Волокна карбида кремния

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]

В дальнейшем были разработаны новые перспективные волокна для композиционных материалов. К ним относятся углеродные волокна с различным сочетанием жесткости и прочности, борные волокна большого диаметра, органические волокна РНВ-49, волокна карбида кремния, непрерывные волокна окиси алюминия. Некоторые из этих волокон более пригодны для применения в сочетании с металлическими, а не полимерными матрицами. [c.131]

Проиллюстрируем это при помощи рис. 2.1, на котором показаны волокна карбида кремния в пиролитической графитовой матрице (PG/Si — материал для высокотемпературных покрытий) при разных степенях увеличения ). На рис. 2.1,а при максимальном увеличении компоненты композита различимы каждый в отдельности. Поэтому на данном уровне рассмотрения можно говорить о свойствах каждого компонента. Волокна, например, являются хрупкими и характеризуются определенным статистическим распределением прочности и геометрией поперечного сечения. Подобная информация о составных частях материала позволяет определить [c.35]

Рис. 2.1. Волокна карбида кремния а пиролитическом графите (PG/SI ) при разных увеличениях (с разрешения Атлантической исследовательской

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]

Рис. 8. Структура поверхности борного волокна (а) и волокна карбида кремния (6) X 1200

В табл. 1 приведены максимальные значения прочности нитевидных кристаллов и непрерывных волокон тугоплавких соединений. Обращает на себя внимание тот факт, что предел прочности нитевидных кристаллов по максимальным значениям в большой степени отличается от средних значений предела прочности кристаллов, выпускаемых промышленностью. Например, средний предел прочности нитевидных кристаллов карбида кремния составляет 700—1000 кгс/мм , в то время как максимальные значения предела прочности нитевидных кристаллов, полученных в лабораторных условиях, достигают 3700 кгс/мм . Непрерывные волокна карбида кремния имеют средний предел прочности 200— 250 кгс/мм , а максимально достигаемый предел прочности в лабораторных условиях составляет 500—700 кгс/мм . [c.41]

Разработан метод получения пропиткой композиционного материала на основе алюминия, упрочненного волокном из карбида кремния [113]. Особенностью изготовления этого материала является весьма высокая температура расплава, достигающая 1050° С, необходимая для обеспечения хорошей смачиваемости волокна расплавленным металлом. В результате контактного взаимодействия волокна с [расплавленным металлом при этой температуре его прочность снижается более чем на 30% (с 350 до 220 кгс/мм ). Для снижения температуры пропитки и улучшения смачиваемости было предложено наносить на волокна карбида кремния покрытия из никеля, меди или вольфрама. Применение покрытия позволяет снизить температуру пропитки до 700° С и сократить до нескольких минут время пропитки. Изготовленный по такой технологии материал с матрицей из алюминия (предел прочности 3 кгс/мм , относительное удлинение 40%), упрочненный 15 об. % волокна с покрытием, имел предел прочности 24 кгс/мм и относительное удлинение 0,6%. [c.97]

Динамическое горячее прессование. Этот процесс, относящийся к категории импульсных методов формирования и называемый за рубежом процессом формования с применением высоких скоростей и энергий, применялся первоначально для прецизионной ковки металлических слитков в изделия сложной формы. Изготовление композиционных материалов этим методом заключается в диффузионной сварке пакета предварительной заготовки, нагретого до необходимой температуры, в результате кратковременного приложения очень больших давлений. Динамическое горячее прессование предварительных заготовок может осуществляться на ковочных молотах и подобных им установках в специальных пресс-формах или в вакуумированных пакетах. Одна из таких установок, применявшаяся для изготовления композиционного материала на основе титанового сплава Ti—6% А —4%V, упрочненного волокном карбида кремния, описана в работе [223]. Эта пневмомеханическая установка динамического прессования, внешне похожая на молот, имеет значительно более высокий уровень энергии падающих частей. Пуансон в ней прикреплен к раме массой 1 т. Рама, выстреливаемая давлением газа, толкает пуансон в закрытую матрицу. Скорость падения пуансона составляет 132 [c.132]

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]

I — волокна карбида кремния 2 — борные волокна с покрытием на карбида бора 3 — волокна борсик 4 — волокна бора без покрытия [c.173]

Волокно карбида кремния [c.179]

По описанной выше технологии могут быть получены и композиционные материалы с алюминиевой матрицей, армированные волокнами карбида кремния, бериллиевой, стальной и вольфрамовой проволокой. [c.183]

