Свойства волокон из карбида кремния

Свойства волокон из карбида кремния [c.273]

Волокно карбида кремния менее реакционноспособно в алюминии по сравнению с борным волокном, поэтому карбид кремния применяется в качестве покрытия на волокнах бора (борсик). Однако большая плотность волокон из карбида кремния (на 30%) и невысокие прочностные свойства делают их менее привлекательными. [c.425]

В качестве армирующих элементов слоистых и волокнистых композиционных материалов с металлической матрицей применяются волокна из углерода, бора, карбида кремния, оксида алюминия, высокопрочной стальной проволоки (сетки), бериллиевой, вольфрамовой и других проволок. Для обеспечения химической стойкости в расплаве матрицы и сцепления волокна с матрицей применяют защитные барьерные покрытия на волокнах из карбидов кремния, титана, циркония, гафния, бора, из нитридов и окислов этих и других элементов. При этом получается сложная многокомпонентная система матрица — переходный слой продуктов химического воздействия матрицы с барьерным покрытием — слой волокна. Механические свойства за счет армирования повышаются в 1,5—3 раза (удельные в 2—5 раз) в зависимости от объемной доли и способа введения армирующих волокон. [c.78]

Среди полимерных материалов, армированных непрерывными волокнами, углепластики - одни из наиболее перспективных. В настоящее время для получения армированных пластиков используются, как известно, не только углеродные волокна. Уже продолжительное время применяются борные волокна, которые по сравнению с углеродными волокнами обладают большей жесткостью. Арамидные волокна, с появлением которых изменились наши представления о свойствах органических волокон, имеют значительно меньшую плотность, чем углеродные волокна. Волокна из карбида кремния и оксида алюминия весьма стойки к воздействию высоких температур. Поэтому углеродные волокна используют тогда, когда они могут успешно конкурировать по свойствам с другими волокнами. Недостатки материалов на основе углеродных волокон можно компенсировать, используя гибридные армированные пластики, которые получают путем сочетания в одном материале углеродных и других типов волокон. Таким образом, при создании современных композиционных материалов применяют дифференцированный подход к выбору волокон или их комбинаций. [c.263]

Более высокие температуры и большая продолжительность службы материалов, которые изготовляют с помош,ью вышеуказанных методов, могут быть достигнуты покрытием волокон. Эти покрытия (диффузионные барьеры) сводят до минимума или исключают процессы, приводящие к ухудшению свойств. Волокна бора с покрытием из карбида кремния — пример успешного контроля взаимодействия с помощ,ью покрытий. [c.252]

В заключение можно отметить, что теория поверхностного взаимодействия предсказывает, что все хрупкие реакционные слои будут растрескиваться при деформации, определяемой их прочностными и упругими свойствами. Степень опасности этих трещин зависит от их длины, которая в свою очередь определяется толщиной реакционного слоя. Когда уровень концентрации напряжения, вызванной трещиной, меньше уровня концентрации напряжения, обусловленной уже существующими дефектами в волокне, прочность композиционного материала пе изменяется. По мере увеличения длины трещины сверх критического значения, определяемого равенством действия этих двух типов концентраторов напряжения, происходит постепенное сния ение прочности. При значениях длины, превышающих второе критическое значение, разрушение реакционной зоны немедленно приводит к разрушению волокна. Волокна с чрезмерной толщиной реакционного слоя разрушаются при деформации 0,25% и напряжении 105 кгс/мм в случае волокон бора, для волокон бора с покрытием из карбида кремния эти величины составляют 0,45% и 189,8 кгс/мм соответственно. Было показано, что для материала титан — бор упругое закрепляющее действие матрицы влияет на величину допустимого реакционного слоя. График соответствующей зависимости показывает, что в случае матрицы, сохраняющей упругость до предела деформации волокон, допустимая толщина реакционного слоя должна составлять около 8000 А. Многие титановые сплавы остаются упругими до этой точки, отвечающей пределу упругости 96 ООО фунт/кв. дюйм (67,5 кгс/мм ), в предположении, что модуль упругости равен 16 X 10 фунт/кв. дюйм (11 249 кгс/мм ). [c.289]

Существует два вида композиционных материалов для литейного производства - с упрочнением сплошными пучками волокон, проходящих через все сечения отливки, и с размещением в объеме отливки мелких изолированных отрезков волокон. В первом случае наблюдается значительная анизотропия свойств, а также достигаются существенно более высокие показатели прочности, чем при втором виде упрочнения. Например, волокна из карбида кремния диаметром около 0,1 мм имеют предел прочности на растяжение 4200—4800 МПа и используются для арматурного упрочнения отливок их алюминиевых сплавов. В другом случае графитовые волокна уменьшают плотность композиционного сплава, обеспечивая возможность регулирования в широком интервале прочностных свойств и обрабатываемости резанием. [c.132]

Потеря прочности волокон и композиционного материала по сравнению с расчетными значениями иногда достигает 30% например, по данным [120] волокна карбида кремния, экстрагированные из титанового композиционного материала системы титан— карбид кремния, имеют предел прочности 210 кгс/мм вместо предела 320 кгс/мм , измеренного до изготовления композиции. Наиболее существенными причинами указанного снижения свойств является химическое взаимодействие на границах раздела матрица—волокно и волокно—подложка. Причем первое имеет превалирующее значение, т. е. наиболее существенное снижение свойств наблюдается в результате растворения, образования новых фаз, охрупчивания и прочих процессов, протекающих на границе раздела матрицы с волокном. [c.29]

Поскольку упрочнение в армированных волокнами системах зависит главным образом от свойств волокон (матрица действует только как среда для передачи напряжения), такие системы по своим высокотемпературным характеристикам должны превосходить системы, упрочненные дисперсными частицами (см. гл. IX). В качестве армирующих используют собственно волокна, усы или проволоку из железа, стали, вольфрама, никеля, молибдена, титана и других металлов, графита, окислов алюминия, бериллия или кремния, карбидов, нитридов, боридов и других тугоплавких материалов. [c.462]

В отличие от углеродных волокон, обладающих электропроводящими свойствами и отражающих электрические волны, волокна из карбида кремния являются полупроводниками и в зависимости от условий термообработки степень пропускания или поглощения ими электромагнитных волн может изменяться следовательно, в будущем можно ожидать применения армированных пластиков на основе волокон из карбида кремния в качестве материалов для различных радиоустройств, в частности в авиащш. [c.277]

Композиционные материалы на основе волокон из карбида кремния и металлической матрицы. Исследования в этой области в основном посвящены композиционным материалам с алюминиевой матрицей. Это связано с тем, что волокна из карбида кремния имеют близкую к алюминию плотность (2,55 г/см ), а также с тем, что температура плавления алюминия сравнительно низка. Сочетание этих компонентов позволяет пол) ать композиционные материалы с весьма стабильными в широком температурном интервале свойствами. На рис. 8.9 показана зависимость от температуры прочности при растяжении однонаправленного материала на основе алюминия и волокон из карбида кремния, пол) енного методом пропитки волокон в расплаве. Из рисунка видно, что [c.277]

Борные волокна с покрытием из нитрида бора оказались весьма стабильными в контакте с расплавленным алюминием. Кэй-мехорт [8] показал, что до тех пор, пока сохраняется целостность этого покрытия, борное волокно остается неповрежденным в расплаве алюминия при 1073 К. На основании этих данных был разработан способ изготовления композитов А —В путем пропитки волокон расплавленным металлом. Форест и Кристиан [11] исследовали сдвиговую и поперечную прочности композита, состоящего из борных волокон с нитридным покрытием н матрицы из алюминиевого оплава 6061. Материал был изготовлен диффузионной сваркой. Прочность этого композита на сдвиг оказалась меньше, а поперечная прочность — существенно меньше, чем материалов, армированных волокнами бора и борсика. Такие низкие значения прочности, возможно, обусловлены слабой связью между нитридом бора и алюминием, хотя в работе отсутствуют данные о характере разрушения, которые могли бы подтвердить это предположение. Связь между алюминием и борным волокном с покрытием из карбида кремния в меньшей степени зависит от способа изготовления материала. По заключению авторов цитируемой работы, наиболее удачное сочетание механических свойств имеет композит алюминиевый сплав бОбГ —непокрытое борное волокно, закаленный с 800 К с последующим старением. [c.128]

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]

