Композиционные материалы на основе металлов

Киносъемка микроструктуры образцов 120 Композиционные материалы на основе металлов [c.302]

В авиации и космонавтике нашли широкое применение композиционные материалы на основе металлов, полимеров и керамики. Нет сомнения, что в недалеком будущем они получат применение и в других отраслях машиностроения - автомобильной, станкостроении, в химическом машиностроении и др.). Поэтому в учебнике дано подробное их описание. [c.4]

Металлические композиционные материалы или композиционные материалы на основе металлов и сплавов. Чаще всего используются алюминий, магний, титан, медь и сплавы на их основе. Также делаются попытки использовать в качестве матрицы высокопрочные стали, тугоплавкие металлы и сплавы. [c.186]

Создание композиционных материалов нового класса стало возможным благодаря разработке и применению высокопрочных и высокомодульных борных и углеродных волокон, соединений ковалентного типа в виде нитевидных кристаллов и волокон карбидов, нитридов и других соединений, а также армирующих материалов на основе металлов, сталей и сплавов, обладающих высокой прочностью и высоким модулем упругости. [c.33]

Композиционный материал с одномерными компонентами, один из размеров которых значительно превышает два других и соизмерим с характерным размером элементарного образца композиции. Примером этой группы материалов являются волокнистые композиционные материалы на основе полимеров, металлов и т. п., армированные стекловолокнами, борными, углеродными, керамическими и другими волокнами. [c.51]

В металлургии используются композиционные огнеупорные материалы для футеровки печей, для кожухов, арматуры печей, наконечников термопар, погружаемых в жидкий металл, и др. В данном случае эффективность применения заключается в увеличении срока службы металлургического оборудования. В горнорудной промышленности из композиционных материалов на основе тугоплавких соединений изготовляют буровой инструмент, коробки буровых машин, детали буровых комбайнов, транспортеров и др. Эффективность применения заключается в высокой абразивной стойкости п износостойкости композиций. [c.240]

Композиционные материалы на основе металлической матрицы получают пропиткой высокопрочных волокон (бора, углерода, вольфрама, молибдена и др.) расплавленными металлами (алюминием, кобальтом и т. д.). Варьируя компоненты и их объемное сочетание, получают материалы с высокими механическими характеристиками, жаропрочностью и другими свойствами. При малой массе такие материалы имеют прочность и износостойкость значительно выше, чем стали и высококачественные сплавы. [c.33]

Таблица 3.42. Прочность при высоких температурах сплавов на основе тугоплавких металлов, керамики и композиционных материалов на никелевой матрице [3,14,24

Для определения прочности и пластичности металлов и сплавов, в том числе тугоплавких и композиционных материалов на их основе, в вакууме, окислительной и защитной газовых средах при испытаниях на растяжение в интервале температур 270—3270 К и при относительной скорости от 1 до 10- с- разработана установка Микро-6 . В качестве основных образцов приняты конструкционные материалы — проволоки, ленты, фольги. [c.139]

В настоящее время все большее внимание уделяется композиционным материалам на металлической основе, армированной высокомодульными углеродными волокнами. Совместимость армирующего компонента и матрицы в некоторых случаях достигается введением связующего, функцию которого выполняет покрытие. Металлические покрытия необходимы в тех случаях, когда матрица не смачивает поверхность углеродных волокон при температурах получения композиции (алюминий, магний [21), Кроме того, покрытие углеродных волокон такими металлами, как цинк и медь, может впоследствии служить основой или компонентом основы композиционного материала [3]. [c.129]

Несмотря на то что прочность многих сплавов железа, алюминия и других металлов непрерывно повышается, одно время казалось, что все резервы металла уже исчерпаны. Значительное повышение прочности металлов стало возможным благодаря новым исследованиям в области природы, пластической деформации, изучения строения металлов, создания композиционных материалов на их основе. [c.17]