Волокна карбида кремния определяются следующими физико-механическими характеристиками плотностью 3200. .. 3500 кг/м , прочностью при растяжении 1700. .. 2500 МПа, модулем упругости 450000. .. 480000 МПа. Они жаростойки и жаропрочны и поэтому весьма перспективны для создания КМ на металлической основе с высокотемпературными характеристиками. [c.462]

Для упрочнения алюминия, магния и их сплавов применяют борные (тугоплавких соединений (карбидов, нитридов, боридов и оксидов), имеющих высокие прочность и модуль упругости. Так, волокна карбида кремния диаметром 100 мкм имеют ag= 2500...3500 МПа, =450 ГПа. Нередко в качестве волокон используют проволоку из высокопрочных сталей. Для армирования титана и его сплавов применяют молибденовую проволоку, волокна сапфира, карбида кремния и борида титана. Для никелевых сплавов повышение жаропрочности достигается армированием их вольфрамовой или молибденовой проволокой. [c.235]

Волокна карбида кремния. Волокна этого типа получают по технологии, мало отличающейся от технологии получения волокон бора. Основные физико-механические свойства карбидных волокон на вольфрамовой подложке приведены в табл, 10.6. [c.269]

Перспективными упрочнителями для жаропрочных матриц могут быть волокна карбида кремния и углеродные волокна, отличающиеся высокой температурой разупрочнения. Их использование в качестве армирующих элементов сдерживается совместимостью с жаропрочной матрицей. Проблема решается в настоящее время путем разработки барьерных покрытий для этих видов упрочнителей. [c.279]

Сварку композитов дугой выполняют в среде аргона или смеси аргона с гелием с минимальным тепловложением. При использовании вольфрамового электрода рекомендуется применять импульсный режим сварки, что позволяет регулировать длительность воздействия дуги на металл сварочной ванны, т.е. температурный режим плавления основного и присадочного материалов. Опасность расплавления армирующих волокон устраняется увеличением длительности пауз. Этот способ рекомендуется для композиционных материалов с термодинамическими совместимыми компонентами ( u-W, u-Mo, Sb-W) или армированных термостойкими наполнителями, например, волокнами карбида кремния, бора [c.549]

Волокна карбида кремния. Волокна этого типа получают по технологии, мало отличающейся от технологии получения волокон бора. Карбидокремниевые волокна, полученные на углеродной подложке, более дешевые и характеризуются повышенной чувствительностью к поверхностным дефектам и пониженными характеристиками прочности. [c.300]

Волокна карбида кремния применяют для армирования металлических матриц композитов, предназначенных для эксплуатации при высоких температурах. [c.300]

КМ с магниевой матрицей. КМ с магниевой матрицей отличаются малой плотностью. В качестве матричных сплавов применяют сплавы МА2-1, МАЗ, МА8 и некоторые другие. При создании КМ с магниевой матрицей применяются углеродное и борное волокна и волокно карбида кремния. Для изготовления данных КМ могут быть использованы технологии пропитки, компрессионного литья и горячего изостатического прессования. В табл. 3.4 приведены свойства КМ магний/волокно Si . [c.199]

Волокно карбида кремния менее реакционноспособно в алюминии по сравнению с борным волокном, поэтому карбид кремния применяется в качестве покрытия на волокнах бора (борсик). Однако большая плотность волокон из карбида кремния (на 30%) и невысокие прочностные свойства делают их менее привлекательными. [c.425]

В зависимости от использования волокна в той или иной матрице (титан, алюминий) поверхность волокна может быть обогащена углеродом. Так, кроме обычного волокна Si в промышленных масштабах производится волокно карбида кремния S S-2 с различной поверхностной обработкой, например, волокно S S-2 имеет обогащенный углеродом слой толщиной 1 мкм. [c.871]

Волокна карбида кремния на вольфрамовой и углеродной подложке диаметром 100-140 мкм выпускаются в промышленных масштабах их основные свойства приведены в табл. 28.5. [c.871]

Волокна карбида кремния имеют хорошую теплостойкость, стойкость к окислению и мало реагируют с матричным металлом. [c.871]

В основном не повышение и без того высокой удельной прочности, а увеличение модуля упругости и рабочих температур. Механические свойства титанового сплава ВТ6 (6 % А1, 4 % V, остальное Ti), армированного волокнами Мо, Be и Si , представлены в табл. 14.9. Видно, что наиболее эффективно удельная жесткость повышается при армировании волокнами карбида кремния. [c.468]

