Композиты, коррозия

Опыт показал, что кипячение в воде является жестким испытанием и потому не позволяет с достаточной степенью точности оценить влияние длительного старения на композиты в условиях высокой влажности и переменной температуры. Механические и другие свойства стеклопластиков на основе аппретированных волокон после воздействия теплой влажной среды в течение нескольких. лет также значительно ухудшаются. Поэтому можно сказать, что в процессе деструкции важную роль играет временной фактор. Процессы релаксации напряжений и коррозии, которые могут способствовать деструкции, изменяются во времени, и их механизм не может быть точно установлен на основе ускоренных испытаний. [c.271]

Дополнительные проблемы при оценке предельных свойств композитов появляются в связи с такими особенностями этих материалов, как неупругость поведения компонент, анизотропия армирующих волокон, разброс прочности компонент, наличие третьей фазы в виде пограничного слоя матрицы вблизи поверхности волокна. Следует учитывать также и специфику их применения — в авиационных конструкциях требуется нечувствительность к локальным разрушениям, в судостроении — стойкость к коррозии и кавитации, в возвращаемых космических кораблях—сопротивление абляции и уносу массы. [c.38]

В предлагаемой серии термин коррозия используется в очень широком смысле, включающем не только разрушение металла в водных средах, но и явление, которое обычно называют высокотемпературным окислением. Более того, в дальнейшем в данной серии планируется рассмотрение коррозии всех твердых веществ в разнообразных средах. В современной технике наряду с металлами и сплавами используются стекла, вещества с ионным строением, полимеры и композиты всех перечисленных материалов. Представляющие практический интерес коррозионные среды включают жидкие металлы, широкую номенклатуру газов, неводные электролиты и другие неводные жидкости. Комплексные процессы разрушения материалов, основанные на явлениях износа, кавитации, фреттинга, рассматриваются с учетом последних достижений науки о коррозии. Ученые смежных областей науки в частности физики, металлофизики, физико-химики и электроники, могут оказать существенное влияние на решение многих коррозионных проблем. Можно надеяться, что публикуемые обзоры позво- [c.7]

Для работы в воде и агрессивных жидкостях используются специальные композиты, которые обычно имеют на поверхности антикоррозионные покрытия. На рис. 7.8 приведен пример структуры и состава композита с антикоррозионным слоем. В месте контакта материала с жидкостью необходима защита от коррозии. Использование полимерных композитов в большинстве случаев позволяет решить эту проблему. [c.208]

Коррозия композитов и прочих материалов [c.194]

Электрохимическая коррозия является одной из наиболее распространенных форм коррозии. Она может происходить при наложении металлических крепежных деталей на изделия из эпоксидной смолы, -0,5- армированной углеродным волокном. Аналогичное явление характерно и для многих других комбинаций, где металлические детали контактируют или д находятся в непосредственной близости с более инертными композиционными материалами из эпоксидной смолы и углеродного волокна. Если какая-то конструкция состоит из двух или более разнородных материалов, то при соответствующих условиях коррозионное разрушение сначала произойдет у анодного материала, а затем уже у катодного . Интенсивность этой коррозии определяется прочностью гальванического элемента, которая, в свою очередь, зависит от расстояния между этими материалами в ряду напряжений, степени поляризации и величины образующегося тока. В соответствующем электролите эти факторы могут привести к коррозионному разрушению двух разнородных материалов. Рис. 19.1 [2] иллюстрирует высокую инертность композиционных материалов из углеродного волокна и эпоксидной смолы по сравнению с различными металлами. Эти композиты могут использоваться в контакте с менее инертными металлами при правильном выборе изоляции. На плотно прилегающие поверхности обычно наносят покрытия, которые прерывают ток гальванической пары. [c.281]

