Коэффициент линейного температурного (термического) расширения материала

Некоторое представление о теплофизических свойствах композиционного материала типа Мод 30 можно получить из табл. 6.9. Теплоемкости матрицы и материала мало различаются, и влияние углеродного волокна на значение теплоемкости незначительно. Коэффициенты теплопроводности и линейного расширения а во многом определяются анизотропией матрицы, а также пористой структурой. При высоких температурах (выше 1127 °С) термическое расширение быстро закрывает начальные поры и трещины, поэтому термические свойства композиционного материала приближаются к свойствам твердой фазы углерода [98]. Температурный коэффициент линейного расширения высокоплотного пироуглерода характеризуется высокими значениями в трансверсальном направлении, что в меньшей степени проявляется для композиционного материала. [c.178]

Термическое расширение. Помимо обычных факторов, определяющих свойства композиций, таких как природа и соотношение компонентов, распределение их и др., термическое расширение композиционного материала в значительной степени определяется наличием в нем остаточных напряжений. При охлаждении композиционного материала, получаемого обычно при высокой температуре, до комнатной, в нем возникают напряжения, обусловленные различием температурных коэффициентов линейного расширения компонентов. Например, в боралюминии при охлаждении его с температуры 500° С до комнатной матрица сжимается в от- [c.223]

Весьма значительно влияние роста рабочей температуры подшипника на сопротивление усталости, причем это влияние сказывается как непосредственно, так и через температурные напряжения. Обычная рабочая температура подшипников транспортных дизелей 80. .. 100 °С, но имеются двигатели, в которых температура подшипников достигает 150 °С. С повышением температуры снижаются все показатели механической прочности, в особенности у баббитов при температуре 100 °С они снижаются примерно в 2 раза по сравнению с показателями при нормальной температуре. Различие в коэффициентах линейного расширения подшипникового сплава и материала основания служит причиной температурных напряжений. Остывание подшипника из баббита (среднее значение коэффициента линейного расширения а = 25-10" ) на стальном основании от рабочей температуры 60 °С до нормальной может вызвать (в зависимости от механических свойств и соотношения толщин) напряжения, превосходящие предел текучести сплава. Сравнительно небольшое число повторных нагреваний и охлаждений в указанном интервале температур приводит иногда к появлению трещины в баббите вблизи стыка с основанием вдоль по окружности. Образование трещин или возможный наклеп сплава в результате циклических термических напряжений неблагоприятно сказывается на сопротивлении усталости. Эти напряжения можно уменьшить, применяя бронзовый вкладыш, а при алюминиевом вкладыше они почти исчезают. [c.231]

Железоникелевые сплавы удовлетворительно штампуются, куются, прокатываются, обрабатываются резанием. Для дополнительного снижения температурного коэффициента линейного расширения проводят термическую обработку инваров, состоящую из закалки от 840 °С в воде, отпуска при 315 °С и старения в течение 50-100 ч при 100 °С. Железоникелевые сплавы удовлетворительно свариваются. Обычно применяется дуговая сварка в среде аргона. В качестве присадочного материала используют проволоку близкого состава. Сварные соединения не требуют термической обработки, их прочность близка к прочности основного металла. [c.619]

Расширение стекла (или другого материала) при нагреве характеризуется отношением удлинения образца при нагреве на 1° С к исходной длине образца. Это отношение называется температурным коэффициентом линейного расширения а. Соответственно отношение увеличения объема к исходной величине объема называется коэффициентом объемного термического расширения р. [c.456]

На свойства композита существенно влияет граница раздела волокно-матрица. В первую очередь это относится к их адгезионному взаимодействию. Локальные напряжения в композите достигают максимальных значений вблизи или непосредственно на границе раздела, где обычно и начинается разрушение материала. Адгезионная связь по границе не должна разрушаться под действием термических и усадочных напряжений, возникающих вследствие различия в температурных коэффициентах линейного расширения матрицы и волокна или в результате химической усадки связующего при его отверждении. Защита волокон от внешнего воздействия также в значительной степени определяется адгезионным взаимодействием по границе раздела. [c.416]

Термическое упрочнение основано на том, что при неравномерном нагреве в горячих участках детали возникают напряжения сжатия, а в холодных — напряжения растяжения. Величина их зависит от температурного перепада, коэффициента линейного расширения и модуля упругости материала. При достаточно больших температурных перепадах появляются местные пластические деформации, которые можно использовать для упрочнения. [c.383]

Сплавы с заданным температурным коэффициентом линейного расширения. В качестве материала с определенным коэффициентом термического расширения применяют железоникелевые сплавы. [c.246]

