Никель — волокна (W, В, SiC

Какие легирующие добавки следует ввести в матриц), чтобы увеличить термическую стабильность и изменить межфазное взаимодействие в композите никель - волокна молибдена [c.182]

Коррозионно- Волокно стойкая сталь, никель, хаете л лой [c.35]

Случай отсутствия связи между волокнами и матрицей исследовали Чен и Лин [12]. Они показали, что с увеличением объемной доли волокон прочность композита при поперечном нагружении быстро падает и что на большей части поверхности раздела матрица отрывается от волокна (рис. И).. Аналогичные явления наблюдались в системе со слабой связью сапфир — никель [43], а также в системе нержавеющая сталь — алюминий [39] они хорошо согласуются с расчетным значением степени разупрочнения. Возможно, что это согласие в известной мере случайно в модели Чена и Лина не учитывалось влияние пластического те- [c.59]

Нестабильность указанного типа была обнаружена в волокнистых композитах никель — графит [27]. Термоциклирование от 1255 К до комнатной температуры приводит к огрублению графитовых волокон и развитию мостиков между волокнами. В этой системе процесс особенно заметен, так как волокна имеют неровную поверхность с большим числом точек активного радиуса кривизны. Согласно уравнению Томсона—Фрейндлиха, вблизи этих мест содержание углерода в матрице повышено, что приводит к ускоренному ето переносу при высоких градиентах концентрации. [c.90]

Рис. 5. Расчетные величины внешнего давления р, необходимого для пропитки никелем каналов между волокна Ми АЬОз [48].

Некоторые измерения были проведены на углеродных волокнах, покрытых существенно более толстым слоем никеля (примерно 0,7 мкм). Прочность таких углеродных волокон (ас) может быть подсчитана двумя способами по первому способу пренебрегают вкладом никеля, т. е. рассчитывают прочность только на сечение волокна, а по второму предполагают, что покрытие не меняет прочности материала волокна, и используют правило смеси. Например, после отжига при 1273 К в течение 24 ч по первому способу получаем [c.414]

Адгезия никеля к углеродному волокну [c.417]

Исследование реплик с тех волокон, на которых уже образовалась связь с никелевым покрытием, показало, что шарики никеля имеют тенденцию растекаться вдоль поверхности волокна и создавать сплошное покрытие. [c.417]

Процесс образования силицида никеля в вакууме имеет три стадии. Вначале при температурах выше 1073 К никелевое покрытие разбивается на шарообразные частицы подобно тому, как уже было описано для усов сапфира с никелевым покрытием (разд. II, Г) и углеродных волокон с тем же покрытием (разд. III, В, 2). На второй стадии частицы никеля приобретают фасетчатую форму, причем особенно быстро это происходит в интервале температур 1173—>1373 К. Оценив время, необходимое для появления фасеток на частицах никеля при различных температурах, получаем из уравнения скорости реакции (разд. II, А,2) энергию активации 109 кДж/моль (рис. 22). Предполагается, что это — энергия активации самодиффузии в частицах никеля. На третьей стадии усы смачиваются никелем, и для этого процесса из уравнения скорости реакции получена энергия активации 310 кДж/моль (рис. 22). Эта величина меньше энергии активации диффузии никеля в углеродное волокно (461 кДж/моль), определенной в аналогичных условиях. [c.426]

В разделе IV обсуждалось использование низкотемпературных материалов. В настоящее время исследуются экспериментальные композиции, которые обеспечат улучшение эксплуатационных качеств применительно ко всем секциям двигателя. К ним относятся титан, армированный борными волокнами никель, армированный волокнами карбида кремния различные суперсплавы, армированные проволоками из тугоплавких металлических сплавов. Последний тип композиций открывает возможности для замены в будущем существующих сплавов для лопаток турбин более легкими материалами с повышенной выносливостью при температурах свыше 1100° С. [c.75]

Недавние эксперименты по усталости в условиях знакопеременного изгиба на композитах из никеля [11] и алюминия [8], армированных угольным волокном, показали, что их усталостная прочность относительно плохая. Этот факт свидетельствует о том, что разработка таких композитов находится на ранней стадии. [c.402]

