Композиционные материалы с алюминиевой матрицей

Обычные алюминиевые сплавы используют при температурах до 200° С. Композиционные материалы с алюминиевой матрицей, армированной углеродными и борными волокнами, можно применять для работы при температурах до 450° С. Традиционные никелевые жаропрочные сплавы используют при температурах до 1050° С. В этом случае коэффициент относительной жаропрочности Грай/Гил будет равен Композиционные материалы волок- [c.27]

Легкие композиционные материалы с алюминиевой матрицей, армированной борными волокнами, получают главным образом методом диффузионного соединения [82]. [c.32]

По описанной выше технологии могут быть получены и композиционные материалы с алюминиевой матрицей, армированные волокнами карбида кремния, бериллиевой, стальной и вольфрамовой проволокой. [c.183]

Сведения о процессах первичного производства композиционных материалов с алюминиевой матрицей приведены в табл, 123, [c.349]

Процессы не нашли широкого применения для получения композиционных материалов с алюминиевой матрицей, армированной волокнами [c.351]

Механические свойства одноосно-армированных композиционных материалов с алюминиевой матрицей [33] [c.353]

Композиционные материалы с алюминиевой матрицей [c.254]

Композиционные материалы с алюминиевой матрицей, армированные стальной проволокой и другими материалами [c.305]

Авторы нашли, что армированные волокном борсик композиционные материалы с матрицей из сплава Ti — 6% А1—4% V менее чувствительны к присутствию надрезов, чем аналогичные материалы с матрицей из алюминиевого сплава. С другой стороны, ударная вязкость материалов с титановой мат рицей равна ударной вязкости композиционных материалов с алюминиевой матрицей в том случае, когда трещина распространяется поперек волокон, но ниже таковой для материалов с алюминиевой матрицей, если трещина распространяется между волокнами. Однако уро- [c.320]

Упрочнение деформируемых алюминиевых сплавов, а также изменение физических, коррозионных, технологических свойств достигается с помощью различных методов нагартовкой, термической обработкой (закалкой, старением), закалкой из жидкого состояния, термомеханической обработкой, упрочнением нерастворимыми фазами, упрочнением нерастворимыми добавками типа САП (спеченного алюминиевого порошка) и созданием композиционных материалов с алюминиевой матрицей. [c.11]

Образцы композиционных материалов с матрицей из алюминия, легированного 12% кремния (№ 5, 10) и 35% магния (№ 6), упрочненной композиционной лентой из борного волокна, покрытого нитридом бора и пропитанного алюминием, имели малую прочность и низкий коэффициент эффективности матрицы. При этом коэффициент р образцов с алюминиевой матрицей, легированной 35% магния, имеющей более низкую температуру плавления, был несколько выше по сравнению с силуминовой матрицей. В образцах в состоянии после литья он достигал 0,75. Судя по уровню прочности этих образцов (№ б), матрица, заключенная между слоями ленты, имеющая после литья грубые дефекты, практически не несет нагрузки, и вклад в прочность композиции вносит только композиционная лента. Если учесть, что максимальная температура, действию которой подвергались волокна в процессе изготовления композиционного материала, не превышала 450°С и они были защищены от действия расплава матрицей из алюминия, входящей в состав композиционной ленты, то фактически все повреждения, которые можно было наблюдать на волокнах, являлись результатом процесса пропитки волокон расплавом при получении ленты. Это соображение подтверждается опытом по гомогенизации образцов с матрицей из алюминия с 35% магния после пропитки (партия № 7). Образцы, подвергавшиеся гомогенизации при температуре 400° С в течение 70 ч, показали прочность 70 кгс/мм , что на 15,5 кгс/мм выше прочности образцов в состоянии после литья. Повышение прочности является следствием улучшения свойств матрицы, повышения ее способности передавать напряжения от разрушенных волокон к более прочным волокнам. Гомогенизация повышает коэффициент эффективности матрицы при содержании 37 об. % волокна от 0,75 до 0,93, причем эти цифры характеризуют величину полного разрушения волокна, обусловленного всем технологическим циклом, включающим процесс нанесения покрытия из нитрида бора, получение ленты методом протяжки через расплав алюминия и процесс окончательной пропитки. [c.111]

