Упрочнение нитевидными кристаллами

Для выбора волокон, наиболее эффективных для упрочнения композиционного материала, воспользуемся понятием удельной прочности, под которой подразумевают отношение предела прочности волокна 0е к плотности р. Чем выше отношение Ств/р, тем значительнее упрочняющий эффект волокна. Исходя из этого отношения, как следует из табл. 1, нитевидные кристаллы керамических материалов [c.339]

Эти недостатки устраняют, вводя в матрицу хром, титан или алюминий. Наиболее перспективными уплотнителями композиционных материалов являются монокристаллические нитевидные кристаллы тугоплавких оксидов, нитридов, карбидов и боридов. Последние характеризуются уникально высокой прочностью, обусловленной совершенством их структуры и поверхности. В настоящее время разработаны волокнистые композиционные материалы с непрерывными поликристаллическими волокнами бора, углерода и тугоплавких соединений. Оказалось, что у этих волокон модуль упругости, плотность и температура плавления мало отличаются от таковых у нитевидных кристаллов. Однако они значительно уступают им в прочности. Например, прочность одного из наиболее жаропрочных алюминиевых сплавов САП-3 составляет при 500 С 6,4-10 Н/м , а алюминия, упрочненного борным волокном, достигает 1,2-10 Н/м . [c.155]

Рис. 7. Предел прочности чистого серебра (/)и серебра, упрочненного частицами А Оз (2) или нитевидными кристаллами АЬОз (3) прн различных температурах

МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОМПОЗИЦИИ, УПРОЧНЕННЫЕ НИТЕВИДНЫМИ КРИСТАЛЛАМИ [c.339]

Эта сложность требований, предъявляемых к современным материалам, вообще делает невозможной использование традиционных металлических сплавов, совершенствование которых неспособно обеспечить принципиальное и резкое повышение эксплуатационных характеристик при высоких и низких температурах, в условиях сильных ударных, знакопеременных нагрузок, тепловых ударов, действия облучения, высоких скоростей. Отсюда основным направлением современного материаловедения является создание композиционных, сложных материалов, компоненты которых вносят в них те или иные требуемые свойства. Типичным примером являются композиционные жаропрочные сплавы, состоящие из достаточно пластичной основы (матрицы), упрочненной непластичными тугоплавкими составляющими в форме волокон, нитевидных кристаллов, тонких включений либо поверхностно упрочненной покрытиями. Практическое создание таких сложных материалов обычно невозможно традиционными методами сплавления с последую-, щим литьем и механической обработкой, так как входящие в их состав компоненты плохо совместимы, имеют не только разные температуры плавления, но и вообще различную природу. Это вызывает необходимость использования методов порошковой металлургии, заключающейся в смешении разнородных и разнотипных материалов в форме порошков, прессовании из смесей заготовок нужных форм и спекания этих заготовок для их упрочнения и формирования требуемой структуры. [c.77]

В работе [4] представлены расчеты гипотетического материала на основе ниобиевого сплава Р-48, упрочненного нитевидными кристаллами сапфира. Хотя этот сплав имеет сравнительно высокую плотность, он был взят потому, что обладает высокой прочностью при повышенных температурах и является подходящим материалом для нужд специальной техники. Кроме того, коэффициент термического расширения этого сплава близок к аналогичному коэффициенту нитевидных кристаллов А Оз. Из графика зависимости удельной проч- [c.343]

Рис. 8. Поперечное сечение образца серебра, упрочненного нитевидными кристаллами сапфира.

Несмотря на несовершенство технологии изготовления композиционных материалов, упрочненных нитевидными кристаллами, прочность их оказывается в 3—10 раз выше прочности чистого связующего. В табл. 4 приведены данные по составу и прочности экспериментальных композиций на основе различных связующих, упрочненных нитевидными кристаллами сапфира. [c.343]

Состав и прочность композиционных материалов, упрочненных нитевидными кристаллами [c.344]

Упрочнение различных матриц нитевидными кристаллами может привести к созданию композитов внушительной прочности. Механические свойства армированных монокристальными волокнами композитов зависят от многих факторов, но главную роль играют механические свойства самих армирующих волокон. В действительности движущей силой всех современных исследований в области армированных монокристальными волокнами материалов является то, что нитевидные кристаллы представляют собой наиболее прочную форму из всех ставших известными разновидностей твердого тела. Технология изготовления композиций, упрочненных волокнами,, весьма сложна и сопряжена с решением ряда новых задач в области материаловедения. [c.139]