Автор вместе с группой товарищей в течение ряда лет занимается исследованием вопросов, имеющих отношение к проблеме связи структуры и свойств материалов. Вместе с этим он читает аспирантам курс физического металловедения. Изложение вопросов, так или иначе затрагивающих вышеуказанную проблему, и составляет основу книги. Последовательно рассмотрены металлическая связь и ее влияние на свойства металлов, строение атомов и межатомное взаимодействие, дефекты структуры, диффузия и теория фазовых превращений, некоторые конкретные процессы, формирующие конечные свойства металла полигонизация, старение, мартенситное превращение, возможности достижения высокой прочности, включая композиционные материалы, жаропрочность, поведение металлов в глубоком вакууме и, наконец, некоторые возможности использования ядерных процессов для исследования металлов. Где это возможно, делается акцент на вопросах связи строения и свойств. [c.8]

Создание единых конструкционных структур на основе адгезионно связанных композиционных материалов или композиционных материалов, соединенных с металлами, является важной проблемой в связи с применением композитов в военном и гражданском самолетостроении. Адгезионно соединенные материалы и процессы их получения регламентируются правительственными и отраслевыми спецификациями, в которых изложена технология создания соединений. Те же документы определяют методы получения Сандвичевых материалов. Адгезионно соединенные элементы стали применяться в самолетостроении еще в 1945 г. За прошедшее время значение этого вида соединений существенно возросло. Расширяются не только объемы использования, но и температурные интервалы, в которых эти соединения эксплуатируются. В современных условиях они находятся в пределах от —253 до +260 °С. [c.391]

Усталостные свойства соединений адгезионного типа приведены на рис. 22.17 и 22.18 [6]. Графики построены для соединений алюминиевых пластин (сплав 2024-ТЗ). Аналогично могут быть получены данные для композиционных материалов. Усталостные кривые для образцов адгезионных соединений стеклопластиков с эпоксидным связующим, выполненных простым нахлестом, лежат между усталостной кривой для исходного металла и усталостной кривой образца металла с отверстием (аналогично тем, которые используются для заклепочных соединений). Усталостные свойства соединений борно- и углеродно-эпоксидных композиционных материалов (адгезив также эпоксидный) существенно выше, чем аналогичные для металлов. На рис. 22.19 [6] приведены усталостные кривые для адгезионных соединений по сравнению с заклепочными для материалов на основе алюминиевых сплавов 2024 и 2025. [c.401]

И показали, что проведение испытаний в воде практически не изменяет усталостную выносливость этих материалов. Донат [142] получил аналогичные результаты для слоистых материалов на основе эпоксидного связующего и борных волокон (рис. 2.69 и 2.70). Эти результаты заставляют предположить, что волокнистые композиционные материалы не чувствительны к циклическим нагрузкам в противоположность металлам и ненаполненным полимерам. [c.137]

На смену мокрым электрофильтрам, изготовляемым из дефицитных цветных металлов, пришли аппараты, отличающиеся широким использованием полимерных материалов. Наиболее перспективным для этих целей, как показали исследования ОАО НИИОгаза, является композиционный материал на основе полипропилена с наполнителями из ацетиленовой [c.267]

Большой вклад в теорию образования композиционных материалов на основе металлов и стекла внес советский ученый В. Преснов. Он показал, что прочная связь возникает в результате химического взаимодействия отдельных компонентов, входящих в состав соприкасающихся материалов. В. Пресновым и другими исследователями доказано, что на границе раздела между металлом и стеклом имеет место химическое взаимодействие донорно-акцепторного типа, в результате которого возникает координационно-ковалентная связь. Роль акцепторов электронов играют кислотные окислы, донорами электронов выступают окислы с основными свойстрами. [c.92]

Число новых сплавов непрерывно растет. Особенно большие возможности открылись перед создателялнг новых материалов благодаря широкому применению тугоплавких металлов, поэтому в учебник включена новая глава Тугоплавкие металлы . Более широко освещены композиционные материалы на основе металлов, полимеров и керамики. [c.4]

