Конструкционные материалы: Справочник

Листать книгу

Страницы: ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

скачать книгу Конструкционные материалы: Справочник

Для применения в различных отраслях техники перспективными являются КМ на основе алюминия, армированные высокопрочной стальной и бериллиевой проволокой, имеющие высокие прочностные характеристики и сравнительно малую стоимость.
...
Композиционный материал марки КАС-1 (табл. 127) на алюминиевой основе, армированный стальной проволокой, отличается от других КМ доступностью и низкой стоимостью армирующего материала, а гакже лучшей тепло- и электропроводностью. В качестве матрицы в этой композиции ис-
...
пользуется фольга из алюминия и алюминиевых сплавов; армирующим элементом служит проволока из аустенит-ной стали ЭП322 или аустенитно-мар-тенситной стали ВНС-9 диаметром 0,15—0,3 мм с временным сопротивлением 3,5—4,0 ГПа.
...
Весьма перспективными для применения в различных отраслях техники являются композиционные материалы на основе алюминия, армированные высокопрочной стальной и бериллиевой проволокой, имеющие высокие прочностные характеристики и сравнительно малую стоимость.
...
В* большинстве зарубежных КМ на основе титана в качестве матрицы использован (а + Р)-сплав Ti + 6А1 + l.
...
+ 4V, армированных бериллиевой проволокой, полученных различными методами, приведены в табл. 132. Горячее вакуумное прессование проводилось при температурах 580— 700 °С и давлении 0,21 ГПа; материалы получали совместной экструзией при 700 °С.
...
В аэрокосмической технике находят все более широкое применение жаропрочные КМ, которые могут работать в условиях высоких температур и знакопеременных нагрузок. В этом случае малая плотность конструкционного материала не имеет такого большого значения, как его способность работать при более высоких температурах.
...
При испытаниях на длительную прочность измеряется высокотемпературная прочность КМ и ее стабильность в условиях действия постоянной нагрузки. Такие испытания КМ ие только выявляют преимущества и недостатки в их изготовлении (эти вопросы в некоторой степени решаются при испытаниях на растяжение), ио также и совместимость их компонентов в условиях испытания (т. е. под воздействием напряжений при высоких температурах в течение различных периодов времени) .
...
В большинстве исследований жаропрочных КМ приводятся характеристики их прочности в течение 100 ч испытаний в интервале температур 649—1204 °С (табл. 133).
...
Прочность ЭКМ завнснт от скорости кристаллизации v (табл. 135) н ориец. тации армирующей фазы по отноще. нию к направлению приложения на грузин (табл. 136, 137) [19].
...
Наибольшая прочность и миннмаль-ное удлинение соответствуют растяжению образцов ЭКМ Al—Al3Ni вдоль волокон (0 = 0°), а минимальная прочность н максимальное удлинение-растяжению под углом 45е. В ЭКМ А1—■ СиА12 с пластинчатой формой армирующей фазы СиА12 максимальный прогиб опр при ориентации пластинок под углом 30—45°.
...
Существенным недостатком пластинчатой эвтектики Al—СиА12 является большая хрупкость при испытаниях на ударную вязкость.
...
Прн повышенных температурах ЭКМ на основе алюминия достаточно хорошо сохраняют прочность на разрыв; при этом, начиная с температуры 227 °С, у ЭКМ Ai—CuAl2 многократно возрастает относительное удлинение (табл. 138) [19].
...
Кроме того, системы Al—Al3Ni и . j__CuAl2 обладают высокой стабильностью структуры прн повышенных температурах. Волокна Al3Ni не уко-„дчнваются и не подвергаются сферо-„пцзацин прн нагреве до 611 °С.
...
ЭКМ на основе алюминия обрабатывая холодной пластической деформацией и хорошо свариваются методом диффузионной свар кн.
...
ЭКМ Al—Al3Ni н Al—CuAl2 применяются как в качестве конструк-ююнного материала, так и для изготовления высокопрочных электрических проводов н контактов выключателей, благодаря низкому электросопротивлению — близкому к электросопротивлению алюминия.
...
ЭКМ на основе никеля и кобальта получают методом направленной кристаллизации нли методом sohhou
...
Никелевые н кобальтовые ЭКМ являются жаропрочными материалами н по поведению при растяжении делятся на две группы: хрупкие и пластичные. Хрупкими, например, являются никелевые пластинчатые ЭКМ с объемной долей упрочнителя более 33—35 %. К пластичным относятся волокнистые ЭКМ с объемной долей упрочннтеля 3—15%, например сплавы никеля и кобальта, упрочненные монокарбнда.ми тантала, ниобия, гафния.
...
Временное сопротивление волокнистых ЭКМ зависимости от температуры
...