Оценка перспективы упрочнения металлов и неметаллов нитевидными кристаллами приводит к выводам, что работы в этом направлении позволят получить группу новых конструкционных материалов, обладающих высокой удельной прочностью и ценными свойствами при высоких те.мпературах. Успехи в этой области зависят от рещения ряда вопросов, в первую очередь таких, как разработка методов непрерывного получения волокон, развитие модели упрочнения короткими волокнами, достижение максимальной передачи нагрузки от матрицы к волокну путем соответствующего подбора волокна и матрицы, отбор и использование высокопрочных волокон, разработка технологии получения комбинированных материалов с заданной ориентацией усов, которые хорошо смачиваются металлом. [c.344]

Приведенные данные по свойствам игольчатых и пластинчатых кристаллов свидетельствуют о значительной макро- и микро-дефектности строения, обусловленной высокими скоростями роста кристаллов. Дефектность существенно снижает прочностные свойства монокристаллов, и поэтому они не могут в этом отношении конкурировать с нитевидными монокристаллами, получаемыми из паровой фазы. Вследствие относительно невысокой прочности игольчатые кристаллы, по-видимому, непригодны для упрочнения металлов и пластмасс. [c.211]

Такое расхождение прочности теоретической и прочности практической послужило стимулом для развития исследований в области физики прочности, а также для постановки работ по отысканию путей упрочнения материалов. Причиной падения реальной прочности по сравнению с теоретической прочностью идеально построенного тела считалось [1, 8, 9] наличие в телах концентраторов напряжений (дефектов, микротрещин), вызывающих локальные перенапряжения и разрушение в этих местах межатомных связей. Отсюда следовала возможность повышения практической прочности посредством удаления дефектов (прежде всего с поверхности, что и было достигнуто, например, растворением в воде поверхностного слоя у кристаллов каменной соли [8, 9], травлением стекол [10, 11] или посредством приготовления бездефектных материалов (бездислокационные монокристаллы [12], нитевидные монокристаллы [13, 14]). [c.8]

В работе [3] приведены при повышенных температурах сравнительные испытания на растяжение чистого серебра, серебра, упрочненного частицами АЬОз, и серебра, армированного (15% объемн.) нитевидными кристаллами сапфира. К сожалению, образцы из серебра, упрочненного сапфиром, разрушались, как правило, в захватах машины, а поэтому данные, показанные на рис. 7, не отражают истинной прочности композиции [3]. Тем не менее из графика видно, что при 350° С происходит очень сильное разупрочнение дисперсионного сплава, тогда как композиция на основе нитевидных кристаллов разупрочняется очень слабо. При почти предплавильной температуре (930° С) композиционный материал имел прочность 17 кГ1мм . Отсюда следует, что эффективность упрочнения нитевидными кристаллами с повыщением температуры возрастает. На рис. 8 приведено поперечное сечение образца, представляющего собой цилиндр диаметром 0,7 мм и длиной 25 мм. [c.342]

Композиционные материалы представляют собой системы, состоящие пз двух илн нескольких различных твердых фаз. Одна из них является сплошной (дпсперспонная среда), называемой матрицей (основной), а другие распределены в ней в виде частиц, волокон, пленок (дисперсная фаза). Дисперсную фазу называют наполнителем, 1шогда упрочнителем. Если в качестве матрицы выступает полимер, то ее принято называть связующим. Из систем твердое в твердом композиционные материалы являются наиболее ярко выраженными гетерогенно-дисперсными системами. Их классифицируют по форме дисперсий наполнителя на волокнистые, упрочненные волокнами пли нитевидными кристаллами, дисперс-ноупрочненные, содержащие мелкие частицы в объеме матрицы, и слоистые, представляющие собой совмещенные пленки, слои раЗ ных фаз. [c.392]