Устойчивости слоистых пластин при температурном и других воздействиях, вызывающих расширение материала, посвящены теоретические исследования Виттрикка и др. [190], а также теоретические и экспериментальные исследования Келленбергера [85]. Уитни и Аштон, [184] рассмотрели термоустойчивость перекрестно-армированных квадратных пластин из различных композиционных материалов. Особенности свойств углепластиков, из-за которых в некотором диапазоне изменения углов армирования коэффициент линейного расширения оказывается отрицательным, определяют теоретическую возможность потери устойчивости пластин из этих материалов при охлаждении, а не при нагревании, что обычно имеет место. Однако более интересным в прикладном отношении является теоретический вывод о невозможности термической потери устойчивости пластин из эпоксидного [c.187]

Отличия результатов расчетов от данных экспериментов по значению критического времени (приемлемые для задач устойчивости оболочек при ползучести) кроме отмеченных обстоятельств (разброс характеристик ползучести материала, существенное влияние начальных несовершенств) объясняются также некоторым несоответствием постановки исследуемой численно задачи условиям проведения испытаний в расчетах не учитывалось термическое деформирование оболочек, происходящее при нагреве до заданной температуры за счет различия температурных коэффициентов линейного расширения дуралюминовой оболочки и стального приспособления, в котором она защемлена. [c.96]

Для точного построения диаграмм равновесия важно предотвратить загрязнение сплавов при их изготовлении и в ходе термического анализа. Поэтому выбор огнеупоров имеет важное значение, а для активных сплавов с высокой температурой плавления часто это одна из основных проблем исследования. Обычно можно сравнительно медленно повышать температуру ТИГЛ1Я, и при этих условиях основное требование заключается в том, чтобы огнеупорный материал обладал определенной физической и химической стабильностью в рабочем температурном интервале. Следующие наиболее важные свойства — прочность и сопротивление термическим ударам. Сопротивление термическим ударам определяется главным образом коэффициентом линейного расширения материала и становится особенно важным, если по условиям работы требуется проводить ускоренный нагрев или охлаждение. Если, например, необходимо помеш,ать тигель в раскаленную добела печь или извлекать его обратно, то невозможно применять огнеупорный материал с высоким коэффициентом расширения, даже если ои соответствует условиям работы при медленном нагреве или охлаждении. Тигель должен выдерживать не только воздействие расплавленного металла, но и воздействие применяемых шлаков и атмосферы. [c.81]

Очень важным физичесиим свойством, определяющим связь армирующего компонента с матрицей, является температурный коэффициент линейного расширения. Так как обычно матрица представляет собой более пластичный материал, предпочтительно, чтобы она имела более высокий температурный коэффициент линейного расширения. Это связано с тем, что фаза, у которой указанный коэффициент более высокий, испытывает растягивающие напряжения при охлаждении от высоких температур, обычно применяемых при изготовлении материала. Армирующий компонент относится к хрупким материалам, которые почти всегда имеют более высокую прочность при сжатии, чем при растяжении. Эта закономерность не справедлива для матриц с очень низким модулем упругости, например смол в сочетании с исключительно тонкой армирующей фазой, такой, как графит, для которого существует проблема потери продольной устойчивости волокна. Для матриц с более высоким пределом текучести, таких, как титан, важно, чтобы несоответствие в температурный коэффициентах линейного расширения не было слишком велико, так как обычно стараются избежать высоких остаточных термических напряжений. [c.42]

Другой эффект, который отсутствует или не имеет значения при термоциклировании монолитных материалов, но должен приниматься во внимание разработчиками эвтектических композиций — внутренние напряжения, которые возникают вследствие различия температурных коэффициентов линейного расширения эвтектических фаз. Эти напряжения можно оценить, задаваясь упругими характеристиками фаз они пропорциональны произведению разницы коэффициентов линейного расширения и интервала температур (Аа ДГ), которые были названы Лейзло [36] деформационным потенциалом мозаичности. Остаточные напряжения могут превысить предел текучести пластичной фазы и вызвать достаточно большую пластическую деформацию, приводящую к повреждению материала при циклической термической усталости [19]. Кроме того, остаточные напрянсения зависят от фазовых превращений, протекающих в нестабилизированных сплавах на основе железа или 1<обальта. [c.154]

Для углеалюминиевого композиционного материала характерна заметная разница температурных коэффициентов линейного расширения матрицы и волокон. Температурный коэффициент линейного расширения для углеродных волокон вдоль оси составляет —0,9-10 ° С , а для алюминиевого сплава 22.10 ° С . В связи с этим неоднократно высказывалось мнение о неудовлетворительной термостойкости этой композиции. Однако в результате исследования термической стабильности углеалюминия установлено (табл. 6), что термоциклирование в температурном интервале от —193 до -f-500° С (число циклов 20) не приводит к ухудшению механических характеристик, к нарушению связи на границе матрицы и волокна, а также к появлению заметной деформации образца в направлении армирования. В направлениях же, перпендикулярных к направлению армирования, образец материала в результате термоциклирования претерпевает значительную остаточную деформацию, подобную той, которая появляется в аналогичных условиях и у других композиционных материалов с невысокой прочностью связи матрицы и армируюш их волокон. Сохранение исходной прочности связи на межфазной [c.376]

