Композиционные материалы с никелевой матрицей

Взаимодействие наиболее эффективно протекает в композиционных материалах в процессе нагрева при их изготовлении, особенно жидкофазными способами, поэтому в ряде случаев предпочитают применять твердофазные технологические процессы, при которых в связи со сравнительно низкими температурами нагрева диффузия в значительной мере замедлена. Уменьшения взаимодействия матрицы с упрочнителем можно добиться разработкой высокоскоростных и низкотемпературных методов изготовления композиционных материалов. К таким методам изготовления композиций, при которых не успевают проходить диффузионные процессы и взаимодействие в такой мере, чтобы повлиять на снижение свойств, относятся взрывное прессование слоистых и волокнистых композиций [12], гидродинамическое горячее прессование [84] и другие методы твердофазного изготовления, например, композиционных материалов с никелевой матрицей, армированной вольфрамовой проволокой. Одним из наиболее прогрессивных методов изготовления композиционных материалов с металлическими волокнами является динамическое горячее прессование, при котором уплотнение волокнистых и слоистых композиций происходит под действием ударной нагрузки в течение долей секунды. [c.32]

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ С никелевой матрицей [4, 13, 29, 73, 125, 189, 203, 204] [c.218]

Композиционные материалы с никелевой матрицей [c.256]

При умеренных температурах композиционные материалы с никелевой матрицей уступают по жаропрочности никелевым сплавам, а при температуре 1000-1200 °С превосходят их по этому показателю. Эти материалы применяются в авиационной и космической технике для изготовления лопаток газовых турбин, камер сгорания, теплозащитных полей. [c.263]

Волокнистые композиционные материалы с никелевой матрицей используются в качестве жаропрочных. При этом главная задача их создания — повышение рабочей температуры до 1000-1200 С. Наиболее широко в этих целях применяется упрочнение жаропрочных нике- [c.265]

Упрочняющим компонентом в композиционных материалах с никелевой матрицей являются токсичные частицы диоксида тория (ТЬОг) или диоксида гафния (НЮ2). Эти материалы обозначают ВДУ-1 и ВДУ-2 соответственно. В сплаве ВДУ-3 матрицей служит никелево-хромовый твердый раствор (20 % хрома), а упроч-нителем — диоксид гафния. Оксиды гафния и тория имеют высокие значения микротвердости и прочности при сжатии, а также максимальную стабильность в матрице. Объемное содержание упрочняющей дисперсной фазы оксидов тория и гафния находится в пределах 2-3 %. [c.297]

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]

Предполагается использование композиционных материалов на никелевой основе для длительной работы при температурах выше 1000° С. Однако разработка таких материалов затруднена из-за отсутствия упрочнителей, которые могли бы без потери прочности длительно работать в контакте с никелевой матрицей. Из металлических упрочнителей с точки зрения совместимости с никелевой матрицей лучшей пока остается вольфрамовая проволока, обеспечиваюш,ая довольно высокие значения длительной прочности в композиционных материалах на основе никелевых сплавов. Характеристики прочности и длительной прочности некоторых композиций приведены в табл. 18—22 и 61. Из таблиц видно, что введение вольфрамовой проволоки в количестве 40— 70 об. % позволяет получить материал с длительной (100-часовой) прочностью при 1100° С, равной 13—25 кгс/мм . Основными недостатками этих материалов является высокая плотность и необходимость защиты от окисления при высоких температурах. В этой же таблице приведены свойства композиции никель—углеродное волокно. Композиция привлекательна своей невысокой плотностью. Однако прочность ее невелика, и композиция не может работать длительно при температурах выше 1000° С из-за взаимодействия волокна с матрицей. [c.217]

