Титан карбид кремния

Титан — карбид кремния [c.15]

К третьему классу относятся системы, в которых реакция начинается сразу же при контакте волокна и матрицы, а реакционная зона (первоначально постоянной толщины) начинает расти за счет процессов, контролируемых диффузией. Примерами являются системы титан —бор, титан — карбид кремния и титан — окись алюминия. [c.145]

Потеря прочности волокон и композиционного материала по сравнению с расчетными значениями иногда достигает 30% например, по данным [120] волокна карбида кремния, экстрагированные из титанового композиционного материала системы титан— карбид кремния, имеют предел прочности 210 кгс/мм вместо предела 320 кгс/мм , измеренного до изготовления композиции. Наиболее существенными причинами указанного снижения свойств является химическое взаимодействие на границах раздела матрица—волокно и волокно—подложка. Причем первое имеет превалирующее значение, т. е. наиболее существенное снижение свойств наблюдается в результате растворения, образования новых фаз, охрупчивания и прочих процессов, протекающих на границе раздела матрицы с волокном. [c.29]

Титан —карбид кремния 69, 141 [c.254]

Карбид кремния 38 Кинетика реакции титан — бор 294 титан — карбид кремния 295 Композиционные материалы алюминий — бериллий 45 алюминий — бор 421 алюминий — стальная проволока 45 [c.499]

В системе титан — карбид кремния после диффузионного отжига в интервале 650—1050 °С толщина реакционной зоны со- [c.84]

B. Кинетика реакции карбида кремния с титаном......117 [c.77]

В. Кинетика реакции карбида кремния с титаном [c.117]

Экспериментальные данные [35] по реактивной диффузии между нелегированным титаном и карбидом кремния, содержащим [c.121]

Б. Влияние реакции между титаном и карбидом кремния на продоль [c.137]

Другие исследования реакций между титаном и карбидом кремния в композитах [c.167]

В разделе IV обсуждалось использование низкотемпературных материалов. В настоящее время исследуются экспериментальные композиции, которые обеспечат улучшение эксплуатационных качеств применительно ко всем секциям двигателя. К ним относятся титан, армированный борными волокнами никель, армированный волокнами карбида кремния различные суперсплавы, армированные проволоками из тугоплавких металлических сплавов. Последний тип композиций открывает возможности для замены в будущем существующих сплавов для лопаток турбин более легкими материалами с повышенной выносливостью при температурах свыше 1100° С. [c.75]

Титан — волокна карбида кремния. Композиционный материал на основе титанового сплава Ti—6% AI—4% V получали в вакууме 4-10 мм рт. ст. при температуре 870° С, давлении 420 кгс/см и времени выдержки 60 мин [216]. Предел прочности применяемого волокна составлял 210—280 кгс/мм . Композиционный материал, содержащий 23 об. % волокна, имел предел прочности в продольном направлении 112 кгс/мм . [c.141]

При сварке аустенитных сталей и сплавов в металле шва и околошовной зоне могут возникать горячие трещины. Их образование предупреждают несколькими способами. Одним из них является создание двухфазной структуры металла шва, способствующей измельчению зерна в нем. В большинстве случаев для этого в структуре шва достаточно иметь 2...3 % ферритов, что обеспечивается его легированием ферритообразующими элементами (титан, молибден, кремний и др.), или карбидов и боридов. [c.247]