В конструкции летательных аппарата все более широко начинают при: меняться полимерные композиционные материалы (КМ), которые по сравнению с традиционными сплавами имеют ряд преимуществ, позволяющих значительно снизить массу, повысить прочность, жесткость, теплостойкость конструкций. При создании таких материалов применяют непрерывные и дискретные поликристаллические волокна и нитевидные кристаллы бора, углерода и различных соединений (оксидов, карбидов, боридов, нитридов л др.). В табл. 144 приведены свойства наиболее распространенных в СССР и за рубежом полимерных КМ на основе непрерывных стеклянных, углеродных, борных и органических волокон. Из большого числа разработанных полимерных КМ наиболее перспективными являются КМ на основе углеродных волокон, т. е. углепла-
...
стики. К основным преимуществам углепластиков следует отнести: сравнительно малую плотность, высокую статическую прочность н сопротивление усталости, жесткость, коррозионную стойкость, износостойкость, малый коэффициент температурного расширения н электропроводность. В табл. 145 приведены свойства углеродных волокон, полученных из вискозного сырья. Большое число различных марок углеродных волокон, получаемых в СССР и за рубежом из ПАН-волокна, можно условно разделить на две группы:
...
В табл. 146 приведены основные характеристики физико-механнческнх свойств различных эпоксифенольных карбоволокнитов: КМ У-1л на основе углеродной ленты; КМУ-1у на основе углеродного жгута; КМУ-1в— на основе того же жгута, впскеризованного нитевидными кристаллами. Использование ленты и жгутов, состоящих из более прочных моноволокон, обес-
...
₉ ВОЛОКНИСТЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ _с НЕМЕТАЛЛИЧЕСКОЙ МАТРИЦЕЙ
...
Ш0зделия из карбоволокнитов можно зготовлять несколькими методами: «мокрой» намоткой, когда жгуты илн 1енты
...
Особенность карбоволокнитов — их высокая усталостная прочность, большая, чем у боро- и стекловолокннтов, и имеющая тот же порядок, что и прочность титана и легированных сталей. Отличаясь высокой демпфирующей способностью, карбоволокниты существенно превосходят металлы по вибропрочиости. Ориентируя волокна под углом друг к другу, можно в больших пределах изменять демпфирующую способность карбоволокнитов и предотвращать резонансный режим деталей, не изменяя их геометрии.
...
К недостаткам слоистых карбоволокнитов относится их низкая прочность при сжатии и межслойном сдвиге, Увеличение которой в 1,5—3 раза достигается различными методами по-*Рхпостной обработки углеродных волокон; окислением на воздухе, травлением в азотной кислоте, выращиванием нитевидных кристаллов.
...
Теплофизические характеристики *аРбоеолокнитов существенно анизо-Ропны. В направлении, перпендику-"рпом к плоскости укладки волокон, пйи на 30—50 % выше, чем у стекло-ластиков. ■ В направлении укладки °локон теплофизические свойства из-
...
меняются в зависимости от ориентация волокон и их содержания в направлении измерения. Необычна зависимость относительного удлинения однонаправленного карбоволокнита от температуры, определяемая термическими свойствами карбоволокон, коэффициент линейного расширения которых .в интервале температур 20—300 °С
...
Полимерные бороволокниты отличаются от других композиционны» материалов сочетанием таких свойств, как высокое сопротивление сжатию, срезу, сдвигу, низкая ползучесть, высокие твердость и модуль упругости.
...
В качестве армирующего наполнителя бороволокнитов используют борное волокно в виде единичной нити непрерывной длины диаметром 100 или 150 мкм и комплексные боростекло-нити, состоящие из семи или 49 параллельных бороволокон, сплетенных вспомогательной стеклянной нитью высокого метрического номера для придания формоустойчивости.
...
Прочность бороволокнитов при изгибе н растяжении зависит от средней прочности бороволокна, используемого для их изготовления. Использование бороволокна сортов 1, 2 и 3 обеспечивает получение бороволокнитов со средним значением предела прочности при изгибе 1,75; 1,60 и 1,20 ГПа соответственно. При этом предел прочности при сжатии остается постоянным на уровне 1,20 ГПа.
...
эпоксидными и полиимидными связующими. Бороволокниты КМБ-1 и КМБ-1к на эпоксиизоцианатном связующем предназначены для длительной работы при температуре 200 °С. Бороволокнит КМБ-2к на основе амидо-имидного связующего работоспособен при температуре 300 °С. Материалы КМБ-3 и КМБ-Зк на модифицированном эпоксидном связующем, отличающемся повышенными прочностными свойствами и технологичностью, характеризуются более высоким пределом прочности при сдвиге и сжатии н низким давлением формования при переработке, но рабочие температуры этих материалов не превышают 100 С.
...
Своеобразие геометрических, механических и физико-химических характеристик борного волокна предопределяет особенности свойств бороволок-нитов. Характерная ячеистая микроструктура обеспечивает достижение высокой прочности при сдвиге по границе раздела упрочняющей и связующей компонент. Отсутствие крутки И