Осаждение покрытия происходит в том случае, если материал является катализатором для восстановительной реакции. Ввиду того, что углерод не является катализатором реакции восстановления ионов меди, никеля, поверхность углеродных волокон необходимо предварительно обработать, придав ей каталитические свойства. С этой целью углеродные волокна подвергают обработке в окислительной среде и проходят стадию сенсибилизации и активации прежде, чем покрываются из химического раствора металлом. Поверхностная обработка в окислительной среде положительно сказывается и на свойствах углеродного волокна при работе в композиционном материале повышается сила сцепления с основой, увеличивается прочность композиции на сдвиг [5]. [c.148]

Исследовалось влияние термообработки на свойства металлизированного углеродного волокна. На примере меди и никеля изучалось поведение металлических покрытий при повышенных температурах. Посредством сканирующей электронной микроскопии было обнаружено собирание покрытия в складки при 400° С с дальнейшей сфероидизацией по мере увеличения температуры отжига. Установлено, что медное покрытие не снижает прочность углеродных волокон до температуры 800 С, а никелевое — до 900° С. После термообработки при 1000° С прочность углеродных волокон, отожженных в контакте с никелем, уменьшается. Рис. 2, библиогр. 5. [c.228]

Изучение процессов взаимодействия в композициях системы никель — вольфрамовое волокно является крайне необходимым, поскольку эти материалы являются весьма перспективными для работы при температурах 1100—1200° С. [c.30]

Оба эти обстоятельства способствуют установлению связи между окислами и матрицей. В металлических композициях, армированных волокнами или нитевидными кристаллами окислов, связь может устанавливаться за счет образования шпинелей при условии избытка кислорода в матрице. Например, между никелем и нитевидными кристаллами окиси алюминия может протекать реакция с образованием шпинели [c.60]

Разработан метод получения пропиткой композиционного материала на основе алюминия, упрочненного волокном из карбида кремния [113]. Особенностью изготовления этого материала является весьма высокая температура расплава, достигающая 1050° С, необходимая для обеспечения хорошей смачиваемости волокна расплавленным металлом. В результате контактного взаимодействия волокна с [расплавленным металлом при этой температуре его прочность снижается более чем на 30% (с 350 до 220 кгс/мм ). Для снижения температуры пропитки и улучшения смачиваемости было предложено наносить на волокна карбида кремния покрытия из никеля, меди или вольфрама. Применение покрытия позволяет снизить температуру пропитки до 700° С и сократить до нескольких минут время пропитки. Изготовленный по такой технологии материал с матрицей из алюминия (предел прочности 3 кгс/мм , относительное удлинение 40%), упрочненный 15 об. % волокна с покрытием, имел предел прочности 24 кгс/мм и относительное удлинение 0,6%. [c.97]

Метод вакуумной пропитки применяли для получения композиционного материала алюминий — углеродное волокно. На жгуты из углеродного волокна наносили покрытие из кремния, карбида кремния или никеля, улучшающее смачиваемость и уменьшающее взаимодействие волокна с расплавом. Жгуты с покрытыми волокнами в вакууме (2—5) 10 мм рт, ст, загружали в расплавленный алюминий. Полученный композиционный материал, содержащий 30 об.% углеродного волокна, имел предел прочности 75 кгс/см (патент Японии № 7300106, 1973 г.). [c.100]

Для изготовления заготовок и виде отдельных волокон или пучков волокон, покрытых слоем металла матрицы, применяют также процессы химического и электрохимического осаждения материала матрицы на поверхность волокон. Таким методом, например, получали предварительные заготовки из углеродного волокна, покрытого никелем [184, 203, 204], алюминием [133], медью [178] из вольфрамовой проволоки, покрытой медью 1146] и др. [c.125]