Прессование с последующим спеканием для получения волокнистых композиционных материалов используется в тех случаях, когда волокна обладают высокой стабильностью в контакте с материалом матрицы при температурах, достаточных для спекания матриц. Во всех других случаях в процессе длительной выдержки спрессованной заготовки при высокой температуре, необходимой для уплотнения матрицы, одновременно происходит взаимодействие волокон с матрицей, приводящее к снижению свойств материала. Кроме того, как было показано Баски на материалах на основе никелевого сплава типа хастеллой, армированных волокнами вольфрама и молибдена, в результате различного температурного коэффициента линейного расширения компонентов происходит отслаивание матрицы от волокна в процессе охлаждения материала от температуры спекания до комнатной. [c.150]

Композиционные материалы ВДУ-1, ВДУ-2 и ВДУ-3 при умеренных температурах по прочности уступают жаропрочным никелевым сплавам. При комнатной температуре временное сопротивление разрыву сплавов ВДУ-1 и ВДУ-2 составляет 540—570 и 450—500 МПа соответственно, а у сплава ВДУ-3 — 800—850 МПа. Большая прочность сплава ВДУ-3 по сравнению с остальными двумя связана с легированием матрицы хромом. При высоких температурах по жаропрочности дисперсно-упрочненные сплавы превосходят стареющие деформируемые никелевые сплавы (табл. 10.4). [c.256]

Композиционные материалы на никелевой основе, упрочненные непрерывными волокнами — проволокой из тугоплавких металлов или сплавов, изготавливают тремя основными методами вакуумной пропиткой каркаса волокон жидкометаляической матрицей деформацией пакета чередующихся слоев матричного материала и волокон упрочни-телей методом порошковой металлургии, при котором армирующие волокна заливают суспензией порошкового материала способом шли-керного литья с последующими спеканием заготовок или деталей. [c.598]

Большие перспективы у никелевых дисперсно-упрочненных материалов. Наиболее высокую жаропрочность имеют сплавы на основе никеля с 2—3 об. % двуоксида тория или двуоксида гафния. Матрица этих сплавов обычно 17-твердый раствор N1 + -Ь 20 % Сг, N1 + 15 % Мо, N1 + 20 % Сг и Мо. Широкое применение получили сплавы ВДУ-1 (никель, упрочненный двуокисью тория), ВДУ-2 (никель, упрочненный двуокисью гафния) и В Д-3 (матрица N1 + 20 % Сг, упрочненная окисью тория). Эти сплавы обладают высокой жаропрочностью. При температуре 1200 С сплав ВДУ-1 имеет Оюо = 75 МПа и 01000 = 65 МПа, сплав ВД-3 — Оюо = 65 МПа. Дисперсно-упрочненные композиционные материалы, так же как волокнистые, стойки к разупрочнению с повышением температуры и длительности выдержки при данной температуре (см. рис. 198). [c.427]

Хотя в последующих главах будут обсуждаться конкретные армирующие материалы для определенных композиционных систем, здесь полезно рассмотреть некоторые общие положения в отношении армирующих материалов. Было установлено, что армирование волокнами дает возможность получить наиболее эффективное упрочнение в системах с металлической матрицей. Этот вид армирования описан в данной гваве. Армирующие волокна рассматриваются с точки зрения их ценности в сочетании с тремя классами конструкционных промышленных металлов низкотемпературными сплавами, такими, как алюминиевые, сплавами для работы при средних (промежуточных) температурах — титановыми и высокотемпературными сплавами, например жаропрочными сплавами на никелевой или ниобиевой основах. Хотя требования к армирующим компонентам изменяются в зависимости от используемого сплава-матрицы, некоторые их свойства являются почти универсальными. [c.36]

Лучшие свойства, достигнутые на композиционной системе Ni — AlgOg, не были очень высокими максимальная прочность при комнатной температуре составляла около 1170 МН/м (119 кгс/ммЗ), прочность при 1000° С 621 МН/м (63 кгс/мм ) прочность измерена на очень маленьких образцах, изготовленных ручной укладкой индивидуальных нитевидных кристаллов [7]. Насколько известно авторам, суш,ественного упрочнения при температурах выше 1000° С в композиционном материале никель или никелевый сплав — нитевидные кристаллы а — AlgOs на образцах диаметром выше 2,5 мм до сих пор не получено. Основными препятствиями в изготовлении композиций с использованием нитевидных кристаллов остаются разрушение кристаллов, падение прочности из-за взаимодействия с матрицей, трудности в создании ориентации нитевидных кристаллов и достижении достаточного объемного наполнения, нестабильность покрытий на кристаллах, слабая связь между волокнами и матрицей и в результате неудовлетворительная передача нагрузки от матрицы к упрочнителю. [c.171]