Алюминий — борное волокно. Как уже было указано выше, основными технологическими параметрами, влияющими на свойства композиционных материалов, полученных методом диффузионной сварки под давлением, являются температура, давление и время выдержки. Одной из первых и наиболее подробных работ, посвященных исследованию влияния различного сочетания этих факторов и выбора оптимальных сочетаний, является работа 130]. Были опробованы режимы прессования 1) при низкой температуре, высоком давлении и длительной выдержке 2) при умеренной температуре, низком давлении и умеренной выдержке 3) при высокой температуре, высоком давлении и кратковременной выдержке. Исследования проводили на композиционных материалах с матрицами из трех алюминиевых сплавов — 6061 (0,4—0,8% Si 0,7% Fe 0,15—0,4% Си 0,25% Zn, 0,15% Мп 0,8—1,2% Mg 0,15%Ti 0,15—0,35% r), 2024 (0,5% Si 0,5% Fe 3,8—4,9% u 0,25% Zn 0,3—0,9% Mn 1,2—1,8% Mg 0,1% r) и 1145 [S5 99,45% Al 0,55% (Si + Fe) 0,05% u 0,05% Mn]. Свойства полученных по этим режимам образцов приведены в табл. 25. [c.133]

Композиционные материалы с матрицей из титанового сплава 4911 (Ti—6%А1—4% V) и алюминиевого сплава 6061 и упроч-нителем из волокна борсик получали методом диффузионной сварки 140 [c.140]

В табл. 39—41 представлены значения предела прочности, модуля упругости и удлинения композиционных материалов с различными алюминиевыми сплавами в качестве матрицы, термообработанными (т. о.) или без термообработки (без. т. о.), упрочненными волокнами различного диаметра. [c.204]

Коррозионная стойкость на воздухе и в электролитах большинства материалов с матрицами из алюминия и магния в общем ниже, чем у гомогенных сплавов. Особенно она понижается, когда воздействию коррозионной среды подвергаются торцы материала. При этом происходит усиленное растворение матрицы вследствие ускоряющего воздействия волокон и других упрочняющих фаз, являющихся катодами. Для защиты от коррозии следует применять те же методы которые используются для обычных алюминиевых и магниевых сплавов с исключением контакта с коррозионной средой торцов материала. Коррозионностойкими материалами могут считаться композиционные материалы с матрицами на основе титана, свинца, меди. Особые преимущества могут быть достигнуты по характеристикам усталости п по торможению развития коррозионных трещин. [c.79]

Покрытия из карбида титана применяются и при изготовлении композиционного материала углеалюминия [234, 235]. Так как для хорошего смачивания расплавом алюминия углеродных волокон требуются температуры, приводящие к образованию карбида алюминия и разупрочнению углеродных волокон, барьерные покрытия из карбида титана на углеалюминии во многих случаях являются необходимым компонентом композиционных материалов. Покрытия из Ti не только способствуют улучшению совместимости графитовых волокон с алюминиевой матрицей, но и повышают термическую стабильность материала (рис. 91) [235]. [c.179]

Волокнистые композиционные материалы (ВКМ) с алюминиевой матрицей отличаются высокими упруго-прочностными свойствами. Для армирования алюминиевой матрицы используют борные, углеродные, [c.196]

МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ С МАТРИЦАМИ ИЗ РАЗЛИЧНЫХ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ. АРМИРОВАННЫХ УГЛЕРОДНЫМИ ВОЛОКНАМИ ТОРНЕЛ-75 [c.383]