Понижение порога хладноломкости и увеличение содер ка-ния волокна (%) в изломе приводит к поеышепию механических свойств. Наиболее простым решением вопроса является введение в сталь никеля, элемента, — понижающего температуру перехода в хладноломкое состояние и поэтому увеличивающего долю волокна в изломе в высокояроч.нон стали. В связи с этим улучшаются вязкие свойства, однако в обычных сталях нельзя увеличить содержание никеля свыше 4%, так как появляется остаточный аустенит (имеющий пониженную прочность, а продукты его распада пониженную вязкость), понижается то1Ч,ка A i и нельзя провести высокий отпуск. Решение задачи применения высоконикелевой стали состояло в одновременном легировании стали никелем и кобальтом. Кобальт повышает мартенситную точку (рис. 303) и уменьшает поэтому количество остаточного аустенита (рис. 303,6). Одновременно кобальт повышает точку A i и позволяет провести операцию высокого отпуска. [c.392]

Тот же путь повышения вязкости, т. е. снижения порога хладноломкости достигается ие только легированием никелем, но и использованием мелкого (№ 8—10) и ультрамелкого (№ И —13) зерна. Измельчение зерна, как указывалось выше, приводит к снижению порога хладноломкости и, следовательно, к увеличению доли волокна в изломе стали. Измельчить зерно возможно, применяя высокие скорости нагрева, или высокотемпературной термомеханической обработкой, фиксируя закалкой состояние окончания стадии рекристаллизации обработки (до начала собирательной рекристаллизации). [c.392]

Широко известно, что модуль упругости стали составляет 200 ГПа, но мало кто знает, у каких материалов он выше этой величины. В порядке возрастания модуля упругости можно привести следующие данные кобальт и никель - 210, родий и бериллий — 300, молибден - 330, вольфрам - 410, бороволокно - 430, карбидное волокно - 430, нитевидные кристаллы сапфир - Оо 530, графит - до 690), карболой карбид вольфрама, цементированный кобальтом) -700, алмаз - 1050, [c.125]

Кроме материалов, приведенных в табл. 1.8, используют и другие высокоэффективные композиционные материалы на основе фторопласта-4 и фторопласта-40, содержащие от 5 до 40% углеродного волокна, до 15% бронзы, никеля, кобальта, дисульфида молибдена, графита и других элементов. Важное значение имеет не только количество наполнтслей, но также форма и pasMepi.i частиц. [c.28]

Ni, в 1,8-2 раза, а содержащих 11,5 % Ni в 3,2 - 3,6 раз выше, чем нелегированных цинковых покрытий. Легирование цинкового покрытия никелем повысило предел статической водородной усталости и снизило склонность стали к коррозионному растрескиванию в среде 3 %-ного раствора хлористого натрия, насыщенного сероводородом (pH 3,5), с добавлением 0,5 % уксусной кислоты. Предел критической деформации Скр легированного покрытпя по сравнению с нелегированным и непокрытой сталью увеличивается от 0,5 до 0,8 %, а критическое напряжение Окр в наружных волокнах образца изменялось от 1000 до 1600 МПа. [c.91]

Разрушение бумажной упаковки начинается с момента достижения паровой фазой, окружающей металлоизделие, точки росы, что сопровождается конденсацией паров воды и увлажнением бумаги в месте ее контакта с металлом. Разрушению подвергаются лишь те увлал ненные места бумаги, которые содержат локализованный ингибитор в виде крупных включений. Именно с растворения ингибитора в воде начинается набухание целлюлозного материала, сопровождающееся разрывом связей между волокнами в листе бумаги и созданием условий для ее последующего разрушения, что происходит при контакте с металлоизделиями, содержащими медь, кобальт, цинк, кадмий, никель и т. д. [c.153]

