Композиционные Полуфабрикаты

Принятая в технике традиционная схема сырье—материал— полуфабрикат—изделие далеко не оптимальна в случае использования композиционных материалов. Операции изготовления полуфабриката и даже особенно материала по возможности следует исключать. Оптимальной следует признать ту технологию, которая позволяет максимально приблизить форму получаемого материала или полуфабриката к форме готовой детали или, лучше, к цельным узлам конструкций, сводя к минимуму операции соединения и обработку. При изготовлении деталей сложной формы, а также узлов конструкций, применяемый автоматизированный процесс должен обеспечить оптимальную схему армирования, рассчитанную в соответствии с действующими на деталь напряжениями. [c.11]

Разработан метод классификации кристаллов по длине и диаметру. Ориентированные полуфабрикаты могут быть получены при использовании метода ориентации в электростатическом, магнитном поле с предварительным нанесением покрытий на кристаллы, методом экструзии через фильеру в легколетучей матрице с последующим ее удалением при нагреве. Применение указанных или других методов зависит от условий эксплуатации композиционного материала. [c.41]

КОМПОЗИЦИОННЫХ материалов и деталей из них. Кроме того, позволяет сочетать в одном полуфабрикате армирующие волокна различного состава, что расширяет спектр свойств конструируемых материалов и изделий из них. [c.46]

Современная металлургия обладает целым арсеналом различных технологических методов получения сплавов, полуфабрикатов и изделий из них. Эти методы включают различные виды литья, процессы порошковой металлургии, обработки давлением, напыления и осаждения и многие другие. Основные принципы всех этих технологических способов либо уже применяются, либо могут найти применение при получении металлических композиционных материалов. Выбор технологического метода получения того или иного металлического композиционного материала определяется в основном следующими факторами видом исходных материалов матрицы и упрочнителя возможностью введения упроч-нителя в матрицу без повреждения его, создания прочной связи на границе раздела упрочнитель — матрица и максимальной реализации в материале свойств матрицы и упрочнителя, получения необходимого распределения упрочнителя в матрице, совмещения процессов получения материала и изготовления из него детали экономичностью процесса. [c.90]

Пропитка волокон расплавом матрицы при нормальном давлении и разновидность этого метода — пропитка пучка волокон протяжкой их через расплав, или, как иногда его называют, метод непрерывного литья композиционных материалов, является оптимальным способом изготовления изделий сложной формы и полуфабрикатов в виде прутков, труб, профилей и др. Этот метод применим в тех случаях, когда волокна термодинамически стабильны в расплавленной матрице или слабо с ней взаимодействуют, количество волокон в объеме получаемого изделия не превышает определенных значений, волокна хорошо смачиваются расплавом матрицы. [c.91]

К одному из первых полученных этим способом материалов можно отнести полуфабрикат, состоящий из моноволокна кварца (или стекла), пропущенного через ванну с расплавленным алюминием. Такая композиционная нить состоит из 50 об. % металла и 50 об. % кварца [121]. [c.94]

Исходные материалы. Матрицу в исходном состоянии чаще всего применяют в виде фольги металлов или силавов. Иногда матрица может быть применена в виде слоев, нанесенных на упрочнитель тем или иным методом. В качестве упрочнителей применяют нитевидные кристаллы, волокна и проволоки из раз-личных металлов или сплавов. Нитевидные кристаллы, волокна и проволоки могут быть применены как в виде отдельных кристаллов, моноволокон и проволок, так и в виде различного вида полуфабрикатов матов, жгутов, тканей, сеток и др. Кроме того, упрочнители часто применяют в виде своеобразного предварительного композиционного материала, представляющего собой отдельные кристаллы, волокна или проволоки, заключенные в матрицу. При этом материал матрицы может наноситься на упрочнитель методами плазменного напыления, химического и электрохимического осаждения, осаждения из газовой фазы, протяжки волокна через расплав матрицы и др. Более подробно технология изготовления таких предварительных композиционных материалов описана в соответствующих разделах по технологии изготовления композиционных материалов. [c.120]

Ранее [219] говорилось о методе изготовления ленты из борного волокна, покрытого нитридом бора и пропитанного расплавленным алюминием. Такая лента в дальнейшем может применяться в качестве предварительной заготовки при получении композиционного материала методом диффузионной сварки. К такого же рода полуфабрикатам относятся одиночные волокна или пучки из нескольких волокон, полученные пропиткой расплавленным матричным металлом. В качестве примера таких заготовок можно привести кварцевые волокна, пропитанные алюминием [121], волокна бора, пропитанные алюминием [97]. [c.125]