...
Высокая длительная прочность, неизменность деформативных свойств во времени и низкое удлинение при разрыве волокон бора предопределяют высокий уровень статической усталости и малую ползучесть материалов на их основе. Достаточно высокое сопротивление усталости бороволокнитов, составляющее для материала КМБ-1 м и КМБ-2 0,35—0,40 ГПа, может быть увеличено при использовании более высокопрочной матрицы.
...
рованных систем закономерностям, р гулирование свойств бороволокн'ито" достигается варьированием схем орнеи" тации наполнителя.
...
Теплофизические характеристик бороволокнитов так же, как и карбо! волокнитов, анизотропны. Бороволок." ииты стойки к воздействию проникаю" щей радиации. Длительное воздействие воды, органических растворителей и горючесмазочных материалов не влияет на изменение их механических свойств
...
Карбоволокниты с углеродной матрицей находят применение для тепловой защиты, дисков авиационных тормозов, химически стойкой аппара-туры, заменяя различные типы графитов. Сохранение углеродными волокнами присущей им высокой прочности до температуры сублимации, высокая прочность сцепления с коксом связующего придает этим композициям высокие механические и абляционные свойства, стойкость к термическому удару и другие ценные свойства. Процесс изготовления карбоволо-книтов с углеродной матрицей состоит из трех стадий: получения обычного карбоволокнита на полимерном связующем, пиролиза полученного карбоволокнита в инертной или восстановительной среде при температуре 1000—1500 °С, пороуплотнення дополнительной пропиткой связующим с последующей карбонизацией или пироуглеродом.
...
Свойства материалов типа КУП-ВМ изменяются в зависимости от типа и ориентации волокна, плотности коксового остатка, количества пироугле-рода.
...
По значениям прочности и ударной вязкости материал КУП-ВМ превосходит в 5—10 раз специальные графиты и при нагреве в инертной атмосфере в вакууме сохраняет неизменной прочность до температуры 2200 °С. Пр11 нагреве на воздухе материал без специального покрытия начинает окисляться прн 450 °С.
...
При трении одного карбоволокнита с углеродной матрицей по ДРУГ0^. коэффициент трения их высок (0,3а-" 0,45), а износ мал (0,7—1 мкм на торможение). Применение углеродного м териала вместо чугуна позволяет сн зить массу тормозных дисков на 4U
...
Композиционные материалы с неметаллической матрицей
...
158. Керамические теплозащитные материалы, используемые в конструкции «Space Shuttles (США)
...
Углепластики с термопластичными связующими на основе К-полимеров, имеющих высокую вязкость разрушения, исследовала фирма Дюпон. Были рассмотрены связующие К-1 и К-П с максимальной рабочей температурой соответственно 177 и 232 °С (табл. 156). В качестве армирующего материала использовалось углеродное волокно AS-4. Результаты испытаний однонаправленных углепластиков приведены в табл. 157. Воздействие внешней среды оценивалось по снижению прочности при сдвиге, определяемой прн испытании на изгиб коротких балок. Наибольшее снижение прочности (~14 %) получено после выдержки в воде при 71 °С в течение 336 ч; при этом максимальное влагосодержание в углепластике AS-4/K-I составляло 0,28 %.
...
Теплозащитные композиционные материалы для летательных аппаратов многократного использования изготовляют нз тугоплавких волокон (химически чистого кремния, алюмоборо-силикатных волокон); они обладают сильной анизотропией теплофизиче-скнх характеристик в плоскости формования и перпендикулярных к ней. Низкая теплопроводность материала по нормали к плоскости формования обеспечивается преимущественной ориентацией волокон при формовании.
...
Плотность КМ, его прочностные и теплофизические характеристики определяются относительным объемным содержанием волокон. Состав и свойства теплозащитных КМ приведены в табл. 158.
...
Эффективность теплозащитного материала повышается прн нанесении тонкого покрытия из стекла специального состава, служащего радиационным экраном и обеспечивающего отвод (до 80 %) теплового потока.
...
Низкая прочность материала и малый коэффициент линейного расширения вызывают необходимость обеспечения термической совместимости теплозащитного КМ и защищаемой конструкции или изоляции КМ от деформируемой поверхности путем введения компенсирующих прокладок.
...

Конструкционные материалы: Справочник
Основы металлографии и пластической деформации стали
Оборудование для контактной сварки постоянным током
Справочник конструктора металлических конструкций

"Сварка-ЛИБ" - Техническая библиотека сварщика | Сварка, термообработка, материалы, металлы и сплавы

admin

Конструкционные материалы: Справочник