Свойства композиций никелевых

IV. Изготовление и свойства композиций никелевые сплавы — [c.165]

В композиционном материале в случае растворения вольфрамовой проволоки в никелевой матрице имеет место уменьшение эффективного диаметра волокон, что неизбежно приводит к уменьшению прочностных свойств композиции. Взаимодействие между матрицей и волокнами проявляется прежде всего в изменении структуры [c.30]

Предполагается использование композиционных материалов на никелевой основе для длительной работы при температурах выше 1000° С. Однако разработка таких материалов затруднена из-за отсутствия упрочнителей, которые могли бы без потери прочности длительно работать в контакте с никелевой матрицей. Из металлических упрочнителей с точки зрения совместимости с никелевой матрицей лучшей пока остается вольфрамовая проволока, обеспечиваюш,ая довольно высокие значения длительной прочности в композиционных материалах на основе никелевых сплавов. Характеристики прочности и длительной прочности некоторых композиций приведены в табл. 18—22 и 61. Из таблиц видно, что введение вольфрамовой проволоки в количестве 40— 70 об. % позволяет получить материал с длительной (100-часовой) прочностью при 1100° С, равной 13—25 кгс/мм . Основными недостатками этих материалов является высокая плотность и необходимость защиты от окисления при высоких температурах. В этой же таблице приведены свойства композиции никель—углеродное волокно. Композиция привлекательна своей невысокой плотностью. Однако прочность ее невелика, и композиция не может работать длительно при температурах выше 1000° С из-за взаимодействия волокна с матрицей. [c.217]

Взаимодействие наиболее эффективно протекает в композиционных материалах в процессе нагрева при их изготовлении, особенно жидкофазными способами, поэтому в ряде случаев предпочитают применять твердофазные технологические процессы, при которых в связи со сравнительно низкими температурами нагрева диффузия в значительной мере замедлена. Уменьшения взаимодействия матрицы с упрочнителем можно добиться разработкой высокоскоростных и низкотемпературных методов изготовления композиционных материалов. К таким методам изготовления композиций, при которых не успевают проходить диффузионные процессы и взаимодействие в такой мере, чтобы повлиять на снижение свойств, относятся взрывное прессование слоистых и волокнистых композиций [12], гидродинамическое горячее прессование [84] и другие методы твердофазного изготовления, например, композиционных материалов с никелевой матрицей, армированной вольфрамовой проволокой. Одним из наиболее прогрессивных методов изготовления композиционных материалов с металлическими волокнами является динамическое горячее прессование, при котором уплотнение волокнистых и слоистых композиций происходит под действием ударной нагрузки в течение долей секунды. [c.32]

Методика и аппаратура для получения никелевого композиционного материала, содержащего нитевидные кристаллы карбида кремния, описаны в работе [224 I. Отмечено, что большая степень реализации прочности нитевидных кристаллов в композиции может быть достигнута только при достаточной ориентации кристаллов в материале в заданном направлении. Получены образцы композиционных материалов, содержащих около 10 об. % кристаллов карбида кремния, достаточно хорошо ориентированных в одном направлении. Материал имел очень высокие прочностные свойства предел прочности при растяжении — 227 кгс/мм , модуль упругости 31 200 кгс/мм . Эти результаты дают основание полагать, что метод электроосаждения является одним из наиболее перспективных, позволяющих реализовать уникальные свойства нитевидных кристаллов в металлических композиционных материалах. [c.180]

К его предельной возможной концентрации. Например, если композиция будет изготовлена из никелевого сплава с окисью алюминия, то химический потенциал алюминия (кислорода и т. д.) должен быть одинаковым в обеих фазах, чтобы предотвратить диффузию алюминия. Неравенство химических потенциалов в фазах, являющихся компонентами композиций, часто приводит к межфазной нестабильности и ухудшает свойства волокна. [c.44]

Преимущество дисперсно-упрочненных КМ по сравнению с волокнистыми — изотропность свойств. К дисперсно-упрочненным КМ на алюминиевой основе, нашедшим промышленное применение, относится материал из спеченной алюминиевой пудры (САП) на никелевой основе известны композиции, упрочненные частицами оксидов тория, иттрия, гафния и др. [c.440]

Одними нз самых лучших жаропрочных сплавов на никелевой основе являются сплавы типа нимоник на основе никеля и хрома в соотношении 80 н- 20. Рациональное легирование этой композиции титаном и алюминием за счет никеля привело к резкому повышению жаропрочных свойств после соответствующей термической обработки. [c.739]

Известно, что механические свойства волокон с никелевым покрытием ухудшаются после термической обработки [147]., В связи с этим возникла необходимость нанесения на волокно адщитного покрытия, служащего диффузионным барьером и по-шшающего. прочность композиции. В качестве такого покрытия могут быть использованы карбиды (например, карбид кремния), которые почти не взаимодействуют с никелем, хромом, алюминием, медью и др. Покрытие из карбида кремния получили осаждением из газовой фазы при температуре 1200—1600° С и пониженном давлении по следующей схеме [c.210]