Стеклопластики и вообще все композиционные материалы с неметаллической (полимерной) матрицей имеют низкое сопротивление межслойному сдвигу и разрыву по связующему. Значительными преимуществами обладает в этом смысле конструкционный материал на основе металлической (например, алюминиевой) матрицы, армированной металлическими (стальными) или бериллиевыми, кремниевыми, графитовыми и стеклянными волокнами. [c.25]

Легкие композиционные материалы с алюминиевой матрицей, армированной углеродными высокопрочными и высокомодульными волокнами, хотя и обладают пределом прочности немногим выше предела прочности лучших промышленных алюминиевых сплавов, однако имеют значительно более высокий модуль упругости (14 ООО—16 ООО кгс/мм вместо 7000 кгс/мм ) при меньшей плотности (2300 вместо 2750 кг/м ). Удельная прочность углеалюминиевой композиции 35 км, а у обычных алюминиевых сплавов менее 20 км. [c.237]

Сведеиня о процессах первичного производства композиционны материалов с алюминиевой матрицей, армированной волокнами [8] [c.350]

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]

Промышленностью освоен выпуск композита КАС-1. В качестве упрочнителя применяют проволоку 1Х15Н4АМЗ диаметром 0,15 мм. Матрицей в этих композициях служит сплав АВ или САП-1. Механические свойства листов композиционных материалов с алюминиевой матрицей, армированных стальной проволокой, приведены в табл. 10.8. [c.275]

Композиционные материалы с алюминиевой матрицей армируют волокнами стекла, бериллием, высокопрочной стальной проволокой, карбидом кремния и нитевидными кристаллами различного типа. Композиции с алюминиевыми сплавами, армированными волокнами окиси кремния, изучены Кретли и Бейкером [8]. Композиции изготовляли путем операции высокоскоростного покрытия волокон алюминием из расплава с последующим горячим прессованием покрытых проволок. Композиции содержали приблизительно 50 об. % волокна, при этом достигалась прочность 0,85 ГН/м (91 кгс/мм ). Установлено, что прочность композиционного материала сильно зависит от параметров горячего прессования и, конечно, никакого повышения модуля упругости по сравнению с матрицей не было получено. Но ввиду общего превосходства системы алюминий — бор, а также из-за серьезной проблемы совместимости между волокном и матрицей с этой системой проводились небольшие по объему работы. [c.45]

Виллифорд и Снейдр [37] указали на трехосное напряженное состояние, существующее мен ду волокнами, как на основной фактор, ответственный за преждевременное разрушение композиционного материала с 60 об. % волокон карбида кремния. Этот эффект, вероятно, усиливается, если пластичность матрицт.т низка, например, в результате растворения кислорода иди углерода (одно из преимуществ прессования при низкой температуре состоит в том, что число элементов внедрения в титане уменьшается). В случае существенного значения данного эффекта это означает, что оптимальное содерн ание волокон составляет менее 60 об. %. С другой стороны, считалось, что такое же ограничение объемного содержания волокон существует и для композиционных материалов с алюминиевой матрицей. Однако с усовершенствованием точности производства оно было смещено к более высоким относительным количествам. [c.322]

Многими исследователями было показано, что композиционные материалы с алюминиевой матрицей, упрочненной бором и стальной проволокой, имели лучшие свойства. В каждом случае стальная проволока располагалась под углом 90° по отношению к борному волокну. Кристиан [20, 21] и Крейдер и др. [50] показали, что прочность композиционного материала в поперечном направлении значительно увеличивается при добавке небольших количеств проволоки. Кроме того, было показано, что введение стальных волокон в наружные слои композиционного материала упрощает обращение с материалом и улучшает его способность к формообразованию. Такая наружная оболочка из стального волокна с алюминием повышает также прочность соединений между панелями из композиционных материалов, полученных точечной сваркой. На рис. 38 показан предел прочности при растяжении композиционного материала волокно борсик диаметром 100 мкм — коррозионно-стойкая сталь — алюминий в зависимости от температуры испытания. Добавка 6 об. % волокна из коррозионно-стойкой стали, уложенного под углом 90° к направлению укладки волокна борсик, увеличила более чем в 2 раза поперечную прочность композиционного материала во всем интервале исследованных температур. Укеличилась до 1,1% деформация до разрушения при поперечном растяжении, составляющая всего около [c.490]

