Композиционные материалы и полуфабрикаты

КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ПОЛУФАБРИКАТЫ [c.34]

КОМПОЗИЦИОННЫХ материалов и деталей из них. Кроме того, позволяет сочетать в одном полуфабрикате армирующие волокна различного состава, что расширяет спектр свойств конструируемых материалов и изделий из них. [c.46]

Широкие масштабы приобрело использование в качестве арматуры для композиционных материалов тонких металлических проволок. В сравнении с нитевидными кристаллами это объясняется более низкой стоимостью их производства, однородностью получаемых на их основе композиционных материалов и возможностью изготовления из них полуфабрикатов в виде сетки или каркаса. [c.122]

В большинстве советских и зарубежных работ пю указанной тематике недостаточно освещалась технология изготовления деталей из этих материалов и публиковались главным образом сведения о свойствах и структуре. В четвертом томе более подробно описаны методы получения материалов и полуфабрикатов из различных композиционных материалов с металлической матрицей. [c.5]

Принятая в технике традиционная схема сырье—материал— полуфабрикат—изделие далеко не оптимальна в случае использования композиционных материалов. Операции изготовления полуфабриката и даже особенно материала по возможности следует исключать. Оптимальной следует признать ту технологию, которая позволяет максимально приблизить форму получаемого материала или полуфабриката к форме готовой детали или, лучше, к цельным узлам конструкций, сводя к минимуму операции соединения и обработку. При изготовлении деталей сложной формы, а также узлов конструкций, применяемый автоматизированный процесс должен обеспечить оптимальную схему армирования, рассчитанную в соответствии с действующими на деталь напряжениями. [c.11]

Современная металлургия обладает целым арсеналом различных технологических методов получения сплавов, полуфабрикатов и изделий из них. Эти методы включают различные виды литья, процессы порошковой металлургии, обработки давлением, напыления и осаждения и многие другие. Основные принципы всех этих технологических способов либо уже применяются, либо могут найти применение при получении металлических композиционных материалов. Выбор технологического метода получения того или иного металлического композиционного материала определяется в основном следующими факторами видом исходных материалов матрицы и упрочнителя возможностью введения упроч-нителя в матрицу без повреждения его, создания прочной связи на границе раздела упрочнитель — матрица и максимальной реализации в материале свойств матрицы и упрочнителя, получения необходимого распределения упрочнителя в матрице, совмещения процессов получения материала и изготовления из него детали экономичностью процесса. [c.90]

Пропитка волокон расплавом матрицы при нормальном давлении и разновидность этого метода — пропитка пучка волокон протяжкой их через расплав, или, как иногда его называют, метод непрерывного литья композиционных материалов, является оптимальным способом изготовления изделий сложной формы и полуфабрикатов в виде прутков, труб, профилей и др. Этот метод применим в тех случаях, когда волокна термодинамически стабильны в расплавленной матрице или слабо с ней взаимодействуют, количество волокон в объеме получаемого изделия не превышает определенных значений, волокна хорошо смачиваются расплавом матрицы. [c.91]

Исходные материалы. Матрицу в исходном состоянии чаще всего применяют в виде фольги металлов или силавов. Иногда матрица может быть применена в виде слоев, нанесенных на упрочнитель тем или иным методом. В качестве упрочнителей применяют нитевидные кристаллы, волокна и проволоки из раз-личных металлов или сплавов. Нитевидные кристаллы, волокна и проволоки могут быть применены как в виде отдельных кристаллов, моноволокон и проволок, так и в виде различного вида полуфабрикатов матов, жгутов, тканей, сеток и др. Кроме того, упрочнители часто применяют в виде своеобразного предварительного композиционного материала, представляющего собой отдельные кристаллы, волокна или проволоки, заключенные в матрицу. При этом материал матрицы может наноситься на упрочнитель методами плазменного напыления, химического и электрохимического осаждения, осаждения из газовой фазы, протяжки волокна через расплав матрицы и др. Более подробно технология изготовления таких предварительных композиционных материалов описана в соответствующих разделах по технологии изготовления композиционных материалов. [c.120]

Высокая производительность этих процессов, особенно процессов прокатки и волочения, и возможность получения полуфабрикатов из композиционных материалов большой протяженности. [c.144]

Отличительной особенностью газофазных, химических или электрохимических методов получения композиционных материалов является отсутствие или незначительное температурное или механическое воздействие на волокна в процессе совмещения их с матрицей а также возможность формирования изделий или полуфабрикатов сложной конфигурации. Методы испарения и конденсации, катодное распыление и другие методы, не нашедшие широкого применения, в настояш,ей книге не рассматриваются. [c.167]