Композиции, полученные при малых давлениях пропитки, характеризуются развитой поверхностью разрушения с вырывом отдельных волокон и обладают низкой прочностью. Те же композиции, полученные при средних, оптимальных давлениях, характе ризуются развитой щеповидной поверхностью разрушения (подоб ной поверхности излома древесины) и максимальной прочностью Например, для композиционного материала с алюминиевой матри цей (силумин), армированной волокнами карбида кремния, экспе риментально установлено оптимальное давление 5 кгс/см [81 [c.9]

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]

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]

Механизм разрушения композиции AI—В при испытаниях в поперечном направлении изучен Прево и Крайдером в [194, 1951. По мнению авторов, на прочность композиций в поперечном направлении оказывают влияние тип волокон, прочность связи, условия прессования композиции, прочность матрицы, остаточные напряжения. Борные волокна диаметром 140 мкм и волокна карбида кремния имеют более в >1сокую прочность в поперечном направлении по сравнению с борными волокнами диаметром 100 мкм. В связи с этим в композициях, армированных борными волокнами диаметром 140 мкм и волокнами карбида кремния, доля расщепленных волокон значительно меньше и прочность в поперечном направлении выше. Изотермические отжиги влияют на прочность в поперечном направлении в той мере, в какой они способствуют увеличению или уменьшению прочности связи на поверхности раздела. [c.89]

Воздействие плазменной струн иа волокна бора и волокна карбида кремния изучено М. X. Шоршоровым с сотрудниками. Плазмообразующим газом в этих экспериментах служил аргон (расход 2,7—3,0 м /ч). Исследовали борные волокна без покрытия, волокна с покрытием из карбида кремния и карбида бора и волокна карбида кремния. Определяли степень разупрочнения этих 172 [c.172]

Влияние технологических факторов на свойства композиционного материала силумин-волокна карбида кремния/А.А. Заболоцкий, С. Е. Салибеков, [c.243]

Для упрочнения алюминия, магния и их сплавов применяют борные (Ов = 2500-ь3500 МПа, Е — 38-=-420 ГПа) и углеродные (Ов = 1400- -3500 МПа, Е = 160-ь450 ГПа) волокна, а также волокна из тугоплавких соединений (карбидов, нитридов, боридов и оксидов), имеющих высокие прочность и модуль упругости. Так, волокна карбида кремния диаметром 100 мкм имеют Ов = = 2500-ь3500 МПа, Е = 450 ГПа. Нередко используют в качестве волокон проволоку из высокопрочных сталей. [c.424]

Материалы на никелевой основе армируют проволокой тугоплавких металлов и сплавов на основе вольфрама и молибдена, волокнами углерода и Si . Один из способов получения на основе никельхромо-вых сплавов композиций, армированных усами оксида алюминия, включает экструдирование пластифицированной смеси с последующим спеканием. Армированный никель изготовляют с применением электролитического нанесения покрытий на волокна карбида кремния или бора. Есть композиции на никелевой основе, армированные однонаправленными вольфрамовыми проволоками и сетками из них. Пакет, набранный из чередующихся слоев тонкой никелевой фольги и армирующей проволоки, подвергают горячему динамическому прессованию, способствующему приданию получаемому композиционному материалу повышенной механической прочности. Можно применить инфильтрацию каркаса из соответствующего волокна расплавом никеля. [c.185]

Армирование титана и его сплавов повышает жесткость и расширяет диапазон рабочих температур до 973 - 1073К. Для армирования титановой матрицы применяют металлические проволоки, а также волокна карбидов кремния и бора Композиты на основе титана с металлическими волокнами получают прокаткой, динамическим горячим прессованием и сваркой взрывом. [c.115]

ККМ с волокнами карбида кремния. При практически равной прочности эти ККМ имеют преимущества перед аналогичными материалами с углеродными волокнами - повышенную стойкость к окислению при высоких температурах и значительно меньшую анизотропию коэффициента термического расширения. В качестве матрицы используют порошки боросиликатного, алюмосиликатного, литиевосиликатного стекла или смеси стекол. Волокна карбида кремния применяют в виде моноволокна или непрерывной пряжи со средним диаметром отдельных волокон 10 - 12 мкм ККМ, армированные моноволокном, по-лл чают горячим прессованием слоев из лент волокна и стеклянного порошка в среде аргона при температуре 1423К и давлении 6,9МПа. Керамический композит Si-Si , получаемый путем пропитки углеродного волокна (в состоянии свободной насыпки или в виде войлока) расплавом кремния, может содержать карбидную фазу в пределах 25 - 90%. Механические характеристики ККМ увеличиваются с ростом содержания Si . ККМ с волокнами углерода и карбида кремния обладают повышенной вязкостью разрушения, высокой удельной прочностью и жесткостью, малым коэффициентом теплового расширения. [c.159]