Повышенные антифрикционные свойства и высокое сопротивление усталостным разрушениям обеспечивают новые триметал-лические подшипники. Наиболее распространенные отечественные композиции трехслойных вкладышей состоят из стальной основы, промежуточного пористого медно-никелевого или металлокерамического слоя (см. с. 000) и свинцового сплава, заполняющего поры промежуточного слоя и образующего рабочий поверхностный слой толщиной не более 0,1 мм. Триметаллы нашли широкое применение в автомобилестроении (ГАЗ-53, ЗИЛ-130, ЗИЛ-375). [c.421]

В работах [13, 14, 120, 236] изучено изменение структуры и свойств жаропрочных композиций при нагревах до высоких температур. Авторы отмечают, что предел прочности композиций с вольфрамовыми и молибденовыми волокнами и основой из никелевых сплавов удовлетворительно описывается уравнением [631. Длительная прочность композиции при температурах, лежащих ниже 800—900° С, повышается с упрочнением основы путем ее легирования. При более высоких нагревах это различие сглаживается. Выше 900° С, например, композиции с основой из сплавов ХН67ВМТЮ и ХН70Ю имели близкие значения длительной прочности [1201. Во время испытания на длительную прочность или при предварительном отжиге структура элементов композиции меняется, что сказывается на механических свойствах композиционных материалов. Причиной структурной нестабильности композиций является развитие диффузионных процессов. [c.186]

Эффективность влияния легирующих элементов на свойства аустенита определяется базовыми аустенитными композициями, на которых основан данный аустенит Такими основными композициями являются Fe—N1, Fe—Mn, Fe— r—N1, Fe— r—Mn Fe— r—N1—Mn Главными аустенитообразователями во всех перечисленных аустенит-ных композициях являются никель и марганец, а аустенит, полученный на их основе, называют соответственно никелевым и марганцовистым Свойства их существенно различаются [c.51]

Современные никелевые и кобальтовые жаропрочные сплавы— сложные по составу композиции, отвечающие высоким требованиям к физическим, механическим и химическим свойствам. В связи с этим эвтектические сплавы также являются сложными. Таким образом, хотя моновариантные эвтектики позволяют изменять состав и объемное содержание упрочняющей фазы вдоль эвтектического желоба, иногда требуется еще большая степень свободы в изменении состава. В частности, направленные двухфазные структуры получают в сплавах, которые по составу термодинамически мпоговариаптны, а не инвариантны или монова-риантны, как в двойных или тройных системах, описанных ранее, В качестве примера применен этот подход к богатой никелем четырехкомпонентной системе (рис. 9) из-за удобства и простоты графического изображения, хотя аналогичный анализ может быть проведен для более сложных систем. Для четырехкомпонентной системы реакция, обеспечивающая образование желаемой анизотропной двухфазной структуры, служит реакцией одновременного выделения двух твердых фаз из жидкости. На рис, 9 показана политермическая проекция четырехкомпонентной системы Ni— А1—Nb—Ср. Грани тетраэдра представляют политермические проекции тройных систем Ni—А1—Nb, Ni— r—Nb и Ni—Gr—Al. Рост двойной эвтектики Ni—NijNb и рост моновариантных эвтек. [c.124]

Пластические свойства эвтектических композиций Ni—NbG в общем не типичны для волокнистых композиционных материалов. Было установлено, однако, что они скорее характерны для сплавов на основе никелевой, кобальтовой и н елезной матриц, упрочненных небольшими объемными долями тугоплавких монокарбидов. В этих системах волокна начинают разрушаться при упругой деформации 2%, но матрица, окрун ающая волокна, является достаточно вязкой и имеется в достаточном количестве, чтобы препятствовать распространению в ней трещин или возникновению напряжений дерегрузки в примыкающих волокнах при нагружении. Длина волокон карбидов непрерывно уменьшается, что ведет к их дроблению (рис. 17). [c.133]

Лучшие свойства, достигнутые на композиционной системе Ni — AlgOg, не были очень высокими максимальная прочность при комнатной температуре составляла около 1170 МН/м (119 кгс/ммЗ), прочность при 1000° С 621 МН/м (63 кгс/мм ) прочность измерена на очень маленьких образцах, изготовленных ручной укладкой индивидуальных нитевидных кристаллов [7]. Насколько известно авторам, суш,ественного упрочнения при температурах выше 1000° С в композиционном материале никель или никелевый сплав — нитевидные кристаллы а — AlgOs на образцах диаметром выше 2,5 мм до сих пор не получено. Основными препятствиями в изготовлении композиций с использованием нитевидных кристаллов остаются разрушение кристаллов, падение прочности из-за взаимодействия с матрицей, трудности в создании ориентации нитевидных кристаллов и достижении достаточного объемного наполнения, нестабильность покрытий на кристаллах, слабая связь между волокнами и матрицей и в результате неудовлетворительная передача нагрузки от матрицы к упрочнителю. [c.171]