Наряду с упомянутыми выше применяют.также композиционные материалы, представляющие собой металлическую или неметаллическую мягкую основу (матрицу) с расположенными в ней упрочните-лями в виде высокопрочных волокон илп дисперсных частиц, что позволяет получить требуемые значения прочности, модуля упру-.гости, абразивной стойкости, термостойкости или других специальных свойств. Такие материалы отличаются малой чувствительностью к концентрации напряжений. В зависимости от вида упрочнителя различают волокнистые (упрочнены непрерывным волокном, нитевидными кристаллами), дисперсионно упрочненные и слоистые композиционные материалы. К материалам этого рода относятся стеклопласты, изделия порошковой металлургии, металлопластмасса, резинотканевые материалы их используют для изготовления корпусов машин и аппаратов, в качестве несущих конструкций, подшипников, виброгасителей и т. д. В принципе композиционным материалом [c.103]

Изотропные материалы имеют одинаковые свойства во всех направлениях, анизотропные - разные. К числ> изотропных композитов относятся псевдосплавы и хаотично армированные материалы. Упрочнение хаотично армированных композитов осуществляется короткими (дискретными) частицами игольчатой формы, ориентированными в пространстве случайным образом. В качестве таких частиц используют отрезки волокон или нитевидные кристаллы (усы), при этом композиты получаются квазиизотропными, т е. анизотропными в микрообъемах, но изотропными в макрообъеме всего изделия. [c.9]

Существутощие виды упрочнения про.мышленных никелевых сплавов (дисперсное твердение, карбидное упрочнение, сложное легирование и термомеханическая обработка) позволяют сохранять их работоспособность только до температур 1223-1323К, Поэто.му важньш явилось создание МВКМ никеля, армированных волокнами и способных работать длительное время при более высоких температурах. Применяют следутощие упрочнил ели нитевидные кристаллы ( усы ), проволоки тугоплавких металлов, кера.мические и углеродные волокна, [c.116]

Развитие энергетики, промьш1ленности, строительства, сельского хозяйства, всех видов новой техники, здравоохранения, совершенствование быта и обеспечение питания человека требует производства во все возрастающих количествах материалов, веществ и препаратов с определенным комплексом механических, физических, химических и биологических свойств. Превращение одних веществ (сырья, полуфабрикатов) в другие, обладающие полезным и заданным комплексом свойств,— главная задача химии и химической технологии. Прогресс техники требует непрерывной работы по повышению прочности, жаропрочности, теплостойкости и химической стойкости конструкционных материалов. Исследования последних лет по химии и физике твердого тела свидетельствуют о широких возможностях дальнейшего повышения прочности и сулят в недалеком будущем получение материалов, обладающих почти теоретическим максимумом прочности, упругости и теплостойкости. Уже сейчас в небольшом масштабе реализован способ получения высокопрочных композиционных материалов на основе нитевидных кристаллов ряда таких веществ, как окись алюминия, окись магния и т. п. Огромное внимание приковано к древнейшему из материалов — стеклу. Разработанные методы упрочнения стекла обещают большой экономический эффект, а уя<е реализованная возможность использования металлургических шлаков для производства ситаллов позволит применить их для массового потребления. Из экспериментальных достижений последних лет следует, что значения прочности обычных межатомных связей не ставят границу максимальной прочности материала. Так, уже теперь при применении высоких давлений и температур можно получать искусственные материалы с твердостью, большей чем у алмаза. [c.150]

Представителями второго поколения этого типа эвтектИк являются сплавы типа NiTa -13 и его модификации [228, 274], состоящие из никелевой матрицы (у-твердый раствор), упрочненной частицами у -фазы и волокнами монокарбидов ТаС сплавы типа СоТаС-74 с модификациями [181, 267] и сплавы семейства ВКЛС (разработка ВИАМ), состоящие из никелевой у-матрицы, упрочненной частицами у -фазы и нитевидными кристаллами монокарбидов Nb . [c.187]

В последнее время разработаны методы устранения указанных недостатков традиционных армированных пластиков за счет применения так называемой объемной схемы армирования. Упрочненная система создается при армировании двумя или тремя нитями, а также при использовании вискеризованных волокон. Армирующая система из двух нитей обеспечивает многократное увеличение сдвиговой прочности и жесткости материала. Композиционные материалы на основе вискеризованных волокон также характеризуются повышенной прочностью при межслойном сдвиге. Появление межслойных связей обеспечивается при введении в качестве арматуры нитевидных кристаллов. [c.295]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология