Боралюминий прочность

Пайка боралюминия. Разработано несколько технологических процессов пайки боралюминия. Пайка низкотемпературными припоями производится в температурном интервале, не оказывающем разупрочняющего влияния на армирующие волокна [200]. Паяные соединения, полученные этим методом, способны работать при температурах до 315° С. Было опробовано несколько припоев для низкотемпературной пайки. Припой состава 55% Сс1, 45% Ag рекомендуется для рабочих температур до 90° С он обеспечивает прочность соединения на срез, равную 9 кгс/мм. Припой состава 95% цинка и 5% алюминия рекомендуется для рабочих температур до 315° С, при которых прочность соединения на срез составляет 3 кгс/мм . [c.191]

Соединение боралюминия с титаном может надежно работать при комнатной температуре и значительных нагрузках, составляющих 50% от прочности на разрыв, выдерживая более 10 циклов. Максимальная прочность сварной точки на срез составила 10,5 кгс/мм. [c.195]

Имеются сведения [150], что болтовые и клепаные соединения боралюминия с боралюминием, а также с алюминиевыми и титановыми сплавами имели прочность на срез 14 кгс/мм , прочность на смятие от 59 до 84,4 кгс/мм . [c.197]

Волокнистые материалы с металлической матрицей обладают высокими удельными прочностью и модулем. Из многочисленных композиций металл — волокно наиболее разработан боралюминий. Это единственный материал, для которого имеются опубликованные данные по свойствам при низких температурах [7, 8]. [c.77]

Рис. 3. Температурная зависимость предела прочности образцов боропластика (/, 5, 6) и боралюминия (3— ) с различной ориентировкой волокна

Преимуществом боралюминия по сравнению с полимерными композиционными материалами является более высокая прочность в направлениях, отличных от направления укладки волокон. Прочность боралюминия в поперечном направлении и прочность при сдвиге может быть равна прочности алюминия или сплавов на его основе и значительно превышать прочность, достигаемую в материалах с полимерной матрицей. Типичные прочностные свойства этих материалов приведены в табл. 1. [c.423]

В заключение следует отметить, что соединение боралюминия, упрочненного борсиком с алюминием иди с титаном методом пайки очень перспективно для соединения силовых элементов нз боралюминия в законцовках конструкционных фитингов. При этом хорошие результаты были получены как при пайке в печи с припоями в виде фольг, так и пайкой погружением с применением проволоки. Прочность на срез алюминиевых сплавов-припоев при комнатной температуре равна 14 кгс/мм - , и пайка может осуществляться по стандартной технологии на существу-юш ем оборудовании. [c.450]

Прочность и кривая деформация — напряжение негомогенного ортотропного материала, каким является боралюминий, достаточно сложные понятия. Поведение композиционного материала, так же как и поведение обычного монолитного конструкционного материала, есть результат свойств исходных материалов, входящих в композицию, и зависит от истории его изготовления. Различный характер распределения волокон в матрице, а также наблюдаемое термодинамическое взаимодействие между этими фазами позволяют считать металлургические и структурные факторы более ответственными за количественную сторону анали- зируемых свойств по сравнению с влиянием указанных факторов иа большинство ранее известных материалов. [c.455]

Поведение боралюминия при растяжении в осевом направлении определяется, главным образом, свойствами упрочняющих волокон и их содержанием в композиционном материале. Предел прочности при растяжении в направлении укладки волокон и деформация до разрушения определяются в основном свойствами волокон, и только характер кривых напряжение — деформация может незначительно изменяться в зависимости от свойств матрицы и характера остаточных напряжений. [c.456]

На рис. 16 показан предел прочности в продольном направлении боралюминия в зависимости от температуры испытания. Снижение прочности композиционного материала связано с уменьшением прочности волокна по мере повышения температуры испытания [91], а также с наличием взаимодействия матрицы с волокном. Последнее обстоятельство особенно важно для температур выше 430° С и выдержках, более длительных, чем время, в течение которого происходили испытания (см. рис. 16). То, что предел прочности при повышенных температурах зависит главным образом от прочности волокна, указывает путь повышения этого свойства за счет улучшения свойств волокна. [c.463]

Детали из боралюминия по сравнению с титановыми сплавами дают снижение массы на 30-40 %, обеспечивая более высокую длительную и усталостную прочность при нагреве до 500 °С. [c.876]