Высокая производительность этих процессов, особенно процессов прокатки и волочения, и возможность получения полуфабрикатов из композиционных материалов большой протяженности. [c.144]

Отличительной особенностью газофазных, химических или электрохимических методов получения композиционных материалов является отсутствие или незначительное температурное или механическое воздействие на волокна в процессе совмещения их с матрицей а также возможность формирования изделий или полуфабрикатов сложной конфигурации. Методы испарения и конденсации, катодное распыление и другие методы, не нашедшие широкого применения, в настояш,ей книге не рассматриваются. [c.167]

Чтобы нитевидные кристаллы в композиционном материале были высокопрочными, необходима их направленная ориентация в металлической матрице. Одним из перспективных методов получения полуфабрикатов из нитевидных кристаллов нитрида алюминия, сапфира и рутила со степенью ориентации 80—90 процентов является метод осаждения в электростатическом лоле. [c.69]

Широкие масштабы приобрело использование в качестве арматуры для композиционных материалов тонких металлических проволок. В сравнении с нитевидными кристаллами это объясняется более низкой стоимостью их производства, однородностью получаемых на их основе композиционных материалов и возможностью изготовления из них полуфабрикатов в виде сетки или каркаса. [c.122]

Из слоистых композитов низкого давления (О—2,8 МПа) можно на месте изготавливать достаточно сложные элементы конструкций путем намотки волокна или используя препрег-лен-ту полимера (в стадии В) с волокном. Отверждение может происходить при комнатной температуре без приложения давления. Волокнистые композиционные материалы с металлической матрицей получают как из исходных элементов, так и из полуфабриката в виде ленты. [c.72]

Расслаивающая коррозия является одним из видов подповерхностной, избирательной коррозии, развивающейся преимущественно в направлении прокатки по менее коррозионностойким фазам и сопровождающейся появлением трещин, расслаиванием металла. Этот вид коррозии характерен для отдельных видов полуфабрикатов из алюминиевых сплавов и композиционных материалов. Испытания проводят при полном погружении образцов в растворе двухромовокислого калия с добавкой соляной кислоты в течение 7—14 сут. Критерием оценки является изменение внешнего вида, определяемого в баллах по десятибалльной шкале. [c.53]

Обычно внешний вид наполнителя (при его доминирующем содержании) определяет тип пластиков. По этому признаку они подразделяются на композиционные (с порошковыми, гранулированными и волокнистыми наполнителями), а также листовые и слоистые армированные пластики. В зависимости от химического состава, вида и количественного содержания наполнителей изменяются технологические свойства исходных композиций полуфабрикатов (текучесть, содержание летучих, усадочные явления и т. п.), механические свойства, стоимость и внешний вид готовых деталей, а также их теплофизические, электроизоляционные и химические свойства. [c.12]

Технология получения полуфабрикатов и изделий из композиционных материалов достаточно хорошо отработана. [c.427]

Вальцевание на горячих валках. Так как при вальцевании происходит пластическое течение металлической матрицы под действием высоких напряжений при контакте с валками, процесс формования композиционного материала можно вести с большой скоростью. В процессе горячего вальцевания ввиду кратковременности цикла переработки не требуется создания вакуума. Поэтому данный метод формования металлов, армированных волокнами, является дешевым. Изучается возможность его применения для формования изделий из армированного углеродными волокнами алюминия с использованием полуфабрикатов, полученных путем плазменной или ионной металлизации углеродных волокон [c.247]

Горячая вытяжка. Этот метод разработан для производства прутков или трубчатых изделий из полуфабрикатов в форме проволоки [8]. Процесс вытяжки следует проводить таким образом, чтобы растягивающие напряжения были направлены в основном вдоль волокон, а изгибающие напряжения были минимальными или отсутствовали. Это дает возможность существенно уменьшить повреждения волокон и дефекты на границе раздела волокно-металлическая матрица. На рис. 7.4 показана общая схема метода горячей вытяжки стержней из композиционного материала на основе алюминия, армированного углеродными волокнами. Заготовку в виде проволоки вакуумируют в оболочке из нержавеющей стали. Вытяжку осуществляют, протягивая такую заготовку через волочильный глазок из карбида кремния, температура которого поддерживается на постоянном уровне, ниже температуры плавления металлической матрицы. [c.247]