В заключение можно отметить, что теория поверхностного взаимодействия предсказывает, что все хрупкие реакционные слои будут растрескиваться при деформации, определяемой их прочностными и упругими свойствами. Степень опасности этих трещин зависит от их длины, которая в свою очередь определяется толщиной реакционного слоя. Когда уровень концентрации напряжения, вызванной трещиной, меньше уровня концентрации напряжения, обусловленной уже существующими дефектами в волокне, прочность композиционного материала пе изменяется. По мере увеличения длины трещины сверх критического значения, определяемого равенством действия этих двух типов концентраторов напряжения, происходит постепенное сния ение прочности. При значениях длины, превышающих второе критическое значение, разрушение реакционной зоны немедленно приводит к разрушению волокна. Волокна с чрезмерной толщиной реакционного слоя разрушаются при деформации 0,25% и напряжении 105 кгс/мм в случае волокон бора, для волокон бора с покрытием из карбида кремния эти величины составляют 0,45% и 189,8 кгс/мм соответственно. Было показано, что для материала титан — бор упругое закрепляющее действие матрицы влияет на величину допустимого реакционного слоя. График соответствующей зависимости показывает, что в случае матрицы, сохраняющей упругость до предела деформации волокон, допустимая толщина реакционного слоя должна составлять около 8000 А. Многие титановые сплавы остаются упругими до этой точки, отвечающей пределу упругости 96 ООО фунт/кв. дюйм (67,5 кгс/мм ), в предположении, что модуль упругости равен 16 X 10 фунт/кв. дюйм (11 249 кгс/мм ). [c.289]

Кинетика реакций для системы карбид кремния — титан была исследована достаточно глубоко, однако многие вопросы остаются невыясненными. Эта проблема будет рассмотрена здесь в первую очередь. Приготовление и свойства борсика, равно как композиционных материалов, упрочненных этим волокном, относятся к другим важным областям исследования и также будут подробно рассмотрены. [c.308]

Еще одна заманчивая возможность изучения поверхности раздела состоит в стимулировании реакции соответствующее увеличение зоны взаимодействия облегчает измерения и исследования. Правда, в уже цитировавшейся работе Рэтлиффа и Пауэлла [30] было показано, что в системе титан — карбид кремния изменения кинетики реакции становятся заметными при толщине реакционной зоны около 10 мкм, а известно, что практический интерес представляют реакционные зоны толщиной менее 1 мкм. Однако и здесь общие критерии не могут быть предложены, поскольку интервал толщин реакционной зоны, в котором достигаются практически ценные свойства композита, зависит от системы, размера упрочнителя и многих других факторов. Ноуан и др. [27], например, пришли к выводу, что исследование реакции на поверхности раздела тонких нитевидных кристаллов окиси алюминия (несколько микрометров в диаметре) представляет почти неразрешимую проблему, хотя реакцию с волокнами окиси алюминия большого диаметра (0,25 мм) можно контролировать. [c.38]

Судя ПО этим данным, наименьшая скорость реакции характерна для бора, далее следуют карбид кремния и окись алюмл-ния. Легирование матрицы может увеличивать или уменьшать скорость реакции. Если волокно состоит из одного элемента (бора), то количество образующегося продукта реакции, видимо, прямо пропорционально количеству прореагировавшего бора. Однако для волокон из соединений или волокон с покрытием эта зависимость не соблюдается. Небольшое количество элементов внедрения из соединений AI2O3 или Si переходит в матрицу и, растворяясь н ней, вызывает упрочнение и охрупчивание, и тем не менее скорость взаимодействия матрицы с такими волокнами выше, чем с борным волокном. Тресслер и Мур [46] отмечают, что в композите титан — окись алюминия допускается большая степень химического взаимодействия, чем в материалах титан — бор и титан — карбид кремния. Этот вопрос будет обсуждаться в гл. 4 в связи с анализом механических свойств при растяжении и в гл. 8, посвященной композитам с окисным упрочнением. [c.125]

Поверхность раздела титан—карбид кремния характерна для систем, армированных как карбидом кремния, так и бориыми волокнами с покрытием из карбида кремния. Эти системы изучены менее подробно, чем системы титан — бор, но и теория, и эксперимент показывают, что характеристики растяжения, зависящие от свойств поверхности раздела, подчиняются в обоих случаях сходным закономерностям. Единственное систематическое исследование влияния поверхности раздела на прочность выполнено Кляйном и др. [16] на композите Ti40A—25% борсик. [c.165]

