Сапфира усами разрушение

Сапфира усы, разрушения механизм 410 [c.435]

Железо также является одной из основных примесей в усах СТН и TFI. Однако оно, по-видимому, не вызывает разрушения усов в процессе отжига при 1373 К, поскольку его концентрация не снижается после обработки в растворе А, стабилизирующей усы. Таким образом, при соответствующей очистке усов сапфира с высоким и низким содержанием примесей можно существенно повысить их высокотемпературную стабильность, а значит, и применимость в качестве высокотемпературного упрочнителя. [c.410]

Армированные композиты с металлической матрицей часто разрабатываются следующим образом сначала изготовляется новый композит, а затем испытывается образец полученного материала. Однако такой способ бывает чреват разочарованием, поскольку получаемые свойства редко соответствуют предсказанным теоретически. Затем появляются трудности, связанные с необходимостью оптимизации большого числа параметров технологии изготовления композитов. Именно в связи с этим представляется важным описанный в данной главе способ оценки совместимости отдельных волокон и усов, так как в этом случае роль всех важных факторов для любой заданной системы композита можно оценить непосредственно. На примерах композитов с никелевой матрицей, упрочненных усами сапфира, нитрида кремния и углеродными волокнами, показано, что оптимизация температур и выдержек может быть достигнута при условии контроля за содержанием примесей. Эти принципы будут положены в основу оценки и выбора технологического процесса, который обеспечит получение композитов с оптимальной совместимостью упрочнителя и матрицы для каждой системы. Эта технология, возможно, будет сложнее (и дороже) тех, которые обычно применяются, но если бы удалось существенно понизить склонность упрочнителя к разрушению и дроблению, то это могло бы стать важным достижением. Сюда же относятся некоторые интересные возмол ности улучшения связи в композите путем стимулирования роста боко- [c.427]

Одна из основных целей разработки композитов с металлической матрицей состоит в возможности значительного повышения прочности металла при растяжении, по крайней мере в направлении волокон. Однако, как следует из модели Саттона и Файнголда [47], на основании которой были объяснены прочность связи и характер разрушения в опытах с сидячей каплей (рис. 12), имеются веские доводы, говорящие о снижении прочности волокна как в процессе изготовления композита, так и при последующей работе волокна в матрице. Для количественного измерения степени разупрочнения композитов Ni —AI2O3 Ноуан и др. [39] использовали вместо тонких нерегулярных усов стержни сапфира диаметром 0,5 мм, которые легче было испытывать на изгиб. Стержни были "изготовлены бесцентровым шлифованием так, чтобы ось с была под углом 60° к оси стержня (далее они называются 60°-ные волокна ). В табл. 5 приведены данные о прочности волокон с различными покрытиями, после отжига, травления и других обработок. J Ia основе этих данных авторы пришли к выводу, что никелевые композиты, армированные волокнами сапфира с покрытиями из аольфрама или монокарбидов, нельзя изготавливать или ис- [c.340]

Как упрочнитель для высокотемпературных композитов усы сапфира обладают рядом преимуществ, в частности, химической инертностью в окислительной среде, высокими модулем упругости и сопротивлением ползучести. Однако для использования сапфира в этих композитах необходимо также, чтобы усы сапфира были химически совместимы с таким металлом, как никель, который может служить матрицей композита, работающего в нужном интервале температур. На самом же деле было обнаружено [12] сильное повреждение упрочнителя после термообработки в вакууме при 1373 К композита никель — 20% усов сапфира, в котором использовались усы, полученные фирмой Томсон — Хьюстон (СТН) и фирмой Термокинетические волокна (TFI). Поскольку этот материал предназначался для работы при 1373 К и выше, такой результат, казалось бы, свидетельствует об ограниченной применимости композита никель — усы сапфира. Однако, как будет видно из дальнейшего, кажущаяся несовместимость в указанной композитной системе при 1373 К обусловлена присутствием поверхностных и объемных примесей в усах после их выращивания. Будет показано, что соответствующей очисткой (Можно предотвратить разрушение усов при 1373 К и тем самым получить совместимую систему никель —усы сапфира. Таким образом, присутствие примеси в уирочнителе является важным фактором, оп- [c.388]