Чтобы нитевидные кристаллы в композиционном материале были высокопрочными, необходима их направленная ориентация в металлической матрице. Одним из перспективных методов получения полуфабрикатов из нитевидных кристаллов нитрида алюминия, сапфира и рутила со степенью ориентации 80—90 процентов является метод осаждения в электростатическом лоле. [c.69]

Из слоистых композитов низкого давления (О—2,8 МПа) можно на месте изготавливать достаточно сложные элементы конструкций путем намотки волокна или используя препрег-лен-ту полимера (в стадии В) с волокном. Отверждение может происходить при комнатной температуре без приложения давления. Волокнистые композиционные материалы с металлической матрицей получают как из исходных элементов, так и из полуфабриката в виде ленты. [c.72]

Расслаивающая коррозия является одним из видов подповерхностной, избирательной коррозии, развивающейся преимущественно в направлении прокатки по менее коррозионностойким фазам и сопровождающейся появлением трещин, расслаиванием металла. Этот вид коррозии характерен для отдельных видов полуфабрикатов из алюминиевых сплавов и композиционных материалов. Испытания проводят при полном погружении образцов в растворе двухромовокислого калия с добавкой соляной кислоты в течение 7—14 сут. Критерием оценки является изменение внешнего вида, определяемого в баллах по десятибалльной шкале. [c.53]

Технология получения полуфабрикатов и изделий из композиционных материалов достаточно хорошо отработана. [c.427]

Применение композиционных материалов с металлической матрицей повышает жесткость конструкции при одновременном снижении ее металлоемкости. Технология получения полуфабрикатов и изделий из таких материалов достаточно хорошо отработана. [c.233]

Композиционные материалы ВДУ-1 и ВДУ-2 пластичны, и полуфабрикаты этих сплавов деформируются в широком интервале температур различными методами (ковка, штамповка, осадка, глубокая вытяжка и др.). Для соединения деталей из сплавов типа ВДУ применяют высокотемпературную пайку либо диффузионную сварку, с тем чтобы избежать расплавления. В зоне расплавления происходит агломерация частиц упрочняющей фазы и, как следствие, потеря сплавами жаропрочности. [c.257]

Свойства композиции наиболее полно реализуются в деталях и узлах с непрерывным расположением волокон. Целесообразно изготавливать детали из композиционного материала непосредственно в процессе производства композиции. Изготавливать детали и элементы конструкций из полуфабрикатов композиционных материалов в виде прутков, листов, труб, лент и г. п. затруднительно, и в этом случае не реализуются до конца преимущества композиционных материалов по сравнению с обычными. [c.274]

Композиционные материалы ВДУ-1 и ВДУ-2 пластичны, и полуфабрикаты этих сплавов деформируются в широком интервале температур различными методами (ковка, штамповка, осадка, глубокая вытяжка и др.). Для соединения деталей из сплавов типа ВДУ применяют высокотемпературную пайку либо диффузионную сварку, с тем чтобы избежать расплавления. Сплавы ВДУ-2, [c.297]

Метод диффузионного соединения пакетов является основным при изготовлении полуфабрикатов и деталей из легких композиционных материалов. [c.596]

Как уже отмечалось, создание композиционных материалов происходит в процессе формования изделия. Если совмещение волокнистого наполнителя и матрицы (полимерного связующего) происходит в процессе формования изделия, говорят о мокром способе формования. Если же для формования изделия используются предварительно пропитанные связующим волокнистые наполнители — так называемые препреги , то речь идет о сухом способе формования. При изготовлении препрегов растворы полимерных связующих наносят в заданном количестве на поверхность армирующих волокон с последующей их сушкой для удаления растворителя. Такие полуфабрикаты сохраняют свои технологические свойства, т. е. пригодны для переработки в изделия, в течение 10—15 дней. [c.235]

Прочность тонких металлических проволок, получаемых в настоящее время, заметно ниже прочности нитевидных кристаллов. Однако при оценке потенциальных возможностей металлической проволоки в качестве упрочнителя в композиционных материалах следует иметь в виду, что стоимость производства проволоки дешевле, чем усов, и что массовое производство проволоки уже освоено. Кроме того, получение композиционных материалов с высокой степенью однородности распределения волокон в случае проволоки как армирующего материала — дело более легкое, так как из проволоки нетрудно изготовить предварительно полуфабрикаты (сетки, каркасы), предназначенные для армирования матрицы. [c.181]