Химическое меднение. Химическое меднение является одним из немногих способов получения композиционных материалов на основе меди и его сплавов, армированных углеродным волокном. Введение углеродных волокон в медные сплавы целесообразно в некоторых случаях, когда требуется материал с высокими элек-тро- и теплопроводностью, близкими к соответствующим характеристикам меди, но более прочный, с более низким температурным коэффициентом линейного расширения. Кроме того, он может служить и хорошим материалом для высокопрочных, самосмазываю-щихся ПОДЦ1ИИНИКОВ трения. Часто химическое меднение исполь-зуют для улучшения смачиваемости углеродных волокон или нитевидных кристаллов в процессе изготовления композиционных материалов на основе алюминиевых сплавов методом пропитки жидким расплавом, либо в качестве подслоя на этих унрочните-лях, образующего плавящуюся эвтектику в контакте с металлом матрицы, используемым в виде тонких фольг при горячем прессовании. [c.186]

Титановые сплавы обладают максимальной удельной прочностью по сравнению со сплавами на основе других металлов, достигающей 30 км и более. В связи с этим трудно подобрать армирующий материал, который позволил был создать на основе титанового сплава высокоэффективный композиционный материал. Разработка композиционных материалов на основе титановыг сплавов осложняется также довольно высокими технологическими температурами, необходимыми для изготовления этих материалов, приводящими к активному взаимодействию матрицы и упрочни-теля и разупрочнению последнего. Тем не менее работы по созданию композиционных материалов с титановой матрицей проводятся, и главным образом в направлении повышения модуля упругости, а также прочности при высоких температурах титановых сплавов. В качестве упрочнителей применяются металлические проволоки из бериллия и молибдена. Опробуются также волокна из тугоплавких соединений, такие, как окись алюминия и карбид кремния. Механические свойства некоторых композиций с титановой матрицей приведены в табл. 58. Предел прочности и модуль упругости при повышенных температурах композиций с молибденовой проволокой показаны в табл. 59. [c.215]

В режиме ИП могут работать металлы, металлополимеры, металлокерамические материалы, наполненные стекла, сплавы из благородных металлов, композиционные материалы на основе эпоксидной смолы ЭД-5 и др. [c.99]

К первой группе относят металлы и сплавы, обладающие удовлетворительными механическими характеристиками при обычных климатических температурах (до —50 °С) углеродистые стали ферритного и мартенсит-ного классов, некоторые низколегированные и инструментальные стали и композиционные материалы на основе кобальта. [c.309]

Ко второй группе относят металлы, сохраняющие пластичность при охлаждении до температуры —100 С. Это стали, содержащие 0,20—0,35 % углерода, легированные никелем, хромом, ванадием, молибденом, иногда — цирконием и бором. Например, ферритные малоникелевые стали с 2,25—5 % никеля пригодны для использования при температурах от —60 до —130 °С. К этой же группе относят сплавы титана на основе Р-фазы, а также композиционные материалы на основе железа и меди. [c.309]

Последние достижения в производстве волокнируых материалов с высокой удельной прочностью и высоким модулем упругости открыли новые возможности в разработке конструкционных материалов с высокими удельными механическими свойствами. Перспективны композиционные материалы на основе полимеров или металлов,, армированных волокном. [c.206]

Лазерный луч с большим успехом применяется для резки неметаллических материалов, таких, как пластмасса, стеклопластики, композиционные материалы на основе бора и углерода, керамика, резина, дерево, асбест, текстильные материалы и т. д. Данный ассортимент материалов, как правило, обладает меньшей температуропроводностью (k < 0,01 см /с), чем металлы, и поэтому удельное энерговложение для процесса резки значительно меньше. Для неметаллов легко выполняется условие Uod/k 1, при котором справедливо приближение быстродвижущегося теплового источника и применима формула (105) для расчета температуры в наиболее горячей точке. В то же время при скоростях резки Uq > 1 см/с и ширине реза не более 0,5 мм слои толщиной d > 0,5 мм можно считать в теплофизическом смысле полубез-граничной средой. Поэтому пороговая плотность потока, необходимая для начала резки неметаллов, слабо зависит от толщины листа и с ростом скорости перемещения источника увеличивается как [c.139]