Возможности реализации конструкторских разработок от выбора исходных материалов до проектирования и создания готовых изделий, которые предоставляют композиты, открывают широчайшие возможности для развития различных отраслей техники и технологии. Их применение в машинах, оборудовании, сооружениях позволяет снизить массу конструкций в 1,3—1,5 раза, материалоемкость в 1,6—3,5 раза, энергоемкость производства в 8—10 раз и трудоемкость изготовления в 1,5—3 раза. Использование композитов позволяет резко уменьшить потерн от коррозии, а также в 1,5—3 раза увеличить ресурс техники. Весьма существенным преимуществом композитов при их применении в транспортной технике является возможность снижения расхода топлива. — Прим. ред. пер. [c.485]

Кроме использования композитов в корпусах кораблей их применяют в корабельных конструкциях, в основном для снижения массы или решения проблем коррозии, возникающих при использовании алюминия или других металлов. Некоторые из этих областей использования описаны ниже. [c.528]

Способ изготовления композита заметно влияет на характеристики поверхности раздела. Композиты алюминий — бор, полученные путем пропитки расплавленным алюминием, принадлежат к третьему классу им присущи неравномерная коррозия волокна и неравномерный рост борида алюминия (рис. 6). Напротив, в композитах, изготовленных по оптимальной технологии диффузионной сварки, не происходит реакции на поверхности раздела на рис. 7 виден лишь один случайный кристалл борида. Для выяснения причин этого различия следует рассмотреть механизм диффузионной сварки. Такое рассмотрение послужит поводом для более общего анализа влияния технологии изготовления- 1 омиозита на характеристики поверхности раздела. [c.30]

Хотя интерес к разработке систем эвтектических композитов, способных выдерживать высокие напряжения и высокотемпературную газовую коррозию в газотурбинном двигателе, был очень велик, мало внимания уделялось анализу деформадии и механизма разрушения этих направленных микроструктур. То немногое, что было сделано, по-видимому, удовлетворяет общей картине и согласуется, в основном, с тем, что высокотемпературные механические свойства направленных эвтектических композитов существенно снижаются, если имеются некогерентные границы или участки ненаправленной микроструктуры. Проведя сравнительное исследование сплава Ag— u в равноосной и пластинчатой формах соответственно с некогерентными и полукогерентными границами, Кляйн и Ли [40] нашли, что материал с полукогерентными границами имеет повышенные высокотемпературные свойства. Действительно, интенсивное проскальзывание по некогерентным границам зерен делает равноосный эвтектический сплав сверхпла-стичным. Разрушение эвтектики NiAl—Сг по границам колоний также может свидетельствовать о более низких механических свойствах некогерентных границ [61]. [c.382]

Наряду со стекловолокном основными упрочнителями композитов являются углеродные (графитовые) волокна, нитевидные кристаллы и волокна нз высокопрочных металлов, таких, как бор. Эти волокна менее чувствительны к воде, чем стеклянные, уже потому, что они не так гидрофильны. Вайетт и Эшби [78] сравнивали действие воды на полиэфирные композиты, армированные волокнами углерода и Е-стекла. В обоих случаях наблюдалось набухание смолы, однако интенсивно ра сслаивался только стеклопластик. Предполагалось, что волокна из металлов или из окислов металлов не более гидрофильны, чем кварц, а, как уже отмечалось [2], кварцевые волокна не расслаиваются при выдержке композита в воде. Тем не менее металлы и окислы металлов (в отличие от углерода) подвержены коррозии под напряжением [76]. Очевидно, накопление воды на поверхности раздела между окислом металла и полимером, которое является следствием гидрофильного загрязнения, приводит к образованию дефектов и разрыву волокна. [c.115]