Оценивая положительные стороны и недостатки процессов обработки давлением, можно сделать вывод, что эти процессы применимы к большинству сочетаний матрица — упрочнитель в металлических композиционных материалах, однако требуют специального подхода при определении параметров процесса, таких как температура, степень деформации за проход и общая степень деформации, количество упрочнителя в материале и направление деформации относительно его укладки, количество проходов, соотнонление пластичности матрицы и упрочнителя и др. Эти обстоятельства, ио-видимому, являются причиной того, что процессы обработки давлением пока еще не нашли широкого применения при изготовлении композиционных материалов и полуфабрикатов из них и находятся в стадии лабораторных исследований. В настоящем разделе будут рассмотрены примеры изготовления композиционных материалов методами прокатки, прессования (экструзии), волочения. [c.145]

Испытание емкостей внутренним давлением — один из методов оценки свойств материала при двухосном растяжении и определения конструкционной прочности изделий, работающих под внутренним давлением (корпусы двигателей, баллоны для хранения сжатых газов, гермокабины и т. п.). Метод позволяет учесть форму и размеры реального изделия, полуфабрикат, из которого изготавливается изделие, технологический процесс производства и условия эксплуатации (повторность нагружения, температурный режим, среду и т. п.) и в ряде случаев является единственным способом оценить правильность выбора материала и технологического процесса (при изготовлении емкостей из композиционных материалов и металлических емкостей, армированных композиционными материалами, а также при изготовлении емкостей штамповкой, прессованием, раскаткой). [c.222]

Композиционные материалы на основе вискеризованных волокон получают методом прессования полуфабрикатов (препрегов) или предварительно пропитанной ленты. Изготовляют пре-преги намоткой вискеризованных волокон мокрым способом на плоскую или цилиндрическую оправку с последующей подсушкой. Лента пропитывается на сетках, размещенных над поверхностью ванны, содержащей 30 %-ный раствор эпоксидного связующего. После пропитки ленту просушивают на воздухе и в термошкафу при 333 °С до содержания летучих 1,2—1,8%. [c.201]

Полуфабрикаты (слойные заготовки) металлических композиционных материалов обычно получают намоткой волокон (борных) на алюминиевую фольгу, закрепленную на оправке, с использованием клея или методов плазменного напыления. Полученная заготовка снимается с оправки, раскатывается и используется как листовой полуфабрикат. В процессе вакуумного горячего прессования происходит диффузионная сварка алюминиевой матрицы. При этом, так же как при использовании полимерных матриц, трудно избея ать пористости, в связи с чем должен быть обеспечен строгий контроль параметров процесса. [c.63]

В процессе освоения перспективных композиционных материалов можно отметить несколько направлений. Во-первых, обычные материалы, такие, как стеклопластики, подвергаются выборочному упрочнению, часто без значительного увеличения стоимости производства. Во-вторых, производятся армирующие тканые наполнители и стандартные профилированные Б и 2-образные полуфабрикаты, изготовленные методом пультрузии. Эти полуфабрикаты знакомы конструкторам, работникам производства, потребителям, и это облегчает решение некоторых проблем, обычно возникающих при внедрении нового материала. В-третьих, разрабатываются новые идеи конструирования сложных изделий, широко использующие склеивание. [c.468]

Возможность изготовления методом диффузионной сварки различных полуфабрикатов и деталей из композиционных материалов вызывает необходимость создания специального оборудования и оснастки применения мощных прессов, автоклавов, изостатов и другого оборудования. [c.118]

Раскрой и сборка пакетов для прессования. Наиболее распространенным видом предварительных заготовок, применяемых для изготовления композиционных материалов методом диффузионной сварки, являются плоские элементы, состоящие из одного слоя упрочнителя, закрепленного тем или иным способом. В связи с этим в дальнейшем операции раскроя заготовок и сборки их в пакеты рассмотрим на примере предварительных заготовок, полученных методом намотки с последующим закреплением волокон плазменным напылением или проклеиванием. Схематически эти операции представлены на рис. 58 (по данным работ [31, 98]). Из монослойных заготовок вырезают ножницами, гильотинными ножницами, вырубают в специальных штампах либо получают другими методами механической обработки элементы более или менее сложной конфигурации, являющиеся слоями — сечениями изделия. Число этих заготовок определяется толщиной готового изделия, количеством упрочнителя и матрицы в предварительных заготовках, если упрочнитель связан матрицей, либо количеством упрочнителя и толщиной фольги матрицы, если упрочнитель связан клеем. На рис. 58. показан типовой раскрой двух видов изделий плоского полуфабриката в виде листа и изделия более сложной формы — лопатки двигателя. Поскольку наряду с од-ноосноармированным композиционным материалом в технике применяют изделия из материала, в котором имеется волокно, ориентированное, в соответствии с возникающими в этом изделии [c.125]