Реакционная способность при взаимодействии с металлами низка, но смачивание поверхности волокон расш]авами металлов довольно хорошее, поэтому производство композиционных материалов на основе металлической матрицы и волокон из карбида кремния с точки зрения технологии проще, чем производство металлокомпозитов на основе углеродных волокон. [c.273]

Волокна из оксида алюминия успешно применяются для армирования металлов. В табл. 8.11 приведены физико-механические характеристики композиционных материалов на основе волокон из оксида алюминия и алюминиевой матрицы. Как видно из приведенных в таблице данных, такие композиционные материалы обладают хорошими механическими свойствами при высоких температурах, высокой электропроводностью и т. д. По сравнению с металлами, армированными другими волокнами, металлокомпозиты на основе волокон из оксида алюминия имеют следующие особенности. Во-первых, так как волокна из оксида алюминия стабильны при высоких температурах в воздушной среде и практически не реагируют с расплавленным металлом, металлокомпозиты на их основе можно получать методом литья. Это дает возможность [c.285]

Возможности повышения рабочих температур современных жаропрочных и жаростойких сплавов на основе титана, никеля и тугоплавких металлов за счет их твердораствор-ного упрочнения или создания гетерофазных структур практически исчерпаны. Поэтому большое внимание исследователей привлекают композиционные материалы на основе интерметаллидов, тугоплавких металлов и направленно закристаллизованных эвтектик, упрочненные дисперсными включениями, дискретными или непрерывными волокнами олее тугоплавких, прочных и жестких, чем матрица, фаз, в том числе керамических. [c.213]

Макроскопические характеристики усталостного разрушения металлов и волокнистых композиционных материалов очень похожи, хотя на микроуровне они различаются очень сильно. Хрупкие материалы, такие как стекло, углерод и бор, не снижают свою несущую способность при циклических нагрузках в отличие от пластически деформируемых материалов. Следовательно, композиционные материалы на основе хрупких волокон должны обладать высокой усталостной выносливостью, если волокна выдерживают основную нагрузку. Это предположение выполняется в случае пластиков, армированных однонаправленными углеродными и борными волокнами при усталостных испытаниях на одноосное напряжение. Диаграммы зависимости максимального напряжения от числа циклов до разрушения (диаграммы а—N) для таких материалов действительно практически горизонтальны и при циклических нагрузках, лежащих ниже полосы разброса статической прочности при растяжении, истинное усталостное разрушение практически не наблюдается. Бимон и Харрис [140], а также Оуэн и Моррис [141] получили одинаковые результаты для карбопластиков на основе эпоксидных и полиэфирных связующих [c.136]

Полимерные композиционные материалы на основе феноло-формальдегидных смол получили широкое распространение в качестве фрикционных материалов в производстве тормозных колодок. Другие связующие, такие как литые или спеченые металлы, в том числе металлокерамика, силикат натрия, сульфид меди, а также бумага, в некоторых условиях могут оказаться предпочтительнее. Например, тормозные башмаки из литой стали очень широко используются в железнодорожных вагонах. [c.396]

Композиционные материалы на основе полимеров. Они представляют собой многокомпонентную композицию, содержащую основу, теплостойкую арматуру и наполнитель. Основу в таких материалах называют связующим. Это каучуки, смолы и их комбинации. Чаще применяются фенолформальдегидные и анилин-формальдегидные модифицированные смолы, различные натуральные и синтетические каучуки и их комбинации. Наполнители регулируют рабочие и технологические свойства материала. Они подразделяются на металлические (медь, бронза, латунь, цинк, алюминий, свинец, железо, титан и другие металлы и соединения в виде порошков, стружки или проволоки) неметаллические (графит, углерод, кокс, сера и др.) минеральные (керамика, барит, сурик, глинозем, каолин, мел и др.) органические, например скорлупа ореха кешью. Каучуково-смоляная основа обладает недостаточно высокими механическими свойствами, особенно при повышенных температурах. Поэтому все материалы на полимерной основе содержат теплостойкую арматуру асбест, волокна, вату и т. п. Этот компонент во многом определяет свойства и технологию всего материала, и поэтому он часто отражается в его названии. Так, материалы, армированные асбестом, называются ФАПМ, т. е. фрикционные асбополимерные материалы. [c.38]