Взаимодействие на поверхности раздела матрицы с волокном оказывает также влияние на сопротивление удару композиционных материалов. Уинз и Петрасек [28] рассмотрели данные по сопротивлению удару композиций на основе металлической матрицы, упрочненной волокнами вольфрама. Были исследованы матрицы трех видов медь, медь —10% Ni и никелевый жаропрочный сплав. Изменение вида матрицы позволило сравнить влияние различных факторов на сопротивление удару композиции при испытаниях на маятниковом копре. Медь представляла пластичную нереакционноспособную матрицу, а жаропрочный сплав — хрупкую реакционноспособную матрицу. Сопротивление удару композиций, в которых наблюдали взаимодействие с волокном, было ниже сопротивления удару композиций, в которых данное взаимодействие отсутствовало. Кроме того, сопротивление удару уменьшалось с увеличением глубины зоны взаимодействия. Хрупкий слой рекристаллизованного вольфрама действует на снижение сопротивления удару таким же образом, как было показано ранее для предела прочности. [c.250]

В 1971 г. Сара запатентовал способ получения композиционного материала с матрицей из медноникелевого сплава, армированной высокопрочными углеродными волокнами. Способ заключается в последовательном электролитическом нанесении на углеродные волокна никелевого и медного покрытия и дальнейшем прессовании их при 900° С. Механические характеристики полученного композиционного материала были невысоки Сти=380 МН/м (38,8 кгс/мм ) ж Е — 180 ГН/м (18 400 кгс/мм ), что, по-видимому, обусловлено расслоением и пористостью композиции, а также неравномерным распределением армируюш их волокон в материале вследствие неоднородности исходных металлических покрытий по толш ине. [c.401]

В промьппленности обычно применяют дис-персноупрочненные КМ на алюминиевой и, реже, никелевой основах. Характерными представителями этого вида композиционных материалов являются материалы типа САП (спеченная алюминиевая пудра), которые состоят из алюминиевой матрицы, упрочненной дисперсными частицами оксида алюминия. Алюминиевый порошок получают распылением расплавленного металла с последующим измельчением в шаровых мельницах до размера около 1 мкм в присутствии кислорода. С увеличением длительности помола пудра становится мельче и в ней повышается содержание оксида алюминия. Дальнейшая технология производства изделий и полуфабрикатов из САП включает холодное прессование, предварительное спекание, горячее прессование, прокатку или выдавливание спеченной алюминиевой заготовки в форме готовых изделий, которые можно подвергать дополнительной термической обработке. [c.868]

Композиционные материалы. Работы по созданию компо-ЗИ1Щ0ННЫХ материалов для службы при высоких температурах ведутся как у нас в стране, так и за рубежом [5, 22, 23]. Различают волокнистые и слоистые материалы, а также эвтектические и дисперсионно-упрочненные. Армирование матрицы из сплавов на никелевой основе в настоящее время осуществляется практически только волокнами из вольфрамовой проволоки, которые способны длительно работать в контакте с матрицей, не терзгя прочности. [c.58]

Для пайки никелевых сплавов с зазорами 0,5—1,5 мм используют в виде пасты композиционный припой ВПр11-40Н наполнитель с более высокой, чем у прииоя ВПрИ, температурой плавления, помещенный в зазор, препятствует вытеканию припоя, повышает коррозионную стойкость паяемого металла. Па-йка пористых материалов требует напюлнителя в виде сетки, порошков, которые удерживали бы матрицу припоя, не позволяя ей растекаться по поверхности. [c.102]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...