Читайте также: |
|
В волокнистых композиционных материалах (ВКМ) упрочнителями служат волокна или нитевидные кристаллы чистых элементов и тугоплавких соединений (В, С, А12О3, SiC и др.), а также проволока из металлов и сплавов (Mo, W, Be, высокопрочная сталь и др.). Диаметры волокон составляют от долей до сотен микрометров. В качестве матриц металлических ВКМ используют металлы: алюминий, магний, титан, никель и сплавы на их основе; для неметаллических ВКМ – полимерные, углеродистые и керамические материалы. Свойства ВКМ в большой степени зависят от схемы армирования, рис. 41.
Рис. 41. Влияние схем армирования на прочность при растяжении эпоксидных углепластиков
При растяжении вдоль волокон прочность материала значительно выше, чем при растяжении в поперечном направлении. Анизотропия свойств не наблюдается при двухосном армировании с взаимно перпендикулярным расположением упрочняющих волокон. Объемная доля упрочнителя может составлять от одного до 90%. При хаотическом расположении волокон не удается получить их содержание более 30%.Низкие значения прочности ижесткости композиционных материалов при растяжении в направлении, перпендикулярном расположению волокон, определяются свойствами матрицы. Большую роль играет матрица в сопротивлении композиционных материалов усталостному разрушению, которое начинается с матрицы.
При изготовлении деталей из композиционных материалов волокна ориентируют так, чтобы с максимальным эффектом использовать их свойства с учетом действующих в конструкции нагрузок. В металлических композиционных материалах прочная связь между волокнами и матрицей создается благодаря их взаимодействию с образованием между ними очень тонкого слоя (1-2 мкм) интерметаллидных фаз. Связь между компонентами в композиционных материалах на неметаллической основе достигается за счет сил адгезии.
Наиболее широкое применение в качестве матрицы ВКМ получил алюминий. Именно алюминий определяет эффективные удельные характеристики композиционных материалов, благодаря которым эти материалы перспективны во многих отраслях новой техники. Свойства ВКМ на алюминиевой основе приведены в табл. 12.
Таблица 12
Свойства одноосно армированных ВКМ с алюминиевой матрицей
Материал | r, т/м3 | sв/(pg), км | sв, МПа (20°С) | E (Е/(rg)×10-3, км | Е, ГПа | s-1, МПа (на базе 107 циклов) |
ВКА-1 ВКУ-1 КАС-1 | 2,65 2,3 4,8 | 45 42 33 |
Композиционный материал ВКА-1 состоит из чередующихся слоев фольги алюминия или алюминиевых сплавов и волокон бора. Для предотвращения взаимодействия фольги с борными волок нами при нагреве в условиях длительной эксплуатации на волокна наносят барьерный слой карбида или нитрида бора толщиной 3-5 мкм..
Армированный углеродными волокнами материал ВКУ-1обладает малой плотностью в сочетании с высокими прочностными свойствами и является перспективным в новых отраслях техники.
Композиционный материал КАС-1 на алюминиевой основе, армированный стальной проволокой, отличается от других ВКМ доступностью и низкой стоимостью армирующего материала, а также лучшей тепло- и электропроводностью. В качестве матрицы в этой композиции используется фольга из алюминия и алюминиевых сплавов. Армирующим элементом служит проволока из аустенитной стали ЭП322 или аустенитно-мартенситной стали ВНС-9 диаметром 0,15 – 0,3 мм.
Дата добавления: 2015-12-07; просмотров: 76 | Нарушение авторских прав