В последнее время были проведены детальные исследования процесса изготовления композитов с матрицей Ti-6A1-4V, содержащих от 45 до 50 об.% волокон B/Si диаметром 140 М1ш [5]. Хотя корреляция параметров изготовления со структурой поверхности раздела была неполной, последовательное увеличение температуры горячего прессования приводило к росту толщины слоя продукта реакции на поверхности раздела. Продолжительность прессования была постоянной (30 мин), а давление выбирали таким, чтобы при каждой температуре обеспечить прочную диффузионную сварку композита. На каждом режиме обрабатывали четыре образца усредненные результаты этих испытаний, а также результаты некоторых многократных испытаний на поперечную прочность приведены на рис. 14. Хотя в испытаниях на поперечную прочность влияние поверхности раздела непосредственно не оценивалось, их результаты приведены потому, что значения деформации разрушения разупрочненных композитов, полученных пре ссованием при 1144 К и 1172 К, совпадают со значениями, предсказанными для поверхности раздела титан— карбид кремния. [c.167]

ЭТОЙ точки зрения можно сослаться на работу Рэтлифа и Пауэла [21], в которой наблюдалось резкое изменение механизма диффузии для системы титан — карбид кремния при толщине реакционной зоны 100 ООО А. Толщину реакционной зоны измеряли методом оптической металлографии на косых и поперечных шлифах, в некоторых случаях использовали электронную микроскопию. На рис. 10 показаны результаты данного исследования для нелегированных титановых матриц. Константу скорости реакции определяли но толщине х и времени t, используя соотношение x k /t. [c.295]

Раскисление. Удаление из расплава растворенного кислорода называется раскислением. В качестве раскислителей в электропечи применяют углерод, карбид кальция, кремний, карбид кремния, марганец, титан (или их сплавы) и алюминий, а также комплексные раскислнтели - силикокальций, силико-марганец, алюмобарийкальций, силикоалюмомарганец и др. [c.274]

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]

Возможность регулирования газовой или паровой фазы очень важна для воспроизведения условий, существующих при изготовлении и эксплуатации композита. В гл. 10 Бонфилд описывает заметное влияние состава газовой атмосферы на смачиваемость нитрида кремния алюминием, что может служить основой для выбора оптимальной атмосферы изготовления композитов. С другой стороны, Баше [5] приводит результаты исследований совместимости борного волокна, покрытого карбидом кремния, с титаном (волокна нагревали в контакте с порошком титана). Как компонент композита титановая матрица поддерживает крайне низкое давление диссоциации кислорода и азота у поверхностей волокон. Низкая скорость реакции волокон с порошком титана, по-видимому, определяется наличием газа около волокон. [c.39]

Толщина слоя продуктов реакции в композитах Ti — В и Ti — Si достигает 2 мкм и охватывает весь представляющий интерес интервал толщин в практически важных материалах. Поэтому исследования кинетики реакции должны быть проведены в этом интервале толщин. Однако методы исследования роста столь тонких слоев развиты еще недостаточно, и поэтому точность измерений окажется невысокой при наложении указанных, ограничений толщины. Рэтлифф и Пауэлл [35] изучали реакцию между титаном и карбидом кремния и обнаружили заметное изменение скорости реакции при толщине реакционной зоны 10 мкм. Этот эффект не наблюдался при толщинах менее 4,4 мкм. Авторы показали, что изменение механизма реакции может быть обусловлено насыщением поверхностного слоя титана углеродом из карбида кремния. Если толщина слоя титана значительно меньше использованной авторами этой работы (3,81 мм), то насыщение титана углеродом будет происходить быстрее, и изменения кинетики реакции, обусловленные этим процессом, будут происходить на более ранних стадиях. Следовательно, необходимо компромиссное решение между HHMieHHeM точности, вызванным ограничениями толщины исследуемого слоя, и большей значимостью данных для таких толщин слоев, которые возникают на практике. [c.101]

Взаимодействие волокон карбида кремния с технически чистым титаном изучал Ашдаун [2]. Образцы, каждый из которых содержал по два волокна, были изготовлены диффузионной сваркой в течение от 20 до 40 с. Диффузионный отжиг был проведен при температурах 923, 973, 1023, 1073, 1123, 1273 и 1323 К- После отжига выбранной продолжительности толщина реакционной зоны составляла 1 —10 мкм и зависимость ее от корня из времени отвечала параболическому закону роста. Реакционная зона состояла из тех же двух фаз, которые наблюдались ранее [42]. Результаты [c.119]