Из вышесказанного следует, что необходимо очищать усы сапфира, прежде чем они будут введены в металлическую матрицу. Цель такой очистки состоит в снижении концентрации примесей, способствующих разрушению усов, до такого уровня, при котором они не будут оказывать существенного влияния. Следовательно, для того чтобы выбрать способ очистки, необходимо определить, во-первых, какая именно примесь приводит к разрушению усов и, во-вторых, при какой концентрации она становится неэффективной. В этом разделе будет показано, как влияет удаление примесей из усов СТН и TFI на структуру усов в исходном состоянии и после отжигов при 1373 К- Будут рассмотрены результаты двух типов экспериментов, выполненных Бонфилдом. и Маркгам [5] удаления всех примесей из усов и селективного удаления отдельных элементов. Практически оказалось, что удалить отдельные элементы полностью не удается, однако было получено такое изменение их содержания, которое достаточно для оценки относительного вклада каждого элемента. Таким способом можно выяснить, какая именно примесь приводит к разрушению усов кроме [c.405]

Другим классом волокнистых материалов, рассматриваемым как армирующее вещество для композитов, является группа волокнистых кристаллов — усов. При исследовании факторов, влияющих на прочность усов, обнаружено [8], что при температурах выше комнатной как усы сапфира (А1аОз), так и железа способны к задержке разрушения. Найдено, что для усов сапфира время до разрушения связано с приложенным напряжением следующим образом [c.279]

Вид кривых деформации для усов различных ориентаций и при различных температурах различен. Ниже 1100—1300° С усы всех ориентаций разрушались хрупко. На рис. 163 показана диаграмма деформации нитевидного кристалла типа С (см. рис. 159) диаметром 5 мкм, испытанного при 1200° С. Диаграм-ма типична для хрупкого разрушения. Выше 1100—1300° С разрушение пластичное. На рис. 164 показана диаграмма деформации пластинки типа А (см. рис. 159) при растяжении при температуре 1600° С. Здесь видны зуб текучести и область легкого скольжения, соответствующая прохождению двух полос сдвига через кристалл. Следует отметить, что пластичное разрушение наблюдается только на усах типа Ау и Ла (см. рис. 159), так как только в них могут работать две системы скольжения сапфира — базисная и призматическая. В кристаллах С базисная плоскость перпендикулярна к оси действия нагрузки, поэто- [c.359]

Ход кривой температурной зависимости прочности нитевидных кристаллов сапфира можно, по-виднмому, объяснить следующим образом. В интервале 25—1000° С на ступеньках роста, которые являются сильными концентраторами напряжений, вначале зарождаются дислокации. Однако вследствие больших сил Пайерлса они неподвижны и не понижают прочности усов сапфира. При дальнейшем увеличении напряжения в месте концентрации возникает хрупкая микротрещина, которая и приводит к разрушению образца. Выше 1400° С дислокации имеют достаточно большую подвижность и за время испытания успевают пройти расстояние, превосходящее диаметр нитевид- [c.360]

Рассмотрим теперь тот случай, когда армирующие волокна имеют небольшую длину и распределены в матрице. Таким является, например, наиболее перспективный жаропрочный композит сапфир — молибден , в котором нитевидные кристаллы ( усы ) сапфира хаотически и однонаправленно распределены в молибденовой матрице. Прочность на растяжение таких материалов достигает 25 кгс/мм при 1300° С, а ползучесть начинается при более высоких температурах. При рабочих температурах порядка 700 — 1300° С матрицу и адгезионный слой можно считать пластическим материалом (а нити сапфира остаются хрупкими), так что эффектами концентрации напряжений вблизи концов цилиндрических трещин скольжения можно пренебречь [56]. Механизм разрушения таких композиционных материалов определяется теорией Келли — Коттрелла [43—45]. [c.74]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...