Предел прочности алюминиевых сплавов волокнита

Рис. 137. Сравнение температурной зависимости предела прочности алюминия, упрочненного волокнами 5102 ( )> алюминиевого сплава КР 58 (2) и САП с 10% АЬОз (3)

Полуфабрикаты из алюминиевых сплавов, изготовленные из одной и той же заготовки разными способами (прокаткой, прессованием, ковкой, штамповкой, волочением и т. п.), имеют различные механические свойства. При этом наибольшее увеличение предела прочности и текучести с пониженным значением удлинения получаются у изделий, прессованных вдоль волокна. Это явление получило название пресс-эффекта . [c.54]

Матрица (алюминиевый сплав) Содержание волокна, об. % Температура, С Давление, КГС/СМ2 Время выдерж- ки. мин Предел прочности в поперечном направлении. кгс/мм Среда Источ- ник [c.135]

Композиционный материал на основе алюминиевого сплава 6061 с 47 об. % волокна борсик и 6 об. % проволоки из коррозионно-стойкой стали AF -77, уложенной перпендикулярно борному волокну получали методом диффузионной сварки под давлением в вакууме при температуре 500° С, давлении 700 кгс/см в течение 1 ч [109] предел прочности такого материала в поперечном направлении был равен 29 кгс/мм . Аналогичный материал на основе сплава 6061 с 50 сб.% волокна борсик и 5 об. % проволоки из коррозионно-стойкой стали 355 диаметром 0,05 мм, также уложенной в поперечном направлении, получали 1177] методом диффузионной сварки в автоклаве. При этом применяли следующий режим пагрев до температуры 482°С при давлении 3,5 кгс/см" и выдержку в этих условиях 30—50 мни, повышение давления до 210 кгс/см , затем повышение температуры до 524—530° С, отключение нагрева и охлаждение материала в автоклаве до 200° С. Предел прочности такого материала в направлении укладки борного волокна был равен 120 кгс/мм , а в поперечном направле-138 [c.138]

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]

Большое внимание в настоящее время уделяется исследованию композиционных материалов алюминий — углеродное волокно, обладающих высокой прочностью и малой плотностью. Свойства этих материалов зависят от свойств упрочняющих волокон, а также в значительной степени от метода изготовления и технологических параметров. Так, например, композиционный материал, содержащий 30—40 об. % волокон, при плотности 2 г/см в зависимости от вида упрочнителя и технологии может иметь предел прочности от 50 до 120 кгс/мм [156, 170, 178]. Модуль упругости материала зависит только от величины модуля упругости применяемого волокна и может изменяться в пределах от 9000 до 20 000 кгс/мм [170]. На рис. 83 показано изменение предела прочности композиционного материала на основе алюминиевого сплава А-13 (алюминий + 13% кремния), упрочненного —30 об. % углеродного волокна. Видно, что вплоть до температуры плавления матрицы прочность заметно не меняется. Длительная (100-часовая) прочность подобного материала при 400° С составляет 15—20 кгс/мм [1]. Характеристики усталости материала алюминий — 33—38 об. % углеродного волокна приведены в табл. 47. [c.210]

Зависимости, полученные в разд. 5, применимы к различным композитам с хрупкими волокнами и упругопластическими матрицами, в частности к бороалюминию. Борные волокна обладают высокой жесткостью Ef I 4 10 МПа и высокой средней прочностью "а/й (3 - 4) 10 МПа, которой неизбежно сопутствует существенный разброс. Матрица из алюминиевого сплава Д-16 имеет предел текучести 150 МПа, модуль упругости 7 Ю МПа и относительное удлинение до разрушения 1,5—2% [107], [c.78]

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]