Волокна бора и карбида кремния применяют в качестве армирующих компонентов композиционных материалов с алюминиевой, магниевой и титановой матрицами. В случае нагрева выше 500° С волокон бора с алюминиевой матрицей (при изготовлении композиции) имеет место химическое взаимодействие с образованием фазы AlBj. Активное взаимодействие приводит к снижению свойств волокна и к падению прочности композиционного материала в целом. Это вызывает необходимость нанесения на борные волокна тонкого слоя покрытия (3—5 мкм). Такими покрытиями, защищающими волокна от взаимодействия с матрицей, являются карбиды кремния и бора, нитриды титана, бора и кремния и др. [c.36]

Типичные микроструктуры композиционных материалов с металлической матрицей, полученные с использованием указанных выше армирующих упрочнителей, описаны ниже. На рис. 15 приведена микроструктура боралюминиевого композиционного материала, содержащего 45—50 об. % борного волокна диаметром 100 мкм, достаточно равномерно расположенного в алюминиевой матрице. Наблюдаемые трещины в некоторых волокнах появились, по-видимому, в процессе изготовления шлифа. В центре волокна четко виден сердечник, состоящий из борида вольфрама. На рис. 16 приведена микроструктура углеалюминиевого композиционного материала, в которой видно равномерное распределение углеродных волокон типа ВМН (с прочностью 200 кгс/мм и людулем упругости 24 ООО кгс/мм ). При увеличении 650 отсутствуют видимые следы взаимодействия. Материал получен пропиткой каркаса углеродных волокон матричным алюминиевым расплавом под давлением 50 кгс/см . На рис. 16, б при увеличении 1350 в том же материале видны следы взаимодействия в виде игольчатых [c.46]

Сложность введения ориентированных нитевидных кристаллов в металлическую матрицу с целью максимально возможной реализации их высоких механических свойств не позволяет пока рассматривать композиционные материалы, упрочненные нитевидными кристаллами, как материалы, широко изученные и готовые к практическому применению. Однако работы по исследованию возможности создания материалов с алюминиевой матрицей показывают, что введение нитевидных кристаллов позволяет существенно повысить прочность, особенно при высоких температурах. Композиционный материал, содержаш ий 20 об. % нитевидных кристаллов AI2O3 (имеющих среднюю прочность 560 кгс/мм ), имеет при 500° С предел прочности 21 кгс/мм и 100-часовую длительную прочность 8,4 кгс/мм . Модуль упругости этого материала равен 12 700 кгс/мм [187]. Материал с 30 об. % нитевидных кристаллов AI2O3 имеет при 500° С предел прочности 38 кгс/мм [174]. [c.211]

Главные преимущества композиционных материалов с титановой матрицей над аналогичными материалами, в которых применяется пластиковая или алюминиевая матрица, были обсуждены в данной главе выше. Можно привести следующие преимущества более высокая температура эксплуатации более высокая внеосевая прочность без поперечной укладки волокон высокое сопротивление эрозии и случайным повреждениям более эффективное использование армирующего материала вследствие уменьшения необходимости в поперечной укладке пониженные производственные затраты благодаря применению однонаправленных композиционных материалов уменьшенные остаточные напряжения в результате лучшего согласования коэффициентов термического расширения и меньшая анизотропия прочности и модуля, особенно в однонаправленных композиционных материалах. [c.333]

Морзе отмечал также, что семь первых металлов табл. 4 могут быть использованы в качестве барьерных покрытий при создании углеметаллических композиционных материалов с матрицей из ниобия, титана, вольфрама, нкелеза, алюминия и магния, являющимися сильными карбидообразователями (эта идея была использована позднее при разработке и исследовании композиционных материалов с алюминиевой и магниевой матрицами). [c.359]