Данных о прочности никелевых сплавов, упрочненных сапфировым волокном, имеется немного вследствие трудностей, связанных с изготовлением композиций, подходяш их для 1 спользования в качестве образцов для испытания. Большинство результатов получено при испытаниях на растяжение небольших образцов. Теоретические свойства в этих исследованиях обычно рассчитывались по правилу смеси, используемому для большинства композиционных систем. Однако для системы Ni—AljOg рассчитанная прочность достигалась редко. В настояш ей главе представлены имеюш,иеся в наличии данные по композициям на основе никелевых сплавов, упрочненных сапфировыми нитевидными кристаллами, пламенно-полированными сапфировыми волокнами и рубиновыми стержнями, а также сапфировыми волокнами Тайко. [c.212]

При высоких температурах непокрытые сапфировые волокна взаимодействуют с матрицами на никелевой основе. В результате при комнатной температуре прочность волокна составляет лишь около 1500 МН/м (153 кгс/мм ), т. е. около 700 МН/м (71 кгс/мм ) при 1000° С. Было высказано предположение, что указанный уровень прочности достаточен для армирования, усилия по сохранению первоначальной прочности волокна не оправданы. Очевидно, однако, что для достижения той же прочности композиционного материала потребовалось бы ослабленных волокон больше по объемному наполнению (почти вдвое), чем волокон с защищенной поверхностью. Подробно рассмотренное в разделе П1 максимальное, практически достижимое в процессе изготовления композиций с матрицами па никелевой основе объемное наполнение волокон составляет около 25%. Даже при этом уровне наполнения композиция может быть перегружена хрупкой фазой, что приводит к невысокому сопротивлению удару. Расчеты по правилу смеси показывают, что с 25%-ным наполнением ослабленными волокнами прочностные свойства при растяжении не позволяют этой композиции конкурировать с обычными суперсплавами. В результате продолжающихся усовершенствований в разработке суперсплавов становится очевидным, что даже при исполь-аовании высокопрочных волокон с защищенной поверхностью армированным композициям будет трудно конкурировать (по прочности или даже по удельной прочности при наполнении волокнами менее 40 об.%) с постоянно совершенствующимися сплавами для деталей газотурбинных двигателей. [c.233]

Дальнейшее усовершенствование процесса электроосаждения никеля и подбор оптимального состава электролита позволило получить никелевые покрытия, не содержащие фосфора. Методом изостатического прессования этих волокон были получены образцы композиционного материала с плотностью, составляющей 98% от теоретической. Результаты испытаний композиций с 50об.% углеродных волокон приведены на рис. 43. Прочность композиционного материала оказалась несколько ниже расчетной, причем расхождение теоретических и экспериментальных данных увеличивается при возрастании температуры испытаний. Главной причиной недостаточно высоких прочностных характеристик полученного материала авторы считают разупрочнение углеродных волокон при формировании композиции, к этому следует добавить, что снижение механических свойств может быть также вследствие недостаточной прочности связи на границе матрицы и волокон. При исследовании взаимодействия никелевой матрицы с углеродным волокном при температуре 980° С (предполагаемой температуре использования материала) и жаростойкости композиции установлено, что последняя для композиционного материала определяется скоростью окисления углеродных волокон с образованием моноокиси углерода в результате массовой диффузии кислорода через слой матричного металла, а также вследствие окисления волокон по длине при выходе торцов волокон на поверхность исследуемого образца. Было показано, что при достаточно высоких температурах и длительных выдержках углеродные волокна полностью выгорают, оставляя открытые поры в матричном металле. [c.398]

Последующие исследования композиции на основе никелевой матрицы были направлены на изучение механических свойств и характера разрушения композиционного материала [13], контролируемого методами оптической и электронной сканирующей микроскопии. Компактные образцы материала в этой работе также получали горячим прессованием углеродных волокон с предварительно нанесенным электролитическим никелевым покрытием (использовали углеродный жгут фирмы Курто с числом элементарных филаментов около 10 ООО). Чрезвычайно низкие значения механических характеристик полученного композиционного материала авторы объясняют малой прочностью связи матрицы и волокна, охрупчиванием матрицы и разупрочнением углеродных волокон в процессе формирования композиции. Как и в предшествующей работе, отмечается, что композиционный материал никель — углеродное волокно обладает чрезвычайно низкой стойкостью в окислительных средах при 600° С волокна полностью выгорали за 5 ч. Скорость окисления волокон в композиции значительно выше, чем волокон, взятых отдельно. Это явление объясняется, по всей вероятности, тем, что кислород диффундирует через никелевую матрицу в атомарном состоянии, т. е. в наиболее активной форме. [c.399]

Одними из самых лучших жаропрочных сплавов на никелевой основе являются созданные в Англии сплавы типа н и м о н и к. В основе этих сплавов лежит никельхромо-вая композиция типа 80-20. Рациональное легирование этой К 0мп031иции титаном и алюминием (при соответствующем уменьшении содержания никеля) привело к резкому повышению жаропрочных свойств после соответствующей термической обработки. [c.865]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...