Сравнение рис. 12, а и 12, б показывает, как важны механические свойства матрицы для того, каким будет вид роста трещины и усталостная прочность композита. Матрица из высокопрочного алюминиевого сплава 6061-МТ6 ) фактически не давала трещинам разветвляться, что привело к сокращению усталостной долговечности по величине почти на порядок. Этот результат можно качественно объяснить, используя понятие относительных упругих модулей компонентов, и для того, чтобы учесть пластическое поведение, мы рассматриваем эффективные модули. Так, алюминий 1235 течет при низком уровне напряжений, отношение эффективных модулей волокна и матрицы увеличивается, что способствует ветвлению трещин. Пластическое течение в матрице с низким пределом текучести также затупляет конец трепцнны и сводит к минимуму напряжения около него. С другой стороны, напряжения у конца трещины в алюминиевом сплаве 6061-МТ6 высоки, отношение эффективных модулей более низкое и ветвление трещин минимально. Более того, вязкие волокна являются особенно чувствительными к высоким напряжениям вблизи конца трепщны, и поэтому рост усталостных трещин будет быстрым. [c.420]

Композиционный материал с алюминиевыой матрицей получали из жгутов углеродного волокна Тор-нел-50, пропитанных матрицей методом протяжки через расплав [188]. Жгуты содержали восемь прядей волокна Торнел-50 1100 моноволокон) и в пропитанном виде имели диаметр 1,5 мм. В качестве материала матрицы использовали три алюминиевых сплава А-13 (алюминий -f 3% кремния), 220 (алюминий + 10% магния) и 6061 (алюминий -f 1% магния 0,6% кремния). Содержание волокна в жгутах изменялось от 3,3 до 45 об. %. Максимальную прочность, равную —70 кгс/мм , имели жгуты, пропитанные сплавом А-13, содержащие 21,2 об. % волокон. Эти жгуты укладывали в пресс-форму и прессовали при давлениях 35—83 кгс/см со скоростью деформации 2,5 мм/мин. Температура прессования лежала в пределах между точками ликвидуса и солидуса соответствующих сплавов, ближе к температуре ликвидуса. Прессование при температурах выше точки ликвидуса приводило к деградации и частичному разрушению волокон из-за их активного вазимодействия с матрицей, а также к образованию большого числа усадочных пор. Резкое падение прочности пропитанных жгутов в результате разупрочнения волокон наблюдалось после выдержки их при температуре 680° С. При прессовании при температурах, лежащих ближе к температуре солидуса, наблюдалось сильное разрушение волокон из-за перемещения матрицы и волокон под давлением. Максимальную прочность при растяжении, равную 68,9 кгс/мм , имели образцы с матрицей из сплава 220 с 37,6 об. % волокна, отпрессованные при температуре 650° С. Материал с матрицей из сплава А-13 и 37,1 об.% волокна, отпрессованный при температуре 645° С, имел максимальную прочность при изгибе, равную 87 кгс/мм . Модуль упругости композиционного материала с матрицей из сплава 6061, содержащего 42,5 об. % волокон, отпрессованного при температуре 670° С, достигал 21 100 кгс/мм . [c.113]

Свойства волокнистых композиционных материалов, особенно их механические свойства, при одном и том же содержании упроч-нителя, сильно зависят от ориентации волокон в матрице и от угла между направлением действия приложенной нагрузки и ориентацией волокон [77 ]. Примером тому являются приведенные на рис. 80 кривые изменения предела прочности в зависимости от направления приложения нагрузки материала алюминий — 50 об. % борного волокна с тремя схемами укладки армирующих волокон и на рис. 81 кривые изменения модуля упругости и модуля сдвига одноосноармированного материала алюминий — 50 об. % борного волокна [10,30]. Значения предела прочности, модуля упругости и удлинения композиционного материала на основе алюминиевого сплава 6061, упрочненного волокнами бора и борсик, с различными типами укладки волокон, приведены в табл. 44, 45. Представленные на рис. 80, 81 и в табл. 44 и 45 данные свидетельствуют о широких возможностях изменения свойств композиционного материала в зависимости от типа укладки армирующих волокон при одном и том же их общем содержании. Это позволяет с максимальной степенью реализовать прочностные свойства композиционного материала в детали, сконструированной таким образом, что количество и направление укладки волокон учитывают ее напряженное состояние. Приведенные в табл. 45 данные позволяют также получить представление о прочностных свойствах при сжатии композиций алюминий — бор. 206 [c.206]