Таким образом запас прочности (по пределу текучести) по нормальным напряжениям в металле составляет 1,18. В слое боралюминия максимальные сжимающие напряжения имеют место в точке х — И2, у = к, т. е. а = —0,31 ГПа, запас прочности составляет 6,45. Найдем также касательные напряжения, действующие на границе раздела металла и боралюминия (при у — /3). По формуле (2.9) имеем [c.334]

Разработано несколько вариантов пайки боралюминия. Опробованы припои для низкотемпературной пайки [12]. Припои состава 55% С(1—-45% Ag, 95% С(1 —5% Ад, 82,5 % С(1—17,5% 2п рекомендуются для деталей, работающих при температурах не выше 90 °С припой состава 95% 2п — 5% А1 — для рабочих температур до 315 °С. Для улучшения смачивания и растекания припоя на соединяемые поверхности наносят слой никеля толщиной 50 мкм. Высокотемпературную пайку производят с использованием эвтектических припоев системы алюминий — кремний при температурах порядка 575—615 °С. Время пайки должно быть сведено к минимуму из-за опасности деградации прочности борных волокон. [c.506]

Боралюмипий в основном используется при содержании волокон 50 об. %. Несмотря на то, что рассчитанный по правилу смеси предел прочности на растяжение составляет 16—18-10 кгс/см , фактически листы и ленты, полученные диффузионной сваркой, редко обеспечивают предел прочности выше 12-10 кге/см . Предел прочности на срез боралюминня также значительно ниже теоретического значения. Согласно последним сообгЦениям, использование борного волокна диаметром 0,14 мм вдвое увеличивает прочность на срез боралюминия. Это происходит, по-видимому, из-за того, что волокна бора диаметром 0,14 мм достаточно прочны и лучше противостоят продольному расщеплению, чем волокна диаметром 0,10 мм. [c.91]

Средняя прочность сварной точки при сварке одноосноармиро-ванных боралюминиевых пластин толщиной 0,5 мм между собой составила 90% от прочности боралюминия эквивалентного сечения. Прочность соединения боралюминия с перекрестным армированием выше по сравнению с одноосноармированным. Прочность многоточечного соединения составляет 70% прочности композиционного материала. [c.194]

Прочность клеевых швов на сдвиг листов из боралюминия в случае применения полиимидных клеев составляла 2,1 кгс/мм при комнатной температуре и 1,05 кгс/мм при 315° С [150]. Отмечается, что комбинированные клееболтовые и клееклепаные соединения имеют в 3 раза более высокие прочностные свойства, чем клеевые и механические в отдельности. [c.198]

В ближайшем будущем композитом промышленного значения, имеющим более низкую стоимость, по-видимому, будет алюминий, армированный волокнами из углерода и корунда. Данные, приведенные на рис. 1, в, г, показывают, что боралюминий не имеет преимущества по сравнению с борэпоксидным материалом. Однако в ряде случаев применение боралюминия может быть более эффективным, например для гасителей вихревых токов в сверхпроводящих электрических машинах, где требуется высокая электропроводность в сочетании с прочностью и жесткостью конструкции. Фактором, ограничивающим применение боралюминия при низких температурах, является его значительная теплопроводность. Как и борпластик, композиционный материал борное волокно — сплав 6061 при 4 К обладает прекрасными характеристиками и высокой стабильностью свойств [8]. [c.77]

Материалы с алюминиевой матрицей обладают меньшей анизотропией, чем материалы на эпоксидной основе. Это обусловлено больн1ими прочностью и пластичностью алюминия. Модуль упругости боралюминия в поперечном направлении составляет 75 % модуля упругости в про- [c.368]

Наибольшее распространение среди КМ благодаря лучшему комплексу технологических, коррозионных характеристик и достаточно высоким механическим свойствам получил класс конструкционных материалов, называемых боралюминием. Примером могут служить такие композиции как Д20-АД1-В, АД1-АМг6-В и др. Типичными представителями бора-люминиев являются материалы марки ВКА-1, ВКА-1Б. Конструкционные волокнистые композиционные материалы на основе свариваемого коррозионностойкого алюминиевого сплава марки 1561, армированного высокопрочными высокомодульными непрерывными волокнами бора (материал марки ВКА-1 Б) и тонкой стальной проволокой ВНС-9 (материал марки КАС-1), разработаны целенаправленно для использования их в качестве усиливающих элементов (в направлении действия главных напряжений) в высоконагруженньгх корпусных конструкциях из алюминиевого сплава судов [7]. Данные КМ относятся к разряду анизотропных, максимальные прочность и жесткость реализуются в направлении армирования в соответствии с законом аддитивности [7]. Ниже приве- [c.197]