Взаимодействие покрытых карбидом кремния борных волокон с титаном исследовали Кляйн и др. [20] на образцах из непрерывной ленты с 30 волокнами, что соответствовало их содержанию в матрице 25 об.%. Методы исследования подобны описанным ранее для системы Ti — В. Исходная толщина покрытия карбида кремния составляла примерно 3,8 мкм. Таким образом, толщина зоны взаимодействия более 4 мкм авидетельствовала о реакции с волокном бора. С этого момента скорость реакции начинает уменьшаться и рост реакционной зоны уже не следует параболическому закону, определенному по данным за короткие промежутки времени. Одновременно в волокне появляются поры. [c.120]

Зона взаимодействия между покрытием из карбида кремния на борных волокнах и титаном оказалась более сложной, чем наблюдалось в предыдущих исследованиях [2, 6, 42]. На рис. 18 показано косое сечение одного из образцов, использованных в работе [20], после выдержки при 1144 К в течение 10 ч. Видны четыре вида продуктов реакции, хотя, вероятно, зоны В и D —это одна и та же фаза с включениями фазы С. Методом микрорентгено-спектрального анализа было показано [2], что эти включения представляют собой карбид титана. [c.121]

Рэтлифф и Пауэлл [35] исследовали взаимодействие карбида кремния в виде таблеток или дисков с нелегированным титаном и сплавом Ti-6A1-4V в интервале температур 1273—1473 К- Поскольку данное исследование проведено при температурах, превышающих температуры изготовления и эксплуатации композитного материала, полученные результаты не могут быть использованы непосредственно. Однако в этой работе наблюдались интересные эффекты, которые представляются важными для объяснения некоторых фактов. [c.121]

Хотя различия условий эксперимента, подобные описанным выше, затрудняют сравнение результатов, можно провести некоторые интересные сопоставления данных о скорости реакции карбида кремния с нелегированным титаном. На рис. 20 приведены результаты цитированных выше работ [2, 20, 35], причем использованы средние значения констант скорости. Повторный анализ данных Ашдауна [2] показывает, что при температуре 923 К среднее из двух измерений константы скорости равно 1,3-10 см/с / . Зта величина хорошо согласуется с результатом работы [20], где получено значение 1,1-10 см/с / . На рис. 20 видно, что при низких температурах хорошо согласуются данные работ [2] и [20], а при более высоких — работ [2] и [35]. Согласие результатов при высоких температурах обусловлено, видимо, одинаковыми условиями проведения опытов, поскольку в обеих работах [2, 35] количество титана по отношению к карбиду кремния было велико и насыщение матрицы углеродом маловероятно. Как только матрица насыщается углеродом, скорость реакции унсличивается, поскольку углерод из карбида кремния больше не растворяется в матрипе, а образует фазу, которая увеличивает толщину слоя продуктов реакции. Хотя найденная из наклона прямой на рис. 19 при 1473 К константа скорости реакции Si с насыщенным углеродом титаном равна 110-10- см/с /2, можно предположить, что в начальный период (до первой экспериментальной точки на этой [c.122]

Изучая реакцию между никелем и окисью алюминия, Меган и Харрис [23] отжигали образцы на воздухе. При этом кислород поступал в систему и растворялся в никеле до насыщения. Насколько важно условие насыщения матрицы для выполнения параболического закона роста, показано в работе [35], которая уже обсуждалась в разд. В в связи с реакцией между карбидом кремния и титаном. Толщина реакционного слоя измерялась металлографически по косым сечениям. Ранее было установлено [26], что продуктом этой реакции является шпинель NIAI2O4, и обсуждались условия образования этого соединения. В частности, необходимым условием протекания реакции является присутствие достаточного количества кислорода. Давление кислорода над на- [c.125]