Первый способ состоит из пропитки графитовых волокон смолой или пеками, намотки заготовки, ее отверждения и механической обработки на заданный размер, карбонизации при 800 - 1500С в неокислительной (например, инертном газе) или нейтральной среде, уплотнении пиролитическим углеродом, графитизации при 2500-3000 °С и нанесении противооки-слительных покрытий из карбидов кремния и циркония. Для получения материала высокой плотности цикл пропитка — отверждение — карбонизация многократно повторяют. Всего процесс продолжается около 75 ч. В зависимости от режимов проведения плотность КМ, полученного этим методом, составляет 1,3-2 т/м . Свойства полученного при этом углерод-углеродного КМ зависят от многих факторов вида исходного волокна и связующего, условий пропитки, степени наполнения матрицы, свойств кокса и прочности его связи с волокном, режимов отверждения, карбонизации, графитизации, многократности цикла пропитка — отверждение — карбонизация. Так, при пропитке феноло-формальдегидной смолой плотность КМ не превышает 1,65 т/м , при пропитке фурановыми смолами она доходит до 1,85 т/м , а при использовании пеков составляет 2,1 т/м . Нагрев карбонизированного материала до 2500-3000 °С вызывает его гра-фитизацию. [c.463]

В современной технологии композиционных материалов все большее место занимают волокнистые материалы, представляющие собой композицию из мягкой матрицы (оспоБы) и высокопрочных волокон, армирующих матрицу. Материалы, упрочиепиые волокнами, характеризуются высокой удельной прочностью, а также могут иметь малую теплопроводность, высокую химическую и термическую стойкость и т. п. Для получения композиционных материалов используют различные волокна проволоки из вольфрама, молибдена, волокна оксидов алюминия, бора, карбида кремния, графита и т. п. —в зависимости от требуемых свойств создаваемого материала. Вопросами исследования и создания волокнистых материалов занимается новая, быстроразвивающаяся отрасль поронжовой металлургии — металлургия волокна. [c.421]

Потребность в композитных материалах, состоящих из термодинамически несовместимых компонентов, при искусственном объединении которых происходят диффузия через поверхность раздела и сопутствующие вредные эффекты, привела к интенсивной разработке барьерных слоев, предотвращающих диффузию между составляющими композита. Применение воло кон бора, покрытых карбидом кремния (борсик) и нитридом бора для упрочнения алюминиевых сплавов, заметно снизило скорость реакции между волокном и матрицей (гл. 3). Благодаря этому были созданы композиты, прочность которых в условиях повышенных температур сохранялась много дольше. Таким образом, дополнительная стоимость защиты волокон компенсируется улучшением свойств композитов. [c.48]

Судя ПО этим данным, наименьшая скорость реакции характерна для бора, далее следуют карбид кремния и окись алюмл-ния. Легирование матрицы может увеличивать или уменьшать скорость реакции. Если волокно состоит из одного элемента (бора), то количество образующегося продукта реакции, видимо, прямо пропорционально количеству прореагировавшего бора. Однако для волокон из соединений или волокон с покрытием эта зависимость не соблюдается. Небольшое количество элементов внедрения из соединений AI2O3 или Si переходит в матрицу и, растворяясь н ней, вызывает упрочнение и охрупчивание, и тем не менее скорость взаимодействия матрицы с такими волокнами выше, чем с борным волокном. Тресслер и Мур [46] отмечают, что в композите титан — окись алюминия допускается большая степень химического взаимодействия, чем в материалах титан — бор и титан — карбид кремния. Этот вопрос будет обсуждаться в гл. 4 в связи с анализом механических свойств при растяжении и в гл. 8, посвященной композитам с окисным упрочнением. [c.125]

В табл. 8 обобщены сравнительные данные для композицион-пых материалов, изготовленных с применением основных армирующих волокон. Прочность и жесткость оценены по сравнению со свойствами типичного титанового сплава Ti—6% А1—4% V. В ряде случаев они сравнены с перспективными свойствами, дости-н ение которых предполагается, если будут преодолены производственные трудности. Высокотемпературная удельная прочность относится к 600—1200° F (316—649 С), к этому же температурному интервалу относится характеристика стабильности. Четыре последних армирующих материала — бор и бор, покрытый карбидом кремния, карбид кремния и окись алюминия — располагаются в порядке возрастания плотности и снижения прочности. Однако потенциальная прочность при комнатной температуре у композиционных материалов, изготовленных из первых трех видов волокна, примерно одинакова и оценена одинаковым показателем. Значительно более высокая плотность окиси алюминия (4 г/см ) отрицательно влияет на потенциальную прочность и нсесткость композиционных материалов, изготовленных с этим армирующим волокном. [c.330]

Приведены свойства покрытий, состоящих из стекла и бескислородных тугоплавких соединений, представляющих интерес для защиты пористых материалов, полученных на основе углеродных, кремнеземистых волокон в нитевидных кристаллов карбида и нитрида кремния. Лит. — 5 назв., ил. — 2, табл. —1. [c.265]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...