В работе [38] исследовали различные технологические способы получения композиционных материалов с металлической матрицей, армированной углеродными волокнами, — горячее прессование волокон, предварительно покрытых матричным или вспомогательным металлом или сплавом, электроформование, горячую экструзию смеси волокон с порошком матричного сплава и жидкофазную пропитку. Хорошие результаты получены при электролитическом осаждении на углеродные волокна таких металлов, как медь, никель, свинец и олово отмечаются значительные трудности при нанесении"алюминиевого покрытия. В работе сделана попытка совместного осаждения алюминия и коротких углеродных волокон из эфирных растворов в инертной атмосфере. Углеродные волокна предварительно измельчались до длин порядка 1 мм (использовали волокна с предварительной поверхностной обработкой и без нее, а также с медным покрытием толщиной 2 мкм) и затем вводились в электролит. Главной трудностью при реализации процесса было комкование волокон, приводящее к закорачиванию электрической цепи. Избежать этого явления можно лишь при уменьшении концентрации волокон в электролите, в связи с чем оказалось невозможным получение образцов композиции с содержанием армирующих волокон более [c.368]

Разрушение по границе раздела при определении поперечной прочности некоторых композиционных д1атериалов с алюминиевой матрицей [17, 59] может происходить из-за образования прочной связи между матрицей и волокном. Однако в боралюми-ниевых композиционных материалах связь компонентов на границе раздела может быть выше прочности алюминиевых сплавов, применяемых обычно в качестве матрицы. Структура границы в композиции борсик — алюминий показана Прево и Мак Картли [73] на рис. 18. В промежуточном слое на границе раздела полностью отсутствует пористость, а алюминиевый сплав повторяет каждую деталь поверхности волокна. [c.464]

Данная работа является логическим продолжением ранее изданных издательством Наука монографий Упрочнение металлов волокнами (B. . Иванова, И.М. Копьев, Л.Р. Ботвина и др., 1973), Алюминиевые и магниевые сшшвы, армированные волокнами (B. . Иванова, И.М. Копьев, Ю.Е. Бусалов и др., 1974), Разрушение металлов, армированных волокнами (И.М. Копьев, A. . Овчинский, 1977). В двух ранее вышедших монографиях были подведены итоги создания и исследования первых в нашей стране композиционных материалов с металлическими матрицами, а также развиты представления о механизмах деформирования и разрушения, [c.4]

КМ с алюминиевой матрицей. Перспективы эффективного использования КМ с алюминиевой матрицей обусловлены достаточно высокими удельными прочностными характеристиками материала матрицы, например, применение волокнистых КМ с алюминиевой матрицей позволяет получить значительное преимущество в удельной жесткости и снизить массу конструкции на 30...40 %. К числу достоинств данных материалов следует относить и достаточно низкие технологические температурные параметры до 600 °С при получении КМ твердофазными методами и до 800 °С - жидкофазными. Алюминиевая матрица отличается высокими технологическими свойствами, обеспечивает достижение широкого спектра механических и эксплуатационных свойств. При дискретном армировании КМ с алюминиевой матрицей используют частицы из высокопрочных, высокомодульных тугоплавких веществ с высокой энергией межатомной связи - графита, бора, тугоплавких металлов, карбидов, нитридов, боридов, оксидов, а также нитевидные кристаллы и короткие волокна. Существуют различные способы совмещения алюминиевых матриц с дисперсной упрочняющей фазой твердофазное или жидкофазное компактирование порошковьгх смесей, в том числе приготовленных механическим легированием литейные технологии пропитки пористых каркасов из порошков или коротких волокон, или механического замешивания дисперсных наполнителей в металлические расплавы газотермическое напыление композиционных смесей. [c.195]

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]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...