Волокна физико-химическими методами

Структура, взаимодействие компонентов и механические свойства композиционных материалов в значительной мере зависят от методов и режимов их изготовления [54]. Так, например, ири изготовлении композиции по режимам, характеризующимся отклонением параметров процесса от оптимальных в сторону снижения температуры, давления и сокращения времени выдержки, реализуется лишь начальная стадия физико-химического взаимодействия компонентов механизм разрушения полученного композиционного материала определяется в этом случае прочностью связи матрицы с волокном. Материал ири нагружении разрушается за счет накопления трещин на границе матрица—волокно и последующего раздельного разрыва частично связанного пучка армирующих волокон и матрицы. Разрыв какого-либо волокна приводит обычно к отслоению его от матрицы, вследствие чего в процессе дальнейших испытаний данное волокно не несет нагрузки. При таком механизме матрица разрушается с образованием воронок вокруг индивидуальных волокон или их комплексов зона разрушения матрицы обычно локализована в плоскости, перпендикулярной к направлению нагрузки волокна выдернуты из матрицы на значительную длину, область разрывов отдельных волокон распределена вдоль оси образца. Такой материал характеризуется высокой ударной вязкостью, сравнительно невысокой прочностью ири растяжении, низкими значениями циклической прочности, прочности при сдвиге, сжатии, изгибе, кручении и т. д. [c.10]

Совершенствование методов анализа позволяет заметно уточнить решения задач, полученные с использованием простейших моделей материала. Вместе с тем было установлено, что удовлетворительного соответствия данным экспериментов в ряде случаев достигнуть не удается, а разброс последних часто перекрывает результаты уточнения . По-видимому, дело в том, что многие особенности реальных композитов пока не учитываются в существующих методах анализа. Геометрические параметры структуры композита — местоположение ( упаковка ) армирующих волокон, форма и характерные размеры их сечений — случайные параметры. В ряде случаев волокна искривлены вследствие несовершенства технологии изготовления материала. На границе раздела связующего и армирующего материалов, как правило, протекают сложные физико-химические процессы, в результате которых происходит изменение характеристик компонентов вследствие их взаимодействия, образование трещин и отслоений на границе раздела и т. д. [c.14]

За последние годы на основе физико-химической теории жаропрочности успешно разрабатываются методы получения эвтектических композиционных материалов путем направленной кристаллизации из расплавов [18, 31—35]. При этом высокопрочные волокна [c.170]

Чтобы понимать особенности поведения композитных материалов при нагружении в упругопластической области, необходимо разобраться в роли поверхности раздела как элемента структуры, передающего напряжения от матрицы к упрочнителю кюмпо-зита. Классификация поверхности раздела может быть основана на различных принципах. С физико-химической точки зрения различают следующие типы связи (по отдельности или в совокупности) механическую путем смачивания и растворения окисную обменно-реакционную смешанные связи [58]. В зависимости от способа изготовления или выращивания композита можно выделить две основные группы поверхностей раздела в композитах, полученных направленной кристаллизацией (in-situ), и в волокнистых композитах, армированных проволокой или волокнами и изготовленных путем диффузионной сварки, пропитки жидким металлом или методом электроосаждения. В композитах, изготовленных направленной кристаллизацией, фазы находятся практически в равновесии тем не менее в них возможна физикохимическая нестабильность [4, 74], которая приводит к сфероиди-зации или огрублению структуры при незначительном изменении состава и количества какой-либо фазы. Иная ситуация имеет место в волокнистых композитах — различие химических потенциалов в окрестности поверхности раздела является движущей силой химической реакции и (или) диффузии, а эти процессы могут приводить к изменению состава и объемной доли каждой фазы. [c.232]

Газопарофазные методы заключаются в нанесении на армирующие волокна барьерных или технологических покрытий, защищающих их от разрушения при взаимодействии с материалом матрицы. Их фазовый состав (чаще всего нитриды, бориды, оксиды, карбиды) выбирают исходя из физико-химической и термомеханической совместимости армирующих волокон и материала матрицы. Покрытия получают в результате либо разложения летучих карбонильных соединений металлов, либо испарения металлов и сплавов при термическом воздействии электронным лучом, ионными пучками. Низкая производительность методов не позволяет использовать их для прямого компактирования композиционных материалов. [c.304]

Волокна, полученные любым из рассмотренных способов, вводят в матрицу. При изготовлении металлокерамических армированных композиций готовят шихту из смеси порошка матрицы и волокон, которую затем прессуют и спекают. В процессе приготовления шихты важно обеспечить равномерность распределения волокон в матрице, которое иногда нарушается из-за образования комков волокон в ходе перемешивания. Применяют механическое и химическое смешивание. Шихту можно прессовать любым известным способом. Следует указать, что при прессовании изделий в прессформах волокна ориентируются в плоскостях, расположенных нормально к сжимаюшим усилиям, в самих же плоскостях они ориентированы хаотично. Экструзией и прокаткой можно получить направленную структуру композиций, что является важным преимуществом этих методов формования. Спекание спрессованной смеси исходных материалов проводят при температуре 0,7—0,8 Гпл матрицы, чаще всего в атмосфере водорода, инертных газов или вакууме. При спекании композиций наряду с процессами сцепления, уплотнения и упрочнения может происходить и взаимное растворение компонентов. Для армированных систем важно ограничить спекание температурновременными пределами, при которых достигается достаточно прочное сцепление, а заметного растворения не наблюдается. После спекания изделия могут быть подвергнуты дополнительной обработке с целью повышения их физико-механических свойств или придания окончательных размеров и формы. Спекание сформованной смеси исходных материалов может быть заменено пропиткой спрессованных волокон расплавленным материалом матрицы. При этом отпадает необходимость в приготовлении шихты. Пропиткой можно получить практически беспористый материал, равномерно распределять компоненты, варьировать в широких пределах объемное содержание арматуры, диаметр и длину волокон, создавать нужную ориентацию, сохранять исходную форму и размеры волокон, использовать стандартное оборудование термических участков. Однако для получения хорошей композиции необходимо смачивание волокон жидкой матрицей. Кроме того, при пропитке жаропрочными ма- [c.465]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...