Эвтектические композиционные материалы на основе никеля.





Композиционные материалы на основе никеля являются жаропрочными материалами. Физико-механические свойства некоторых композиционных материалов приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Физико-механические свойства эвтектических композиционных материалов на основе никеля

Матрица Упрочнитель Общая доля упрочнителя, % tпл, 0С ρ, г/см3 σв, МПа Е∙10-3, МПа δ, %
Волокнистые композиционные материалы
Ni W - -
Ni NbC 8,8 - 9,5
Ni-Co-Cu-Al TaC - 8,8 -
Пластинчатые композиционные материалы
Ni NiBe 38-40 -
Ni Ni3Nb 8,8 - 12,4
Ni-Ni3Al Ni3Nb - - - 2,3
Ni3Al Ni3Nb 8,44 24,2 0,8

 

Пластинчатые композиции, содержащие объемную долю упрочняющей фазы более 33-35%, относятся к хрупким. К пластичным относятся композиции на основе никеля с содержанием объемной доли волокон 3-15% из карбидов тантала, ниобия, гафния. Прочность карбидов близка к прочности усов, полученных из газовой фазы, и колеблется в пределах 600-1200 МПа.

Процесс деформирования эвтектических композиций никель-карбид (Та, Nb, Hf) сопровождается интенсивным дроблением (фрагментацией) армирующих волокон. Фрагментация охватывает всю рабочую зону и происходит в произвольном сечении. Разрушение волокон тем не менее не приводит к разрушению всей композиции, поскольку деформирующаяся и вследствие этого упрочняющаяся матрица воспринимает нагрузку, которую несли разрушающиеся волокна. Разрушение композиции происходит по достижении волокнами (в результате фрагментации) критической длины. Легирование никелевой матрицы (например, Сu, А1 и другими элементами) повышает ее прочность вследствие образования твердого раствора и выделения из него при охлаждении дисперсных частиц. Повышение прочности матрицы в результате ее легирования неизбежно приводит к повышению прочности всей композиции.

Прочность пластинчатых эвтектик возрастает с уменьшением межпластинчатого расстояния, которое в свою очередь зависит от скорости охлаждения композиции (рис.2). Разрушение хрупких пластинчатых эвтектик происходит вслед за разрушением небольшого числа пластин.

При повышенных температурах пластичность волокнистых эвтектик понижается. С ростом температуры деформационное упрочнение матрицы не происходит и она не способна воспринимать напряжения, появляющиеся в результате фрагментации волокон. Дробление волокон при высоких температурах происходит в узкой области, прилегающей непосредственно к зоне разрушения.

Рис. 2. Зависимость σв пластинчатой эвтектики Ni3Al-Ni3Nb

от температуры и скорости кристаллизации

 

Пределы длительной прочности эвтектических композиционных материалов превосходят пределы длительной прочности современных жаропрочных сплавов при рабочих температурах выше 900 0С (рис.3).

Рис. 3. Влияние температуры на 100-часовую длительную прочность жаропрочных никелевых сплавов (1 - ЭИ741, 2 - ЭИ437Б, 3 - ЖС6,

4 - ЖС6Ф) и эвтектических композиционных материалов

(5 - (Ni-Ni3Al)-Ni3Nb, 6 - Ni3Al-Ni3Nb)

Эвтектические композиционные материалы на основе никеля применяют в основном в космической и ракетной технике для изготовления сопловых рабочих лопаток и крепежных деталей газотурбинных двигателей.






Дата добавления: 2016-12-16; просмотров: 800; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2017 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей. | Обратная связь
Генерация страницы за: 0.008 сек.