Ступенчатое прессование. Разновидностью процесса прессования между обогреваемыми плитами пресса является ступенчатое прессование. Особенностью этого процесса является возможность получения полуфабрикатов в виде листов, полос, лент, профилей и др. большой длины из композиционных материалов на прессах с небольшими размерами прессующих плит. При этом процессе прессования пакета из заготовок композиционного материала большой длины осуществляется периодически вначале подпрессовывается участок, ближайший к одному из концов пакета, затем пакет передвигается между плитами пресса таким образом, что непосредственно между плитами оказывается часть ранее пропрессованного участка и еще не подвергавшаяся прессованию часть. Таким образом постепенно прорабатывается весь пакет. При ступенчатом прессовании только ширина изделия определяется шириной прессующих плит, длина же его практически не ограничена. Схема процесса ступенчатого прессования показана на рис. 62. Очевидна перспективность получения этим методом листов из композиционного материала алюминий — бор шириной 1,2 ми длиной до 9 м. Недостатком ступенчатого прессования является сравнительно невысокая производительность процесса. [c.128]

Прессование. Прессование, или экструзия является одним из немногих методов изготовления композиционных материалов, позволяющих получать из заготовки, состоящей из матрицы с равномерно распределенными в ней, но хаотически ориентированными дискретными вол кнами или ните"Ч чыми кристаллами, полуфабрикат в виде полосы, профиля и композиционного материала с упрочнителем, ориентированны . направлении оси прессования. Не случайно поэтому наибольшее количество работ этого направления посвящено либо композиционным материалам [c.147]

Изготовление деталей, элементов и узлов конструкций из композиционных материалов наиболее целесообразно непосредственно из полуфабрикатов монослойной боралюминиевой ленты, углеродной ленты, формированием в процессе получения материала. Изготовление же деталей и элементов конструкций из собственно композиционного материала в виде листов, прутков, слитков и т. д. весьма затруднительно и не всегда позволяет эффективно реализовать основные преимущества его по сравнению с обычно используемыми для этих целей материалами. [c.190]

Рис. 1.33. Характерные сечения полуфабрикатов композиционных материалов — моноволокна с металлическими покрытиями и многофиламентные жгуты, пропитанные металлом 2 — прутки, армированные жгутами или моноволокнами 3 — ленты с однослойным и многослойным армированием 4 — трубы и цилиндрические корпусы с продольными и продольно-окружным армированием

Дисперсно-упрочненные композиционные материалы относятся к классу порошковых. Поэтом> процесс пол> чения полуфабрикатов ДКМ включает операции приготовление порошковой с.меси, фор.уювание, спекание, деформационная и тер.мическая обработка. [c.110]

I - металлическая матрица 2 - волокно 3 - предварительная обработка волокон 4 - формование полуфабрикатов 5 - получение слоистого материала из полуфабрикатов 6 - формование (получение композиционного материала и придание формы) 7 - вторичная обработка 8 - применение 9 - элементарные волокна 10 - жгуты, нити 11 - ткани 12 - короткие волокна (монокристал-лические усы" и т. д.) 13 - улучшение смачиваемости волокон металлом и адгезии с ним, регулирование реакционной способности поверхности волокон 14 -химическое и физическое осаждение в газовой фазе 15 - металлизация и т. д. 16 — сырые полуфабрикаты в виде листов или лент 17 — металлизованные в расплаве листы или ленты 18 - пропитанная расплавом лента 19 - листы, полученные методом физического осаждения в газовой фазе 20 — придание материалу заданных анизотропных свойств 21 — горячее прессование 22 — горячее вальцевание 23 - горячая вытяжка 24 — HIP 25 — литье с дополнительной пропиткой расплавом 26 — парафинирование и т. д. 27 — механическая обработка 28 - механическое соединение 29 — диффузионная сварка 30 - парафинирование 31 — электросварка 32 — склеивание и т. д. [c.242]

Представляет собой область, где экономии затрат можно достичь наиболее легко, поскольку они во много раз превышают стоимость сырья для большинства композиционных материалов с металлической матрицей. Некоторые направления исследования титан-бериллиевых композиционных материалов были подробно рассмотрены в разделе III, В. Можно предсказать, что работа в этих направлениях будет продолжаться. Проблемы, связанные с композиционными материалами, в которых используются покрытые и непокрытые борные волокна, являются более острыии, и для их решения требуются новые подходы. Один из исследуемых подхо-дов — создание монослойной ленты, которую можно использовать как полуфабрикат в производстве готовых изделий. Однако для такой ленты необходимы более тонкие фольги, чем для многослойных лент с тем н е объемным содержанием волокна. Стоимость же титановых фольг быстро возрастает с уменьшением толщины, достигая нескольких сот долларов за фунт в случае такого сплава как Ti — 6% А1—4% V, когда толщ,ина его приближается к [c.334]