В табл. 7.1 сопоставляются характеристики при растяжении металлов, армированных углеродными волокнами. Как видно из значений, приведенных в таблице, прочность армированного углеродными волокнами алюминия в поперечном направлении ниже, чем у других материалов. В США армированный углеродными волокнами алюминий производится из полуфабрикатов в виде проволоки, полученных методом пропитки в расплаве. Прочность вдоль армирующих волокон у композиционного материала алюминий-углеродные волокна марки Т 300 (на основе полиакрилонитрила) высокая, причем на промежуточное покрытие [c.248]

Применение композиционных материалов с металлической матрицей повышает жесткость конструкции при одновременном снижении ее металлоемкости. Технология получения полуфабрикатов и изделий из таких материалов достаточно хорошо отработана. [c.233]

Композиционные материалы ВДУ-1 и ВДУ-2 пластичны, и полуфабрикаты этих сплавов деформируются в широком интервале температур различными методами (ковка, штамповка, осадка, глубокая вытяжка и др.). Для соединения деталей из сплавов типа ВДУ применяют высокотемпературную пайку либо диффузионную сварку, с тем чтобы избежать расплавления. В зоне расплавления происходит агломерация частиц упрочняющей фазы и, как следствие, потеря сплавами жаропрочности. [c.257]

Для этих целей используют метод газотермического плазменного напыления, обеспечивающий получение полуфабрикатов композиционных мате- [c.273]

Свойства композиции наиболее полно реализуются в деталях и узлах с непрерывным расположением волокон. Целесообразно изготавливать детали из композиционного материала непосредственно в процессе производства композиции. Изготавливать детали и элементы конструкций из полуфабрикатов композиционных материалов в виде прутков, листов, труб, лент и г. п. затруднительно, и в этом случае не реализуются до конца преимущества композиционных материалов по сравнению с обычными. [c.274]

Композиционные материалы на основе вискеризованных волокон получают методом прессования полуфабрикатов (препрегов) или предварительно пропитанной ленты. Изготовляют пре-преги намоткой вискеризованных волокон мокрым способом на плоскую или цилиндрическую оправку с последующей подсушкой. Лента пропитывается на сетках, размещенных над поверхностью ванны, содержащей 30 %-ный раствор эпоксидного связующего. После пропитки ленту просушивают на воздухе и в термошкафу при 333 °С до содержания летучих 1,2—1,8%. [c.201]

Полуфабрикаты (слойные заготовки) металлических композиционных материалов обычно получают намоткой волокон (борных) на алюминиевую фольгу, закрепленную на оправке, с использованием клея или методов плазменного напыления. Полученная заготовка снимается с оправки, раскатывается и используется как листовой полуфабрикат. В процессе вакуумного горячего прессования происходит диффузионная сварка алюминиевой матрицы. При этом, так же как при использовании полимерных матриц, трудно избея ать пористости, в связи с чем должен быть обеспечен строгий контроль параметров процесса. [c.63]

В процессе освоения перспективных композиционных материалов можно отметить несколько направлений. Во-первых, обычные материалы, такие, как стеклопластики, подвергаются выборочному упрочнению, часто без значительного увеличения стоимости производства. Во-вторых, производятся армирующие тканые наполнители и стандартные профилированные Б и 2-образные полуфабрикаты, изготовленные методом пультрузии. Эти полуфабрикаты знакомы конструкторам, работникам производства, потребителям, и это облегчает решение некоторых проблем, обычно возникающих при внедрении нового материала. В-третьих, разрабатываются новые идеи конструирования сложных изделий, широко использующие склеивание. [c.468]

С успехом выпускаются также полуфабрикаты в виде пустотелых конструкционных балок с большим числом ребер. Они изготовляются по технологии Гласпул , разработанной фирмой Pultrusions orporation (Кент, Огайо). Заявленная масса пустотелых балок из композиционного материала на 1/4—3/4 меньше, чем у полуфабрикатов из стали и алюминиевых сплавов, имеющих тот же предел текучести. Производятся пустотелые панели, заполняемые полиуретановой пеной и снабженные соединительными ребрами. [c.469]