Предел прочности в поперечном направлении одноосноармированного композиционного материала алюминиевый сплав 6061 — 50 об. % борного волокна диаметром 144 мкм в термообработанном состоянии при 20 С составляет 30 кгс/мм , а при 200° С — 19 кгс/мм2 [c.208]

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]

Алюминиевые сплавы, упрочненные высокопрочной стальной проволокой, исследованы Самне [33] и др. Композицию, состоящую из алюминиевого сплава 2024 и проволоки из коррозионно-стойкой стали NS-355 (Fa, 0,10—0,18 С, 4—5 Ni, 2—3 Мо, 15—16 Сг), изготовляли путем горячего прессования при 475° С и давлении 100 МН/м (9,8 кгс/мм ). Эти композиции содержали 25 об. % волокна и имели при комнатной температуре предел прочности в осевом направлении 1,2 ГН/м (119 кгс/мм ). Более новые композиции с 50 об. % проволоки AF -77 изготовлены фирмой Uni- [c.45]

Первая попытка получения углеалгоминиевого композиционного материала относится к 1961 г. Авторы работы [51] использовали в качестве матрицы алюминиевый сплав с 4% Си. Нарубленные углеродные волокна смешивали с порошком матричного сплава (порошок изготовляли в шаровой мельнице) и подвергали смесь горячей экструзии при температурах от 365 до 595° С. Экструдированные образцы композиционного материала содержали 20—40% (по массе) углеродных волокон и были значительно прочнее, чем экструдированные образцы матричного сплава. К сожалению, предел прочности при растяжении полученного материала не превышал 242 МН/м (24,7 кгс/мм ), исследовательская работа была прекращена из-за недостаточной црочиости изготовляемых в то время углеродных волокон. [c.362]

Бланкенбург [12j получал углеалюминиевый композиционный материал, смешивая алюминиевый порошок с размером частиц 5—8 мкм с нарубленными углеродными волокнами диаметром 7—8 мкм и длиной около 2,5 мм. Смесь с 8—15 об.% углеродных волокон подвергалась затем экструзии при температуре 600° С. В процессе экструзии наблюдалось интенсивное дробление волокон на отрезки длиной 30—50 мкм и их ориентирование вдоль направления экструзии. Степень дробления волокон возрастала с увеличением объемного содержания армирующих волокон в заготовке. Предел прочности при растяжении экструдированных образцов из матричного сплава составил 90 МН/м (9,2 кгс/мм ), а в результате армирования возрос до 120 МН/м (12,3 кгс/мм ) и даже до 170 МН/м (17,3 кгс/мм ) после термообработки композиционного материала. В этих экспериментах была доказана возможность образования карбида алюминия (АЦСз) при температурах ниже 550° С. [c.365]

Наиболее дешевым, достаточно эффективным и доступным армирующим материалом является высокопрочная стальная проволока. Так, армирование технического алюминия проволокой из стали ВНС9 диаметром 0,15 мм (бГв = 3600 МПа) увеличивает его Ств в Ю - 12 раз при содержании волокна 25 % (об.) и в 14 - 15 раз при его увеличении до 40% (об.), после чего Ств достигает соответственно 1000 - 1200 и 1450 МПа. Если для армирования использовать проволоку меньшего диаметра, т.е. большей прочности (ств = 4200 МПа), <Тв КМ увеличится до 1750 МПа. Таким образом, алюминий, армированный стальной проволокой (25 - 40 % (об.)), по основным свойствам значительно превосходит даже высокопрочные алюминиевые сплавы и выходит на уровень соответствующих свойств титановых сплавов. При этом плотность композиций находится в пределах 3,9 - 4,8 т/м . [c.465]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...