Первоначально при выборе матрицы и волокна для всех систем предполагали использовать те же основные принципы, что и для модельных систем. Джех и др. [22] показали справедливость правила смеси для композитов как с непрерывными, так и с короткими волокнами, избрав для этого систему медь — волокно. Медь и вольфрам, по существу, взаимно не растворимы и не взаимодействуют химически соответственно они не образуют соединений. Таким же образом Саттон и др. [38] на модельной системе серебро — усы сапфира убедительно продемонстрировали эффект упрочнения нитевидными кристаллами. Степень взаимодействия между серебром и усами сапфира даже меньше, чем между медью и вольфрамом, поскольку расплавленное серебро не смачивает сапфир. Для улучшения связи с расплавленным серебром те же авторы напыляли на поверхность сапфира никель. Однако связь между никелем и сапфиром была, вероятно, чисто механической, а на поверхности раздела никель — сапфир твердый раствор не образовывался. Поэтому не удивительно, что Хиббард [21] в обзоре, представленном в качестве вводного доклада на конференции 1964 г. Американского общества металлов, посвященной волокнистым композитным материалам, счел необходимым заключить Для взаимной смачиваемости матрицы и волокна необходимо, чтобы их взаимная растворимость и реакционная способность были малы или вообще отсутствовали . Это условие, как правило, реализуется для определенного типа композитных материалов, а именно, ориентированных эвтектик. Во многих эвтекти-ках предел растворимости несколько изменяется с температурой, что, вообще говоря, является причиной нестабильности, хотя в известной степени и компенсируется особым кристаллографическим соотношением фаз. Однако в большинстве практически важных случаев это условие не выполняется. После конференции 1964 г. основные успехи были достигнуты в области управления состоянием поверхности раздела между упрочнителем и матрицей. Ни серебро, ни медь не являются перспективными конструкционными материалами. Что же касается реакций между практически важными матрицами и соответствующими упрочнителями, то они очень сложны и могут приводить к самым разнообразным типам поверхностей раздела. [c.13]

Термин окисная связь введен для объединения в одну группу композитов, упрочненных волокнами окислов. Сюда относятся также и композиты, в которых связь образуется между окисными пленками. Следует признать, что образование окисных связей подчиняется указанным выше принципам химического взаимодействия, но выделение их в отдельную группу, видимо, желательно, поскольку композиты этого класса имеют свои особенности, а механизм образования связи в большинстве таких систем исследован недостаточно глубоко. Действительно, окисные связи изучены наиболее подробно не в композитах, а в других системах, например, в металлокерамических спаях для электронных трубок или в эмалях на металлах. Наиболее полное исследование такой связи в композитах выполнено Саттоном и Файнголдом [45] в лаборатории космического материаловедения компании Дженерал электрик . Авторы обнаружили влияние малых примесей на прочность связи в композите высокочистый никель — окись алюминия. Все более очевидной становится роль следов примесей независимо от их источника при формировании связи в композите. В гл. 10 приведены некоторые результаты исследования трех систем с окис-ной связью. На одной из них, а именно, на системе никель — окись алюминия новым методом детально изучена совместимость и показано заметное влияние примесей. Кроме того, в гл. 8, посвященной поверхностям раздела в композитах с окисным упрочнением. [c.84]

НОЙ системе серебро — окись алюминия. Окись алюминия не смачивается серебром и поэтому очень слабо упрочняет матрицу. Проблема несмачиваемости усов АЬОз расплавом серебра была решена предварительным напылением на них тонкого слоя металла (никеля) в вакууме. Впоследствии эту проблему обсуждали Ноуан, и др. [ 2в] в связи с разработкой покрытий для окиси алюминия с целью использования ее в матрице из никелевых сплавов. Было разработано несколько покрытий для AI2O3, но ни одно из них полностью не отвечало поставленной задаче, так как либо было нестабильным, либо вызывало разупрочнение волокна. Другой способ регулирования степени взаимодействия на поверхности раздела был предложен Саттоном и Файнголдом [45]. Никелевые сплавы, содержащие 1% различных активных металлов, сильно взаимодействовали с сапфиром. Существенно снижая содержание активных добавок, можно было в некоторой степени регулировать реакцию. Прочность связи была увеличена таким образом до [c.127]