Волокна карбида кремния и вольфрама предназначены для армирования жаропрочных КМ на основе никелевохромистых сплавов с рабочими температурами 1100. .. 1300 °С. [c.461]

Волокна карбида кремния получают в вертикальных реакторах по аналогичной схеме, как и при получении волокон бора. Сердечником при этом служат вольфрамовая проволока или пековые моноволокна углерода. В последнем случае прочность и термостойкость волокон карбида кремния существенно повышаются из-за более низкого уровня напряжений между оболочкой и сердечником. Температура подложки при осаждении карбида кремния составляет 1100. .. 1200 °С. Соотношение компонентов парогазовой фазы подбирают в зависимости от требуемого диаметра волокна, диаметра нити подлож- [c.462]

Современная промышленность, выпускающая композиты с большими затратами ручного труда, имеет тенденцию к автоматизации при крупносерийном и массовом производстве изделий. Однако при разработке новых изделий, опытных образцов, а также в мелкосерийном производстве все еще будут применяться ручные и полуавтоматические методы. Композиты на основе органических матриц по-прежнему остаются основными материалами, а композиты на основе металлических матриц обнаруживают признаки роста производства на ближайшие 8—10 лет. Основными высокомодульными волокнами останутся углеродные и арамидные ( Кевлар ) одновременно с борными и волокнами карбида кремния, имеющими специальное применение. Перспективы для расширения промышленности производства композитов благоприятные, так как конструктивная эффективность снижения массы становится определяющей в экойомии энергии. [c.565]

Волокна карбида кремния и карбида бора производят в опытных количествах. Эти волокна получают путем химического осаждения паров на нагретую подложку из вольфрама или углерода способом очень близким к методу, который используется для получения волокон бора. Наиболее пригодной газовой смесью для получения волокон карбида кремния является смесь метилди-хлорсилана с водородом, а для получения волокон карбида бора— смесь металла с трихлоридом бора. Эти покрытия имеют кристаллическую структуру и поверхность волокна, чувствительную к истиранию. Кристаллические структуры В4С и Si лучше сопро- [c.40]

Свободная энергия взаимодействия очень важна не только для процесса изготовления, но и в условиях эксплуатации материала при высоких температурах. Изменение свободной энергии при взаимодействии волокна и матрицы является движущей силой этой реакции, и при повышенных температурах степень изменения этих движущих сил становится очень важной. При разработке композиционных систем, работающих при высоких температурах, необходимо определять изменение свободной энергии для возможных реакций в предполагаемой системе. Такие системы, как ниоби-евый сплав и волокна карбида кремния, имеют очень высокие величины движущих сил реакций, ухудшающих совместимость компонентов. [c.43]

Царев и др. [34] исследовали композиционные материалы Ti — 6% А1—4% V — борсик, а также композиции с волокнами карбида кремния. Эти материалы изготовляли горячим прессованием при 1600° F (871° С) в течение 1 ч, как описано ранее, толщина реакционного слоя в них была одинаковой. Композиционные материалы содержали от 26 до 34 об.% армирующих волокон. Испытания на растяя ение дали очень устойчивые результаты, прочность находилась в пределах 106 ООО—138 ООО фунт/кв. дюйм (74,5—97 кгс/мм ). Значения разрушающей деформации такн е имели вполне малый разброс при средней величине 4000 мкдюйм/дюйм (0,4%). Последняя составила лишь 54% от разрушающей деформации, оцененной по средней прочности волокон в состоянии поставки (475 ООО фунт/кв. дюйм, 334 кгс/мм ). Модуль упругости очень близок к величине, вычисленной по правилу смеси. [c.316]

Композиционные материалы, представляющие собой легкие сплавы, армировашые высокомодульными и высокопрочными волокнами борными, углеродными или волокнами карбида кремния, находят все большее применение в различных отраслях техники, и в первую очередь в авиационной и космической технике [151, 197], Наиболее интенсивно ведутся работъгпо улучшению свойств бороалюминия и углеалюминия. [c.187]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...