Методом пропитки в вакууме получали композиционный материал на основе алюминия, упрочненного нитевидными кристаллами окиси алюминия. Технологический процесс заключался в предварительном получении полуфабрикатов в виде ленты из проволочной сетки с нанесенными на нее после воздушной сепарации нитевидными кристаллами. Такая лента разрезалась на отрезки определенной длины, которые подвергались на специальной установке прокатке до необходимой толщины. На полученные таким образом листы методом катодного напыления наносили покрытие из нихрома (60% Ni —24% Fe—16% r) или из углеродистой стали. Листы с покрытием пропитывались жидким алюминием. Полученный таким образом материал, содержащий 20 об.% нитевидных кристаллов AI2O3, имел при 500° С предел прочности 21 кгс/мм и длительную, 100-часовую прочность при этой же температуре 8,4 кгс(мм . По данным работы [174] модуль упругости композиции алюминий — усы AljOa составлял 12 6000 кгс/мм2. [c.100]

Возможность изготовления методом диффузионной сварки различных полуфабрикатов и деталей из композиционных материалов вызывает необходимость создания специального оборудования и оснастки применения мощных прессов, автоклавов, изостатов и другого оборудования. [c.118]

Рис. 53. Технологическая схема производства полуфабрикатов и изделий из бороалюминиевого композиционного материала ВКА-1

Раскрой и сборка пакетов для прессования. Наиболее распространенным видом предварительных заготовок, применяемых для изготовления композиционных материалов методом диффузионной сварки, являются плоские элементы, состоящие из одного слоя упрочнителя, закрепленного тем или иным способом. В связи с этим в дальнейшем операции раскроя заготовок и сборки их в пакеты рассмотрим на примере предварительных заготовок, полученных методом намотки с последующим закреплением волокон плазменным напылением или проклеиванием. Схематически эти операции представлены на рис. 58 (по данным работ [31, 98]). Из монослойных заготовок вырезают ножницами, гильотинными ножницами, вырубают в специальных штампах либо получают другими методами механической обработки элементы более или менее сложной конфигурации, являющиеся слоями — сечениями изделия. Число этих заготовок определяется толщиной готового изделия, количеством упрочнителя и матрицы в предварительных заготовках, если упрочнитель связан матрицей, либо количеством упрочнителя и толщиной фольги матрицы, если упрочнитель связан клеем. На рис. 58. показан типовой раскрой двух видов изделий плоского полуфабриката в виде листа и изделия более сложной формы — лопатки двигателя. Поскольку наряду с од-ноосноармированным композиционным материалом в технике применяют изделия из материала, в котором имеется волокно, ориентированное, в соответствии с возникающими в этом изделии [c.125]

Ступенчатое прессование. Разновидностью процесса прессования между обогреваемыми плитами пресса является ступенчатое прессование. Особенностью этого процесса является возможность получения полуфабрикатов в виде листов, полос, лент, профилей и др. большой длины из композиционных материалов на прессах с небольшими размерами прессующих плит. При этом процессе прессования пакета из заготовок композиционного материала большой длины осуществляется периодически вначале подпрессовывается участок, ближайший к одному из концов пакета, затем пакет передвигается между плитами пресса таким образом, что непосредственно между плитами оказывается часть ранее пропрессованного участка и еще не подвергавшаяся прессованию часть. Таким образом постепенно прорабатывается весь пакет. При ступенчатом прессовании только ширина изделия определяется шириной прессующих плит, длина же его практически не ограничена. Схема процесса ступенчатого прессования показана на рис. 62. Очевидна перспективность получения этим методом листов из композиционного материала алюминий — бор шириной 1,2 ми длиной до 9 м. Недостатком ступенчатого прессования является сравнительно невысокая производительность процесса. [c.128]

Оценивая положительные стороны и недостатки процессов обработки давлением, можно сделать вывод, что эти процессы применимы к большинству сочетаний матрица — упрочнитель в металлических композиционных материалах, однако требуют специального подхода при определении параметров процесса, таких как температура, степень деформации за проход и общая степень деформации, количество упрочнителя в материале и направление деформации относительно его укладки, количество проходов, соотнонление пластичности матрицы и упрочнителя и др. Эти обстоятельства, ио-видимому, являются причиной того, что процессы обработки давлением пока еще не нашли широкого применения при изготовлении композиционных материалов и полуфабрикатов из них и находятся в стадии лабораторных исследований. В настоящем разделе будут рассмотрены примеры изготовления композиционных материалов методами прокатки, прессования (экструзии), волочения. [c.145]