Величину длительной жаропрочности композиции никель — углеродное волокно определяли при температуре 500° С. Предел 100-часовой прочности при этой температуре равен 280 МН/м (28,0 кгс/мм ). Температурный коэффициент линейного расширения композиции в интервале от комнатной температуры до 1000° С имеет величину 0,5 10 ° и 20-10 < °С для измерений вдоль армирующих волокон и в перпендикулярном направлении соответственпо. Высокая анизотропия теплофизических свойств материала объясняется, очевидно, тем, что термическое расширение композиции вдоль направления армирования контролируется термическим расширением волокон. [c.397]

Свойства границы раздела, в первую очередь, адгезионное взанмодейсгвие волокна и матрицы определяют уровень свойств композитов и их сохранение при эисплуатации. Локальные напряжения в композите достигают максимальных значений как раз вблизи или непосредственно ва границе раздела, где обычно и начинается разрушение материала. Граница раздела должна иметь определенные свойства, чтобы обеспечить эффективную передачу механической вагрузки от матрицы на волокно. Адгезионная связь по границе раздела не должна разрушаться под действием термических и усадочных напряжений, возникающих вследствие различия в температурных коэффициентах линейного расширения матрицы и волокна или в результате химической усадки связующего при его отверждении. Защита волокон от внешнего воздействия также в значительной степени определяется адгезионным взаимодействием по границе раздела. [c.12]

Вт/(м-°С). Одним из основных недостатков магнезитовых изделий является низкая термическая стойкость обусловленная в основном двумя причинами большим температурным коэффициентом линейного расширения (12—14-10- против 4,7—6,7-10 для шамота) структурой черепка и, в первую очередь, характером соединения кристаллов периклаза стекловидной массой. Термическую стойкость магнезитовых изделий повышают несколькими способами, в том числе использованием крупнозернистых масс и добавкой 5—10 % глинозема, связы-ваюшего SiOa и ведущего к образованию в черепке кристаллической связки — шпинели MgO-АЬОз. Еще лучшие результаты дает применение крупнозернистого плавленого магнезита взамен спекшегося. Сырьем для производства магнезитовых изделий является минерал магнезит Mg Oa, встречающийся в природе в двух основных разновидностях — кристаллической и криптокристаллической (аморфной). Основное промышленное значение имеет кристаллический магнезит. Он сравнительно мало загрязнен примесями (от 5 до 10%), дает максимальную усадку до 25 % при 1500—1800°С. Процесс перекристаллизации и спекания черепка зависит не только от температуры обжига, но и от содержания плавней. Магнезит обжигают до спекания в основном во вращающихся печах длиной 170 м при 1700—1750 °С и в шахтных печах с магнезитовой и хромомагнезитовой футеровкой. Обжиг магнезита в шахтных печах имеет недостатки невозможность использовать мелкие фракции магнезита, получающуюся при добыче, и неравномерность обжига. Кроме того, магнезит имеет склонность рассыпаться в процессе обжига на мелкие куски, что может вызвать уплотнение загрузки материала в печи и недожог. Величина кусков сырого магнезита, поступающего в печь может колебаться от 40 до 250 мм. Полученный из шахтных печей обожженный до полного спекания магнезит идет для производства магнезитовых изделий. Во вращающиеся печи поступает предварительно измельчен- [c.402]

Армированные листы. При футеровке пластмассами следует учитывать раз-, личные значения относительного температурного коэффициента линейного расширения пластмассы и защищаемого металла (значения коэффициента для полиэтилена и полипропилена в 12—14 раз больше, чем для стали), так как покрытие может отслаиваться от металла при эксплуатации. Поэтому рекомендуют лист-пластмассы армировать металлом, т, е. создают материал типа металлкор. Такой материал выдерживает термические иагрузки на 20—25% больше, чем неармированный. Футеровка армированным полипропиленом работает до 100° С. Лист состоит из 1,5—2 мм полиэтилена или пропилена и прокладки (внутри) из перфорированного металлического листа толщиной 0,5—0,8 мм. Наружные листы пластика гомогенно связаны через отверстия в металлическо.м листе. [c.347]

Проблема обеспечения размерной стабильности деталей приборов в настоящее время решается комплексно. Часть необходимых требований учитывается на стадии конструкторской разработки при выборе материала деталей и кои-структивных решений. При этом принимаются во внимание характерксгики раз-мервсй стабильности сталей и сплавов и практические рекомендации [14], соотношение коэффициентов термического линейного расширения и теплопроводности для контактирующих, а также дая жестко зафиксированных деталей, температурные условия эксплуатации и хранения приборов, возможность их термоста-тировапня и другие факторы. [c.686]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...