В системах с ограниченной растворимостью образуются связи второго типа. Обратимся к композиту никель — вольфрам. Согласно Хансену и Андерко [14], никелевый сплав с 38% вольфрама находится в равновесии с твердым раствором на основе вольфрама, содержащим малые количества никеля (менее 0,3%). Такое равновесие предполагает равенство химических потенциалов. Этот принцип был использован Петрашеком и др. [33] при разработке сплава на Ni-основе для композита никелевый сплав — вольфрам. Вначале был использован сплав Ni-S0 r-25W. Затем в него были добавлены титан и алюминий. Во второй серии сплавов содержание вольфрама было понижено он был частично заменен другими тугоплавкими металлами ниобием, молибденом и танталом. Совместимость этих сплавов с вольфрамовой проволокой оказалась выше, чем у стандартных жаропрочных сплавов, но все же ниже, чем у сплавов, легированных только вольфрамом. Дальнейшее существенное улучшение, совместимости достигается добавками алюминия и титана, однако механизм влияния этих элементов на совместимость отличен от рассматриваемого здесь регулирования химических потенциалов. По заключению авторов, во избежание существенного уменьшения сечения вольфрамовой проволоки за счет диффузии следует использовать проволоку диаметром 0,38 мм. После выдержки при 1366 К в течение 50 ч глубина проникновения составляла 26 мкм, что соответствует коэффициенту диффузии (2-f-5) -10 ы / . Уменьшением сечения. волокна за счет диффузии можно объяснить более крутой наклон кривых длительной прочности в координатах Ларсена — Миллера для композита по сравнению с проволокой. [c.132]

ЧТО роль покрытии заключается в предотвращении повреждения поверхности волокна при механическом и химическом взаимодействии и в облегчении смачивания и образования связи. Ранее Саттон и Файнголд [34] указали на противоречивость этих требований. Основываясь на собственных исследованиях влияния добавки в никель 1% того или иного легирующего элемента на прочность связи между никелевой матрицей и пластинкой окиси алюминия (сапфира), они заключили, что поверхностные повреждения и связь компонентов зависят от степени развития реакции [c.154]

Продольная прочность композита с матрицей из никелевого сплава, упрочненного непрерывными волокнами сапфира с гальваническим Ni-покрытием i[39], оказалась выше, чем у никеля, упрочненного усами сапфира, однако выдергивание волокон на изломах говорило о слабой связи в композите. Продолжая работы над Ni и Ni — Сг матрицами, упрочненными сапфиром с покрытием Y2O3, Ноуан ([37] обнаружил разупрочнение волокон в композитах, изготовленных горячим прессованием пучков 0°-ных волокон и фольги. Одновременно Меган и Харрис [31] использовали [c.346]

Как упрочнитель для высокотемпературных композитов усы сапфира обладают рядом преимуществ, в частности, химической инертностью в окислительной среде, высокими модулем упругости и сопротивлением ползучести. Однако для использования сапфира в этих композитах необходимо также, чтобы усы сапфира были химически совместимы с таким металлом, как никель, который может служить матрицей композита, работающего в нужном интервале температур. На самом же деле было обнаружено [12] сильное повреждение упрочнителя после термообработки в вакууме при 1373 К композита никель — 20% усов сапфира, в котором использовались усы, полученные фирмой Томсон — Хьюстон (СТН) и фирмой Термокинетические волокна (TFI). Поскольку этот материал предназначался для работы при 1373 К и выше, такой результат, казалось бы, свидетельствует об ограниченной применимости композита никель — усы сапфира. Однако, как будет видно из дальнейшего, кажущаяся несовместимость в указанной композитной системе при 1373 К обусловлена присутствием поверхностных и объемных примесей в усах после их выращивания. Будет показано, что соответствующей очисткой (Можно предотвратить разрушение усов при 1373 К и тем самым получить совместимую систему никель —усы сапфира. Таким образом, присутствие примеси в уирочнителе является важным фактором, оп- [c.388]

За время установления адгезионной связи первоначальносплошное никелевое покрытие разбивается на ряд шариков, как это наблюдалось для тонких покрытий на усах сапфира. К тому времени, когда связь устанавливается и начинается диффузия углерода в никель, последний лишь частично покрывает поверхность волокна, и поэтому лроисходит только локальное обеднение углеродом. Ло мере того как никелевые шарики растекаются по поверхности (вероятно, из-за уменьшения поверхностного натяжения), образуется сплошное покрытие, и после этого начинается диффузия углерода в никель со всей поверхности волокна. [c.418]