Прокатка. Процесс изготовления полуфабриката в виде леиты из композиционного материала на основе алюминия, упрочненного борным волокном, описан ниже (Патент Франции № 2133317, 1971 г.). Предварительную заготовку, состоящую из чередующихся слоев алюминиевой фольги и однонаправленного, уложенного с определенным шагом борного волокна, подвергали прокатке при температуре 600—650° С. Прокатку вели с небольшими степенями деформации за несколько проходов. Для улучшения прочности связи на границе раздела матрица — волокно на поверхность волокон рекомендуется наносить тонкое покрытие из вольфрама, никеля или меди. Полученный в виде ленты композиционный материал, содержащий около 50 об. % борного волокна, имел модуль упругости 25 ООО кгс/мм . [c.145]

Прессование. Прессование, или экструзия является одним из немногих методов изготовления композиционных материалов, позволяющих получать из заготовки, состоящей из матрицы с равномерно распределенными в ней, но хаотически ориентированными дискретными вол кнами или ните"Ч чыми кристаллами, полуфабрикат в виде полосы, профиля и композиционного материала с упрочнителем, ориентированны . направлении оси прессования. Не случайно поэтому наибольшее количество работ этого направления посвящено либо композиционным материалам [c.147]

Изготовление деталей, элементов и узлов конструкций из композиционных материалов наиболее целесообразно непосредственно из полуфабрикатов монослойной боралюминиевой ленты, углеродной ленты, формированием в процессе получения материала. Изготовление же деталей и элементов конструкций из собственно композиционного материала в виде листов, прутков, слитков и т. д. весьма затруднительно и не всегда позволяет эффективно реализовать основные преимущества его по сравнению с обычно используемыми для этих целей материалами. [c.190]

Рис. 1.33. Характерные сечения полуфабрикатов композиционных материалов — моноволокна с металлическими покрытиями и многофиламентные жгуты, пропитанные металлом 2 — прутки, армированные жгутами или моноволокнами 3 — ленты с однослойным и многослойным армированием 4 — трубы и цилиндрические корпусы с продольными и продольно-окружным армированием

Дисперсно-упрочненные композиционные материалы относятся к классу порошковых. Поэтом> процесс пол> чения полуфабрикатов ДКМ включает операции приготовление порошковой с.меси, фор.уювание, спекание, деформационная и тер.мическая обработка. [c.110]

I - металлическая матрица 2 - волокно 3 - предварительная обработка волокон 4 - формование полуфабрикатов 5 - получение слоистого материала из полуфабрикатов 6 - формование (получение композиционного материала и придание формы) 7 - вторичная обработка 8 - применение 9 - элементарные волокна 10 - жгуты, нити 11 - ткани 12 - короткие волокна (монокристал-лические усы" и т. д.) 13 - улучшение смачиваемости волокон металлом и адгезии с ним, регулирование реакционной способности поверхности волокон 14 -химическое и физическое осаждение в газовой фазе 15 - металлизация и т. д. 16 — сырые полуфабрикаты в виде листов или лент 17 — металлизованные в расплаве листы или ленты 18 - пропитанная расплавом лента 19 - листы, полученные методом физического осаждения в газовой фазе 20 — придание материалу заданных анизотропных свойств 21 — горячее прессование 22 — горячее вальцевание 23 - горячая вытяжка 24 — HIP 25 — литье с дополнительной пропиткой расплавом 26 — парафинирование и т. д. 27 — механическая обработка 28 - механическое соединение 29 — диффузионная сварка 30 - парафинирование 31 — электросварка 32 — склеивание и т. д. [c.242]

Среди армированных углеродными волокнами металлов наиболее хорошо изучены металлокомпозиты с алюминиевой матрицей. Однако даже для этого композиционного материала не решена проблема совместимости волокон и металлической матрицы. Опубликованные до настоящего времени данные касаются в основном методов производства полуфабрикатов и методов формования изделий, которые пока нельзя признать достаточно научно обоснованными и оптимизированными. [c.248]

I - алюминий, армированный углеродными волокнами и изготовленный из полуфабриката в виде проволоки, полученной методом пропитки в расплавленном металле 2 - композиционный материал 6061А1 — борные волокна. [c.256]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...