с бором. Другая высказанная по этому поводу точка зрения состоит в том, что покрытие карбида кремния на боре (борсик) является жертвенным и предотвращает какое-либо ухудшение свойств до завершения реакции, после чего может начаться взаимодействие титана с лежащим под покрытием бором. [c.308]

По мере увеличения температуры горячего прессования от 1400° F (760° G) в результате улучшения уплотнения прочность композиционного материала растет. Однако в случае превышения допустимой степени развития реакции прочность начинает снижаться. Уи азанное понижение прочности продолжается до ниж-него предела, соответствующего предсказанной величине разрушающей деформации для полностью разупрочненных композиционных материалов. Интервал температур между этими двумя конкурирующими эффектами в данной системе довольно узок, что затрудняет достижение прочности, предсказанной по правилу смеси. Последняя составляет 200 ООО фунт/кв. дюйм (140,6 кгс/мм ) для 50 об.% волокна борсик с прочностью 350 ООО фунт/кв. дюйм (246,1 кгс/мм ) и разрушающей деформацией 6000 мкдюйм/дюйм (0,6%). Разработка более совместимой матрицы позволит повысить верхнюю температурную границу этого интервала. Однако горячее прессование матричного сплава не должно быть затруднено или, другими словами, нижняя температурная граница интервала не может быть повышена. Теоретически последнюю можно понизить путем применения повышенных давлений. Но возможности повышения давления до того, как начнется разрушение волокон и процесс станет практически неосуществимым, ограничены и так достаточно высокими применяемыми давлениями (типичный уровень 200 000 фунт/кв. дюйм — 1400 кгс/см ). Сочетание указанных ограничений объясняет трудности4 связанные с горячим прессованием композиционных материалов с титановой матрицей. [c.332]

Общее снижение прочности сопровождается увеличением деформации до разрушения композиционного материала, достигающей максимума при угле 30° и затем снова снижающейся, о таком же поведении сообщалось Крейдером и Марциано [531 для композиционного материала волокно борсик диаметром 100 мкм — алюминий 6061, Тозом [86] для материала борное волокно диаметром 100 мкм — алюминий 6061, Цариффом и др. [89] для алюминиевого композиционного материала борное волокно диаметром 100 мкм — сплав 7178-Т6. Тоз [86] показал также, что аналогичные зависимости наблюдаются у композиционных материалов и при повышенных температурах, вплоть до 315° С. Эдси-том и Форестом [4] установлено, что композиционные материалы борное волокно диаметром 100 мкм — алюминий 6061 при испытании под углом 60° к направлению укладки волокна имели прочность ниже, чем под углом 90°. Однако это было обнаружено только на тонких образцах (0,5 мм). [c.471]

Предел прочности при растяжении. Предел прочности композиционного материала волокно борсик диаметром 150 мкм — алюминий 6061—ТВ в зависимости от угла испытания показан на рис. 25. Видно, что критерий максимальной энергии деформации позволяет описать поведение материала во всем диапазоне углов к оси приложения нагрузки. Другие критерии, такие, как критерий максимальной деформации или максимального напряжения, менее удовлетворительны, особенно при малых углах, когда наблюдается уменьшение прочности с увеличением угла между осью приложения нагрузки и направлением укладки волокон. Выражения энергии деформации хорошо согласуются с экспериментальными данными как для композиционных материалов, имеющих при разрушении расщепленные волокна, так и для сочетаний-матрица — волокно, обнаруживающих другие виды разрушенир [86, 53, 89]. Такая универсальность применения безотносительс -к типу разрушения сделала метод максимальной энергии деформа ции очень полезным для описания поведения боралюминия. [c.472]

Исследования, связанные с учетом неоднородности, разработаны хуже, поскольку механизмы разрушения основаны на представлениях механики сплошной среды. Особую сложность в этом смысле представляют композиционные материалы с пластичной матрицей. Например, система 50 об.% волокна борсик + алюминий 6061 переходит от стадии I (волокно упругое, матрица упругая) до стадии II (волокно упругое, матрица пластичная) при относительной деформации —0,15 0,05% (в зависимости от термической и механической предыстории материала). Таким образом, половина объема материала подвергается напряжениям порядка 35 кгс/мм . Если эта система будет иметь надрез, то, очевидно, вблизи вершины надреза начнется интенсивная пластическая деформация матрицы. Действительно, если испытывать при растяжении материал с укладкой волокон под углами 45°, измеренная деформация превышает 10%, поскольку волокно не оказывает серьезного противодействия в направлениях 0° или 90°. В этих условиях не ясно, будет ли выражена особенность напряженного состояния в форме С Ь. В некоторых работах по пластичности Вейса и Йакава [95] и Либовица [58] появились выражения для включающие log С. [c.477]

Установлена высокая ударная вязкость и малая чувствительность к надрезу композиционных материалов. В этих исследованиях обнаружены оба механизма притупления надреза (пластическая деформация и расщепление по границе раздела). Показано, что плохо сваренные образцы борсик-алюминия, упрочненные однонаправленным волокном, при испытании на продольное растяжение совершенно нечувствительны к надрезам, ориентированным перпендикулярно оси волокон. Это связано с низкой поперечной прочностью образцов (- 2,2 кгс/мм ) но сравнению с прочностью вдоль волокон (56 кгс/мм ) и возрастанием вероятности разрушения на границе раздела волокно — матрица. [c.478]

На рис. 30 доказана зависимость ударной энергии от ориентации образца [50]. Изменение энергии разрушения зависит от относительной ориентаций илоскости трещины и оси волокна. Образцы с ориентацией 1 (см. рис. 30) имеют максимальную ударную вязкость вследствие нагружения до разрушения каждого волокна напряжениями растягивающего типа в иаправле-юга, параллельном оси укладки волокон. Этот вид распространения трещины требует большого количества упругой энергии, которую необходимо передать при интенсивном пластическом течении матрицы, окружающей каждое волокно. Изучение типичной поверхности разрушения образца (рис. 31) свидетельств т о влиянии пластического течения матрицы на величину ударной вязкости, поскольку сопротивление удару возрастает с увеличением объемного содержания хрупкой фазы (борсика). Кан<дое из волокон, выступающих над поверхностью разрушения (рис. 31), покрыто слоем алюминия. Граница раздела волокно — матрица не была основным участком разрушения напротив, разрушение происходило в результате пластической деформации и разрушения алюминиевой оболочки вокруг каждого волокна. [c.480]

Многими исследователями было показано, что композиционные материалы с алюминиевой матрицей, упрочненной бором и стальной проволокой, имели лучшие свойства. В каждом случае стальная проволока располагалась под углом 90° по отношению к борному волокну. Кристиан [20, 21] и Крейдер и др. [50] показали, что прочность композиционного материала в поперечном направлении значительно увеличивается при добавке небольших количеств проволоки. Кроме того, было показано, что введение стальных волокон в наружные слои композиционного материала упрощает обращение с материалом и улучшает его способность к формообразованию. Такая наружная оболочка из стального волокна с алюминием повышает также прочность соединений между панелями из композиционных материалов, полученных точечной сваркой. На рис. 38 показан предел прочности при растяжении композиционного материала волокно борсик диаметром 100 мкм — коррозионно-стойкая сталь — алюминий в зависимости от температуры испытания. Добавка 6 об. % волокна из коррозионно-стойкой стали, уложенного под углом 90° к направлению укладки волокна борсик, увеличила более чем в 2 раза поперечную прочность композиционного материала во всем интервале исследованных температур. Укеличилась до 1,1% деформация до разрушения при поперечном растяжении, составляющая всего около [c.490]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...