Композиционные материалы с алюминиевой матрицей.

Использование алюминия в качестве матричного материала обусловлено широким распространением его в технике и доступностью, разнообразными механическими характеристиками, возможностью регулировать свойства алюминиевых сплавов термической обработкой и подвергать их практически всем видам обработки давлением, литья и порошковой металлургии.

В качестве матрицы используют как технически чистый алюминий, так и его сплавы. В качестве наполнителя применяют стальную проволоку, борное волокно, углеродные волокна и дисперсные частицы.

Композиция, алюминий – стальная проволока улучшает комплекс физико-механических свойств матричной основы: повышает модуль упругости и сопротивление усталости и раширяет температурный интервал службы материала.

Композиция, алюминий – кремнеземные волокна получают, нанося их на волокна алюминиевую оболочку пропусканием их через расплав матрицы и применяя последующее горячее прссование. Данная композиция выдерживает наиболее длительные нагрузки при высоких температурах, чем материалы типа САП. Скорость ползучести этих композитов при температуре 200-3000С на два порядка ниже ползучести нормированной матрицы. Композиции с волокнами SiO2 применяют при повышенных температурах.

В композиции, алюминий – бериллиевая проволока, реализуются высокие физико-механические свойства бериллиевой арматуры и в первую очередь ее низкая плотность и высокая удельная жесткость. Эти композиции обладают более высокой пластичностью, чем Al, армированный стальной арматурой и волокнами бора.

Композиция, алюминий – волокна бора дает высокую прочность и жесткость композита, а также значительное увеличение температурного уровня эксплуатации до 400-5000С и длительную и циклическую прочность. Типичным представителем бора-алюминиев являются материалы марки ВКА-1, ВКА-1Б.

Композиционные материалы с магниевой матрицей – отличаются малой плотностью (1,8 – 2,2 т/м3), чем алюминиевые, но имеют почти такую же высокую прочность ( МПа). В качестве матричных сплавов применяют сплавы МА2-1, МА5, МА8.

При создании данных композитов применяются углеродное, борное волокна и волокно карбида кремния.

Сравнительная оценка механических свойств композиционных материалов приведена в табл. 20.1, 20.2.

 

Таблица 20.1

Механические свойства композиционных материалов

с металлической матрицей.

КМ Матрица Наполнитель , т/м3 , МПа , ГПа
Материал Количество, % (об.)
ВКА-1 Алюминий Борное волокно 2,65
ВКУ-1 Алюминий Углеродное волокно 30-40 2,2-2,3 900-1000
КАС-1 Алюминий Стальная проволока 4,8
ВКМ-3 Магний Борное волокно 2,2

 

 

Таблица 20.2

Свойства композиционных материалов магний/волокно SiC

Содержание волокна, % (об.) , МПа , ГПа , %
0,83
0,95
0,88

 

Хорошая совместимость магния и его сплавов с борным волокном позволяет изготавливать детали методом пропитки практически без последующей механической обработки и обеспечивает большой ресурс работы деталей при повышенных температурах.

 

При создании композиционных материалов на титановой основеиспользуют проволоку из бериллия, керамических тугоплавких оксидов (Al2O3), карбидов (SiC), а также тугоплавких металлов. Целью армирования является увеличение модуля упругости и рабочих температур. На примере механических свойств титанового сплава ВТ6, армированного волокнами Mo, Be и SiC, видно, что наиболее эффективно удельная жесткость повышается при армировании волокнами карбида кремния (таблица 20.3).

Таблица 20.3

Механические свойства композиционных материалов

на основе сплава ВТ6

Упрочнитель Содержание упрочнителя, % (об.) , т/м3 , МПа , ГПа
Мо 6,25
Ве -
SiC 4,3

Основная задача при создании композиционных материалов на никелевой основезаключается в повышении рабочих температур до 10000С и более. Одним из лучших упрочнителей является вольфрамовая проволока. Введение вольфрамовой проволоки в количестве от 40 до 70% в сплав никеля с хромом, обеспечивает 130-250 МПа. Тогда как назначенный для работы в аналогичных условиях сплав имеет 75 МПа. Использование проволоки для армирования из сплавов вольфрама с рением или гафнием увеличивает этот показатель на 30-50%.

 

 






Дата добавления: 2017-01-26; просмотров: 4254; 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 - 2016-2021 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.008 сек.