Следует отметить, что из всех металлических композиционных материалов наиболее разработан материал на основе алюминиевой матрицы, армированной борными волокнами диаметром 100— 140 мкм. Этот материал получают обычно методом диффузионной сварки пакета из полуфабрикатов, представляющих собой моно-слойную ленту из борных волокон, связанных между собой матричным металлом, нанесенным методом плазменного напыления. Для облегчения процесса диффузионного соединения часто применяют легкоплавкие прокладки между монослойными лентами, что позволяет резко снизить температуру и давление при диффузионной сварке и, следовательно , значительно увеличить размер [c.356]

Вторичная обработка боралюминия включает технологические операции, осуществляемые с основными видами полуфабрикатов из композиционных материалов, такими, как плоские плитьг, стержни и трубы. К ним относятся такие процессы, как формоизменение, соединение, механическая обработка и термообработка. Эти процессы обычно осуществляются на предприятиях, изготовляющих готовые детали. Поскольку боралюминиевый материал нашел в основном применение в авиационной промышленности, большая часть этих работ производится на авиационных заводах. [c.445]

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]

В последние годы сотовые заполнители в сборных конструкциях потеснились пенопластовыми, характеризующимися более низкой стоимостью, повышенной стойкостью к ползучести при сжатии, меньшим влагопоглощением, большей долговечностью. На рынке появились термопластичные соты, например, на основе полипропилена, которые хорошо поглощают ударные нагрузки, деформируются, не разрушаясь, имеют малое водопоглощение, отличные звуко- и теплоизоляционные свойства, могут подвергаться вторичной переработке [8]. Применение таких сот в производстве слоистых конструкций требует создания соответствующих их свойствам методов сборки. Почти в полном объеме на изготовление сборных изделий, конструкций и сооружений идут детали из полимерных композиционных материалов (КМ) и такие полуфабрикаты из термопластов, как пленки (для оболочек, пакетов, мешков, упаковки, емкостей, геомембран), трубы (для трубопроводов), профили (для рам, подкреплен- [c.10]

Несмотря на часто высказьюаемое мнение о том, что композиты необходимо создавать с учетом их работы в конкретных изделиях, практически не удается избежать этапа создания собственно композиционных материалов, которые в данном случае уместно называть композитными полуфабрикатами . Термин композитные полуфабрикаты отражает то обстоятельство, что композиты действительно должны предназначаться для использования в определенных изделиях, но в то же время они представляют собой самостоятельные объекты исследования. Именно на основании исследования механических и физических свойств полуфабрикатов открывается возможность обоснованного выбора и оптимизации режимов технологических процессов. / [c.7]

Волокна бора являются наиболее перспективным высокопрочным, армирующим материалом. Волокна бора выгодно отличают сочетание высокой прочности (Ов = 2800—3500 МПа) с высоким значением модуля упругости (390 ООО—450 ООО МПа) при относительно низкой плотности (2,5—2,65 г/см ). Композиционные материалы получают в виде различных полуфабрикатов лент, прутков, профилей, труб и листов. Для их изготовления применяют методы непрерывного лнтья или протягивания волокон через расплав, плазменного напыления, горячего прессования, волочения и прокатки пакетов. [c.234]

В зависимости от материала наполнителя и матриц, способов и режимов получения по поверхностям раздела композиционных материалов реализуются шесть видов связи (табл 38.3). Наиболее прочную связь между компонентами в композициях с металлическими матрицами обеспечивает химическое взаимодействие. Распространенный вид связи — смешанный, представленный твердыми растворами и интерметаллидными фазами (например, композиция алюминийборные волокназ>, полученная методом непрерывного литья) или твердыми растворами, интерметаллидными и окисными фазами (та же композиция, полученная прессованием плазменных полуфабрикатов) и т. д. [8, 9]. [c.497]

Детали и полуфабрикаты получают соединением (компактироваинем) исходных препрегов методами пропитки, горячего прессования, прокатки или волочения пакетов из препрегов. Иногда и препреги, и изделия из композиционных материалов изготавливают одними и теми же способами, например по порошковой или литейной технологии, ио при различных режимах и на разной технологической оснастке. [c.498]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...