На механических свойствах полимерных композитов с минеральными наполнителями особенно отрицательно сказывается скопление воды на поверхности раздела. Вода может выщелачивать растворимые вещества с поверхности раздела, что вызывает коррозию наполнителя под напряжением или растрескивание смолы из-за осмотического давления при этом смола работает как диэлектрик при электрохимической коррозии металлов. Полярные функциональные группы полимеров (аминные гидроксильные или карбоксильные) наиболее прочно связываются с поверхностью наполнителя и эффективно препятствуют скоплению молекул воды на поверхности раздела. Полиолефины и другие неполярные полимеры почти не способны конкурировать с водой на поверхности наполнителя, хотя в массе эти полимеры наиболее стойки к растворению или химическому взаимодействию с водой. Роль силановых аппретов заключается не в том, что они препятствуют достижению молекулами воды границы раздела полимер — наполнитель, а в том, что они, распределяясь на поверхности наполнителя, мешают молекулам воды образовывать пленки или капли. Такое представление об адгезии полимера к наполнителю предполагает, что ухудшение адгезии всегда предшествует коррозии. Любая полимерная пленка, имеющая адгезию к минеральному наполнителю и препятствующая скоплению воды на поверхности раздела, предотвращает коррозию поверхности минерального наполнителя под действием воды. [c.210]

Современные гетерогенные топлива (табл. 167) образуют большое я разнообразное семейство. Размеры зарядов изменяются от маленьких, применяемых в газогенераторах, до очень больших, используемых в стартовых двигателях межконтинентальных баллистических ракет. Малые гранулы можно получать путем формования под давлением, экструзии или разливки, а большие заряды получают литьем. Гранулы могут быть загружены в патроны или же уложены в ящики (литье на месте). В общем случае гетерогенное топливо представляет собой твердый окислитель и твердое горючее, помещенные в полимерное связующее. Твердые вещества составляют до 88 % массы такого топлива. В качестве связующих могут использоваться линейные полимеры (nanpHMep, поливинилхлорид или ацетат целлюлозы) или сшитые каучуки (уретанм и полибутадиены, вулканизированные на месте). Могут присутствовать также другие добавки, изменяющие баллистические механические свойства, температуру пламени или позволяющие добиться некоторых специальных эффектов. Все гетерогенные топлива содержат стабилизаторы и антиоксиданты или другие вещества, ингибирующие биологическое разрушение. Подобно двухкомпонентным топливам, композиты поглощают воду до установления равновесия. Первый — обратимый — эффект, связанный с поглощением воды, состоит в ухудшении механических свойств материала. Последующие — вымывание, а затем и гидролиз, коррозия, разложение и окисление ингредиентов — приводят к необратимым изменениям. [c.495]

Резьбовые соединения используются и при соединении металлических деталей с конструкционными элементами из композитов. Стандарты на резьбовые и другие соединения описаны в военных стандартах для соединений структурных элементов, а также в различных ведомственных спецификациях. Для углепластиков, соединяемых с металлами (коррозионно-стойкой сталью А286 или титаном), соединяющие элементы должны быть сделаны из материалов, обеспечивающих минимальный гальваноэлектри-ческий эффект для уменьшения коррозии. [c.389]

Конструкции на основе КУС для гражданской авиации США исследовались Национальным управлением США по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) в течение нескольких последних лет. Первоначальные исследования проводили лишь на ненесущих конструкциях, таких как зализ стыка крыла с фюзеляжем, рулевые поверхности, а также для повыше ния устойчивости металлических деталей к усталостным воздействиям, Длительные испытания но определению срока службы показали, что детали и узлы, не имеющие сотовых заполнителей, эффективны по своему конструктивному решению, долговечны, хорошо обслуживаются и ремонтопригодны. Коррозия, проникновение влаги и нарушение адгезивной связи (расклеивание) между деталями являлись основными ограничениями для Сандвичевых конструкций С алюминиевым сотовым заполнителем. Эти первоначальные исследования во всех случаях показали, что использование композитов дает существенные преимущества. На основе этих данных в настоящее время композиты используются в несущих конструкциях. Результаты типичного исследования взаимосвязи процентной доли использования композита и массы стоимости, прибыли на капиталовложения и полезной нагрузки показаны на рис. 28.11 [6J. [c.555]

Исследование и применение композиционных материалов, которые помимо оптимальных физических (механических) свойств имели бы повышенную коррозионную стойкость, только начинается. Однако уже можно указать на некоторые целесообразные примеры применения коррозй-онностойких композитов. [c.335]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...