Изготовление боралюминия литейными методами усложняется из-за описанного выше разупрочнения, а также из-за обычных технологических трудностей, связанных с получением тонкостенных алюминиевых отливок. Из-за взаимодействия между борным волокном (с покрытием или без него) с расплавленным алюминием процесс, проводимый Кэмехортом [16], длился менее 1 с и ограничивался получением небольших прядей, имеющих после пропитки высокую прочность. Это, по-видимому, связано со сложностью введения большого количества хрупких волокон в алюминиевый расплав и сохранения между ними необходимых расстояний. Видос и др. [42] использовали пропиханные пряди для изготовления из них с помощью повторного плавления длинномерных стержней. [c.445]

Технологический процесс намотки волокна совместно с плазменным напылением применялся Крейдером и Леверантом [51] для изготовления пластин и колец, большого диаметра. В результате этого процесса получается материал с очень пористой и низкопрочной матрицей, которая, однако, может быть улучшена спеканием или горячим прессованием. Некоторые результаты ранее выполненных в этом направлении работ показали высокую прочность при нагреве и высокий предел выносливости боралюминия. [c.445]

Диффузионная сварка боралюминия с боралюминием, боралюминия с листовым алюминием или боралюминия с титаном осуществляется по технологическим режимам и на оборудовании, применяемом для изготовления композиционного материала, описанном выше. При этом в высокопрочных соединениях может быть достигнута прочность, равная прочности на срез матрицы. Поскольку для сварки алюминия с алюминиевыми или титановыми сплавами требуются высокие давления, процесс изготовления изделий сложной формы менее пригоден и более дорог по сравнению с пайкой твердым припоем, тем не менее он применялся при изготовлении вентиляторных лопаток турбовентиляторного двигателя для соединения боралюминиевого пера лопатки с титановыми накладками в замковой части. Соединение боралюминия с титаном, полученное диффузионной сваркой, показано на рис. 11. [c.448]

Для повышения прочности в продольном я поперечном направлениях композиционных материалов применялась холодная прокатка. Геттен и Эберт [31] исследовали прокатку боралюминия, проводимую в направлении, перпендикулярном направлению укладки волокон. Сообщались новые данные о повышении осевой прочности однонаправленного композиционного материала, о влиянии прокатки на поперечную прочность в работе не указано. [c.452]

ДОЛЖНЫ быть такими, чтобы исключить потери прочности волокна в результате его взаимодействия с матрицей. Обе кривые напряжение — деформация, приведённые на рис. 13, характеризуются начальной линейной областью (1 стадия), нелинейной областью, являющейся переходом к линейной области (2 стадия), и заключительной нелинейной областью, предшествующей разрушению. Кривые напряжение — деформация такого типа были обнаружены многими исследователями и не только для боралюминия, но и для других композиционных систем с металлической матрицей, таких, как медь — вольфрам, Мак-Дэниельсом и др. [61], Старке [82], Крейдером и др. [47, 50]. Стадия 1 соответствует области только упругого поведения и матрицы и волокна и заканчивается там, где начинается пластическая деформация матрицы. Наклон кривой на стадии 1 характеризует первичный модуль упругости композиционного материала и, как указывалось в предыдущем разделе, определяется по правилу смеси. [c.457]

Полная эффективная деформация при разрушении борного волокна была получена при испытании на растяжение пучка несвязанных волокон (рис. 14). Таким образом, повышается также полная деформация до разрушения всего композиционного материала, поскольку она определяется разрушением борного волокна. Увеличение чисто сжимающих остаточных напрял ений на волокне в результате термообработки может, следовательно, увеличить деформацию до разрушения и прочность композиционного материала, по сравнению с прочностью его в состоянии после изготовления. Ческис и Хекел [18, 19] подтвердили приведенные выше предположения. Они измеряли рентгеновским методом напряжения в матрице и на волокнах (для материала вольфрам — алюминий) и в матрице (на боралюминии) перед испытанием и в процессе испытания композиционного материала при растяжении. [c.459]