В связи с влиянием примесей на совместимость упрочнителя с металлической матрицей следует рассмотреть еще один важный фактор — газовую среду. Роль этого фактора была показана выше на примере углеродных волокон, которые легко разрушаются выше 873 К уже при небольшом парциальном давлении кислорода. Усы сапфира также разрушаются при высоких температурах в восстановительной атмосфере. Следовательно, важна совместимость композита с газовой средой как в процессе изготовления, так и при его использовании. Обычно в каждом отдельном случае этот вопрос требует своего решения. Так, например, стабильный композит углеродное волокно — никель получается в вакууме 10 мм рт. ст., но для применения этого композита в реактивном двигателе требуется создать вокруг волокна дополнительный про-тивокислородный барьерный слой (например, из тугоплавкого металла). В этом разделе рассматривается влияние газовой среды на покрытые никелем усы нитрида кремния и показано, что небольшие изменения парциального давления кислорода и азота могут существенно повлиять на высокотемпературную стабильность этой системы [2]. [c.420]

Металлические матрицы. Перспективные разработки многих лабораторий направлены на то, чтобы в качестве матриц использовать алюминий, магний, титан, никель и тугоплавкие металлы. Методом пронитки волокон магниевыми сплавами были получены конструкционные детали промышленного назначения. Однако значительный успех достигнут при разработке боралюмпння. В 1971 г. было получено приблизительно 450 кг боралюминия. В настоятцее время проводятся исследования композициоппого материала алюминий — углеродное волокно, но пока нет его промышленного производства. [c.90]

Мы изучали поведение углеродных волокон на основе полиак-рилонитрила, покрытых медью и никелем. Покрытия наносили химическим методом, то есть осаждением из растворов солей, при температурах 20 и 80° С для меди и никеля соответственно. Для выбранных нами металлов исключена возможность образования химических соединений при температурах нанесения покрытия [5], а следовательно, и снижение прочностных характеристик углеродных волокон (что подтверждено экспериментально). Поэтому изучалось влияние на свойства металлизированного углеродного волокна температур, близких к технологическим и эксплуатационным. Для этого определяли прочность на разрыв волокон без покрытия после отжига в контакте с металлами. Отжиг проводили в вакууме с давлением 5 Ю мм рт. ст. в течение 24 ч. Предварительно было [c.129]

Состояние поверхности металлизированного углеродного воло -на при комнатной и повышенной температурах изучалось методом сканирующей электронной микроскопии. Было установлено, что исходные металлические покрытия из меди и никеля сплошные. Под воздействием температуры поверхность металлизированного углеродного волокна модифицируется. Так, медное покрытие после отжига при температуре 400° С собирается в складки (рис. 2, а, см. вклейку). При увеличении температуры термообработки до 800° С происходит сфероидизация покрытия (рис. 2, б, см. вклейку). Аналогичные результаты при указанных температурах получаются и в случае покрытия углеродных волокон никелем. [c.130]

Подводя итоги вышесказанному, следует еще раз отметить, что углеродное волокно довольно интенсивно разупрочняется при нагреве в контакте с металлами. Это разупрочнение проявляется раньше, чем становятся заметными какие-либо изменения в структуре композиционного материала или волокна. В контакте с металлами, растворяюш,ими углерод без образования химических соединений (никель, кобальт), процесс разупрочнения при невысоких температурах осуществляется в результате растворения волокон, а при повышенных температурах — за счет рекристаллизации. В контакте с металлами, растворяющими углерод с образованием химических соединений (алюминий, магний), процесс разупрочнения осуществляется вследствие глубокого локального травления волокна. [c.88]

Методом пропитки получали композиционный материал алюминий— углеродное волокно [126, 127, 155, 169] (патент ФРГ № 2115925, 1972 г.)- При этом для улучшения смачиваемости углеродные волокна предварительно покрывали никелем [20, 98], танталом [155], двухслойным покрытием из меди и никеля. Положительный эффект при пропитке углеродного волокна алюминием оказывает введение в расплавленный алюминий 0,5— 1,0% титана, предотвращающего образование на границе раздела матрица —волокно фазы AI4 3 и повышающего на 50% предел прочности изделия. [c.97]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...