Рассмотренные механизмь[ трения при граничном трении относятся к парам трения металл-металл. Применение в узлах трения деталей из полимерн1з1х и композиционных материалов на полимерной основе выдвигает необходимость рассмотрения металлополимерных систем (трибосистем), в которых при граничном трении наблюдаются более сложные физнко-хпмические процессы, чем в системе металл-смазоч-ный материал-металл, в силу проявления дополнительных взаимодействий между частями системы. [c.73]

Кулли и Поцелуйко [6] провели сравнительные испытания верхних коленчатых рычагов заднего пилона для вертолета СН-47С фирмы Boeing из металла и композиционного материала на основе коротких волокон. Композиционный материал состоял из стекловолокон S-2 (длина отрезка волокна 12,7 мм) с нанесенным на них аппретом и эпоксидной новолачной матрицы. Среди прессованных материалов он показал наилучшие характеристики в испытаниях на допустимое разрушение при баллистическом ударе. Пилоны имели Н-образное сечение, каждая стойка которых образует дополнительную конструктивную часть, способную нести полную нагрузку при разрушении другой. Хотя масса пилона из композиционного материала приблизительно на 20% меньше массы кованой алюминиевой детали, он выдерживал допустимую разрушающую нагрузку. [c.483]

Композиционные материалы с нуль-мерными компонентами, имеющими все три размера одного и того же порядка и, следовательно, с учетом признака б не имеющими ни одного размера, соизмеримого с характерным размером элементарного образца композиционного материала. Примерами композиций этой группы могут служить дисперсноупрочненные материалы, металлы и сплавы, армированные частицами, материалы на основе керамики, содержащие в своем составе короткие нитевидные кристаллы (длина которых много меньше характерного размера элементарного образца композиционного материала) и т. п. [c.51]

Твердость, износостойкость, прочность. В общем случае любые композиционные материалы должны обладать более высокими. прочностными характеристиками, чем мономатериалы. Типичные характеристики различных композиций на основе металлов представлены на рис. 27 [2, с. 15]. Коэффициент упрочнения здесь представляет собой отношение предела текучести композиций к пределу текучести матрицы. Кривые построены 1По теоретическим значениям для композиций с. волокнами при допущении, что они нагружаются параллельно направлению волокон. Диаметры волокон равнялись 10—250 мкм. [c.95]

Рассмотрены асе факторы, вызывающие разрушение в различных морских условиях сталей, меди, никеля, алюминия, титана, а также неметаллических материалов, включая полимеры и композиционные материалы на их основе, керамику, изделия из бумаги, текстиль, магнитную ленту. Показано поведение деталей радиоэлектронной аппаратуры, ракетного топлива и взрывчатых веществ. Приведены сведения о скорости коррозии металлов и их сплавов на различных глубинах. Представлен экспериментальный материал, полученный при изучении свыше 20000 образцов сплавов 475 марок при их выдержке в натурных условиях от трех месяцев до трех лет. Описана также коррозия, контролируемая биофакторами, в применении к различным географическим районам. [c.4]

Для аэрокосмических технологий разработаны новые пленочные антифрикционные композиционные наноматериалы на основе TiN/MoS2, Т1В2/Мо82, С/аморфный углерод/ 82 [46]. Эти объекты, получаемые магнетронным распылением или лазерным испарением, характеризуются, с одной стороны, значительной твердостью (около 10 — 20 ГПа), что обеспечивает высокую износостойкость, а с другой стороны, низким коэффициентом трения (менее 0,1), что обусловлено наличием в структуре так называемых твердых смазок (халькогенидов переходных металлов VI группы Периодической системы). Размер фазовых включений составляет менее 5 — 10 нм. Эти материалы могут стабильно использоваться при трении в различных средах (в вакууме, влажном воздухе, азоте и т.д.) в широком интервале температуры. [c.155]