На пластичность матрицы оказывают воздействие сжимающие е окружающие волокна, а на поведении волокон сказывается способность матрицы передавать нагрузки волокнам очень небольшой длины. Разрушающее напряжение волокон в композиционном материале часто рассчитывается по прочности пучка, состоящего из параллельных волокон [23, 88]. Прочность пучка зависит как от средней прочности волокна и ее распределения, так и от длины базы испытуемых образцов. Эта прочность в качестве величины ар входила в расчеты, проводимые по уравнению (6) Шеффером и Кристианом [78], показавшие хорошие результаты. Хорошее совпадение с экспериментальными данными получены также при использовании значений только средней прочности, которые обычно выше прочности пучка [5]. Была предпринята попытка установить соотношение между лрочностью композиционного материала, свойствами входящих в него компонентов и его структурой с учетом влияния концентраторов напряжений. Повреждения в волокнах, расположенных произвольно в композиционном материале, служат локальными концентраторами напряжений, вызывающими разрушение композиционного материала [74, 75, 103]. Модель такого типа хорошо описывает прочность боралюминия, изменяющуюся с увеличением повреждений в виде надрезанных и разрушенных волокон, являющихся концентраторами напряжений [50]. В этой модели особо важной становится роль матрицы, благодаря ее способпости передавать напряжения через участки, окружающие поврежденное волокно. [c.461]

Эти авторы предположили, что внезапное выделение упругой энергии в результате первоначального разрушения волокна мон ет вызвать ударную волну, способную разрушить соседние волокна. Хэрринг [36] показал обоснованность этого предположения на серии образцов боралюминия, в которых возникала цепная реакция разрушения волокон, инициируемая некоторым пороговым напряжением, зависящим от статического распределения прочности волокна. [c.463]

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]

Было установлено, что прочность боралюминия при сжатии равна или выше его прочности при растян<ении. Однако указывалось, что прочность при сжатии сильно зависит от методики испытания, а также от применяемого критерия разрушения. Использовались критерии как конструкционной неустойчивости (1 оробление), так и неустойчивости материала (размочаливание, сдвиг, раздавливание). Сообщалось, что предел прочности при осевом сжатии труб из композиционного материала борсик — алюминий 6061, полученных методом непрерывного литья, достигал 178 кгс/мм [1], в то время как предел прочности при сжатии того же материала, но полученного методом диффузионной сварки [53] был равен 218 кгс/мм , причем разрушение происходило в результате размочаливания концов образца. Указанное значение прочности при сжатии равно примерно удвоенной прочности при растяжении образца из того же материала. Прочность образцов, сжимаемых под углами 30, 60 и 90° к оси укладки волокон, также превышает их прочность при растяжении. [c.473]

Роль совместимости волокна с матрицей в условиях испытания на длительную прочность боралюминия была отмечена Брей-наном и Крейдером [13]. Проведенные при 400° С испытания образцов, упрочненных борными волокнами с покрытием из карбида кремния, показали, что они имели в 2 раза более высокую длительную прочность (за 100 ч) по сравнению с алюминием, упрочненным волокном бора без покрытия. При более коротких выдержках эффект покрытия не так значителен, как этого можно было бы ожидать в результате взаимодействия волокна с матрицей и его разупрочнения. [c.474]

Для слоисто-волокнистых композитов выведены аналитические зависимости, позволяющие определить допустимый диапазон углов армирования. Обеспечение подобных условий связано с равновесным протеканием процесса накопления повреждений в элементах композитов и рассматривается как возможность повышения прочности и живучести материалов и конструкций. Результаты проиллюстрированы расчетами для углепластиков, стеклопластиков и боралюминия. На основе численного решения физически нелинейной краевой задачи механики закритического деформирования рг1ссчитаны поля микронапряжений и микродеформаций для ячейки периодичности на разных стадиях процесса нагружения, вплоть до разрушения композита. [c.14]

Средняя прочность сварной точки при сварке одноосноарми-рованных бор алюминиевых пластин толщиной 0,5 мм (с объемной долей волокон 50%) составляет 90% от прочности бора-люминия эквивалентного сечения. Прочность соединения листов боралюминия с перекрестным армированием выше, чем листов с одноосным армированием. [c.504]

Основные трудности при пайке углеалюминиевых композиций как между собой, так и с алюминиевыми сплавами связаны с плохой смачиваемостью углеалюминия припоями. Лучшими припоями являются сплав 718 (А1—12% 51) или чередующиеся слои фольги из сплава 6061. Пайку производят в печи в атмосфере аргона при температуре 590 °С в течение 5— 10 мин. Для соединения боралюминия и углеалюминия с титаном могут быть применены припои системы алюминий — кремний— магний. Для повышения прочности соединения рекомендуют на поверхность титана наносить слой никеля. [c.506]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...