Хотя прочность при продольном растяжении зависит, главным образом, от класса, к которому принадлежит композитная система (например, псевдопервому или третьему), важную роль играет и другой фактор, а именно, способность волокна за счет собственной пластичности компенсировать образование хрупкого п ро-дукта реакции. Такой продукт определяет разрушение лишь в случае хрупких (упругих) волокон. Примером такой системы, относящейся к третьему классу, является система Ti—В, в которой образуется реакционный слой постоянной толщины с малой деформацией разрушения. Трещины в нем образуются раньше, чем в волокне, а дальнейшее влияние реакционного слоя зависит от его толщины. К этому классу относится и титан, армированный борными волокнами или такими же волокнами с покрытием карбидом кремния, хотя в последнем случае зависимость толщины продукта реакции от условий изготовления может привести к изменению деформации разрушения. В типичной системе псевдопервого класса А1—В продукт реакции, обладающий малой деформацией разрушения, образуется на отдельных участках. Его толщи- [c.182]

Система титан — волокна карбида кремния. В работе [207] изучена кинетика реакции взаимодействия между титаном промышленной степени чистоты и волокнами карбида кремния или волокнами бора с покрытием из Si в интервале температур 650— 1050° С. В результате диффузии углерода и кремния в матрицу, а титана в волокна карбида кремния образуется реакционная зона сложной структуры. Она состоит из трех слоев, в которых присутствуют монокарбид титана Ti и интерметаллид TisSig. Рост зоны взаимодействия происходит по параболическому временному закону. Толщина слоя зависит от времени и температуры в соответствии с уравнением [c.69]

ДЕФОРМАЦИЯ ДО РАЗРУШЕНИЯ МАССИВНЫХ КРИСТАЛЛОВ БОРА, КАРБИДА КРЕМНИЯ И ПРОДУКТОВ РЕАКЦИИ С ТИТАНОМ TiB , TiSij, Ti [c.74]

Теперь обратимся к экспериментальным результатам исследования влияния химического взаимодействия на прочность в продольном направлении композиций третьей и псевдопервой группы. В частности, рассмотрим, как влияют изотермические отжиги на прочность в продольном направлении композиций титан—борное волокно, титан—волокно карбида кремния. Все эти композиции относятся к третьей группе. Среди композиционных материалов псевдопервой группы рассмотрим алюминий—борное волокно, алюминий—карбид кремния или волокна бора с покрытием карбида кремния, магний—борное волокно. [c.76]

N и О), которые оказывают охрупчивающее действие у высокопрочных сталей. Содержание углерода в сталях со стареющим мартенситом не должно превышать 0,03 %. Более высокое содержание углерода считается вредным, так как способствует разупрочнению и их охрупчиванию вследствие образования карбидов титана (Ti ) и молибдена (МоС). Титан и молибден в этом случае переводятся из твердого раствора в карбиды. Кремния и марганца V должно быть не более 0,20% каждого, а серы и фосфора <0,01 % каждого. [c.262]

Основное условие создания конструкций — жесткость и устойчивость материала. Важным свойством последнего является удельный модуль упругости (отношение модуля упругости к плотности). Промышленные материалы, такие, как сталь, алюминий, титан и стекло, имеют близкие значения удельного модуля упругости. Органические материалы характеризуются более низкими величинами отношения модуля упругости к плотности. Для повышения удельного модуля упругости конструктор вынужден в основном использовать материалы с более низкой плотностью и увеличивать размер сечения, чтобы обеспечить жесткость при изгибе без превышения массы. Однако для ряда конструкций этот выбор практически невозмон ен и требуется материал, обладаю-ш,ий повышенным отношением модуля упругости к плотности. Бор и углерод, которые обладают ковалентной связью, имеют более высокий удельный модуль (15 X 10 см) по сравнению с материалами, которые имеют металлическую или ионную связь. Другие материалы, имеющие высокую долю ковалентной связи, такие, как карбид бора, карбид кремния, окись алюминия, также обладают высоким удельным модулем упругости. [c.12]

Из этих двух исследований было сделано заключение, что общий вид предложенного Меткалфом [16] соотношения между характеристиками разрушения и толщиной реакционного слоя является правильным. Кроме того, теория оказалась в равной степени хорошо применимой и к другой реакцианноспособной системе титан — бор, покрытый карбидом кремния. Предсказанное значение разрушающей деформации для продукта реакции титана с кремнием составляло 4500 мкдюйм/дюйм (0,45%) (см. табл. 2). Превосходное соответствие с этой величиной иллюстрирует рис. 7. i [c.286]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...