Использование СВС подтвердило высокую эффективность новой технологии получения материалов на основе карбидов и интерметаллидов, твердых сплавов и др. В работе [349] показана возможность получения пористых СВС-материалов (на основе карбида титана), фильтров различного назначения, пористых абразивов, элементов конструкций и заготовок для получения беспористых композиционных материалов методом инфильтрации расплавами металлов. Были использованы карбид титана Ti o,99, Ti o,9, Ti o,s. 95% С + 5% Ni и 85% Ti + 15% Ni различной степени пористости. Полученные материалы имели общую пористость в интервале 45—70 абс. % при содержании открытых пор до 99,7%. Размер пор можно варьировать от 5 до 120 мкм. [c.228]

Волокнистые композиционные материалы на металлической основе имеют более высокие характеристики, зависящие от свойств матрицы. В качестве матрицы используются металлы, имеющие небольшую плотность (алюминий, магний, титан), их сплавы, а также никель для создания жаропрочных материалов. В качестве упрочнителя используют стальную проволоку (наиболее деше- [c.264]

Муфты сцепления, работающие в масляной среде, широко используются в системах передач автомобилей. Материалами для таких муфт и тормозных дисков могут служить спеченый металл, пробка или материалы на основе бумаги. Такие материалы представляют собой полимерный композиционный материал на основе высокопористой целлюлозы или бумаги на основе асбеста, пропитанной связующим. Их фрикционные свойства во многом зависят от типа бумаги, смазки и добавок, входящих в них. Покрытия на основе этих материалов наносятся на тормозные колодки толщиной 0,6 мм, а на муфтах сцепления — 0,4 мм. [c.399]

Данные табл. 1 свидетельствуют о повышении удельного модуля упругости композиционного материала вследствие упрочнения волокнами. Удельный модуль упругости борного волокна примерно в 6 раз выше, чем у любых стандартных конструкционных металлов, включая стали, алюминий, молибден, медь, магний, что является следствием более жесткой ковалентной связи по сравнению с металлической. Жесткость металлической связи, в свою очередь, более высокая, чем жесткость в органических смолах. В то время как материалы с металлической связью имеют удельный модуль упругости 2500 км, наиболее типичный уровень этой характеристики для материалов на основе органической смолы составляет около 250 км. Из-за низкой жесткости смол композиционные материалы на их основе имеют низкий модуль упругости в направлении, перпендикулярном направлению укладки Болох на, и малый модуль сдвига. Преимущество однонаправленного боралюминиевого композиционного материала в отношении жесткости распространяется и на материал с волокнами, уложенными в различных направлениях, поскольку волокна, не ориентированные в направлении действия главных напряжений, вносят значительный вклад в величину модуля упругости материала в этом направлении. [c.422]

Композиционные материалы на никелевой основе, упрочненные непрерывными волокнами — проволокой из тугоплавких металлов или сплавов, изготавливают тремя основными методами вакуумной пропиткой каркаса волокон жидкометаляической матрицей деформацией пакета чередующихся слоев матричного материала и волокон упрочни-телей методом порошковой металлургии, при котором армирующие волокна заливают суспензией порошкового материала способом шли-керного литья с последующими спеканием заготовок или деталей. [c.598]

Для работы в экстремальных условиях трения, т. е. в условиях повышенных и высоких (свыше 100 кг/см ) нагрузок, скоростей скольжения (свыше 5—10 м/с), температур (более 200° С) в условиях трения без смазки, в присутствии агрессивных и инертных жидких и газовых сред, в вакууме, в условиях криогенных температур (до —250° С) и т. п. могут быть применены самосмазывающиеся антифрикционные материалы, обеспечивающие образование в процессе трения антизадирных разделительных пленок. Такие материалы разрабатываются с учетом конкретных условий работы трущихся пар. К их числу относятся группы спеченных материалов на основе высоколегированных сплавов железа, высоколегированного и сульфидиро-ванного железографита, сульфидированных и сульфоборирован-ных нержавеющих сталей, металлографитовых и металлопластмассовых композиций, композиционных материалов из тугоплавких металлов и соединений, цветных металлов, например никеля и его сплавов, кобальта, свинца, олова, алюминия и т. д. [c.43]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...