Армирующие материалы и их свойства
С целью упрочнения КМприменяют высокопрочную проволоку из стали, молибдена, вольфрама и других металлов и их сплавов; волокна из бора, углерода, стекла, а также монокристаллы из оксидов, нитридов алюминия, кремния и других соединений. В таблице 5.1. приведены свойства проволок, волокон и нитевидных кристалловдля армирования композиционных материалов. Таблица 5.1. Свойства волокон, проволоки и нитевидных кристаллов для армирования композиционных материалов
Проволоки– наиболее экономичный и доступный армирующий материал. Стальные и бериллиевые приволокиприменяют в композиционных материалах, эксплуатируемых при низких и умеренных температурах, а вольфрамовые и молибденовые – при умеренных и высоких. В настоящее время для упрочнения композиционных материалов используют проволочные волокна из сталей аустенитного, аустенитно-мартенситного и мартенситного классов. Волочение проволок из сталей аустенитного класса (XI8H9, X18Н10Т и др.) проводятс обжатиями более 92%, что резко увеличивает их прочность и значительно снижает пластичность. Такие повышенные обжатия в процессе изготовления проволок с аустенитной структурой выполняют при окончательном волочении. При производстве проволок с мартенситной структурой величина единичных обжатий обычно ниже и определяется температурой в зоне деформации. Заданная температура и соответствующая степень пластической деформации обеспечивают протекание и завершение γ→α – превращения в процессе волочения на окончательный размер. Для увеличения эффективностипроцесса превращения нестабильного аустенита в мартенсит заготовки охлаждают до отрицательных температур. Прочность проволоки с мартенситной структурой превышает прочность проволок с аустенитной структурой на 46 – 50%. Из сталей 30X13, X17Н2, 13Х14Н3ФА мартенситного класса получают высокопрочные проволоки закалкой с температур 950–1000 °С воду или масло и отпуском. Так, проволока из стали 30X13 после закалки и отпуска, при 200 °С имеет прочность 2000 МПа. Разупрочнение проволок из сталей аустенитногои мартенситного классов происходит после выдержки при 380 – 400 °С. Сталь аустенитно-мартенситного класса 20Х15Н5АМ3 сохраняет прочностные свойства до 480 – 500 °С. Эта сталь упрочняется в большей степени после холодноговолочения с суммарным обжатием(80%) и промеpжуточными отжигами при 450 °С,чем стали аустенитного класса. После такой обработки проволока из стали 20ХНН5АМ3 имеет прочность до 3200 МПа. Прочность проволок зависит от диаметра и возрастает с его уменьшением. Проволоки из вольфрама и молибдена. Высокопрочные проволоки из вольфрама и молибдена и их сплавов изготавливают методами порошковой металлургии с последующим волочением. В качестве присадок, обеспечивающих требуемый уровень прочностных свойств, при производстве вольфрамовых проволок используют оксиды ThO2, SiO2, La2O3 и др. Волочению подвергают штабики диаметром 2,75 мм, полученные прессованием в стальных формах при давлении 4 – 6 тс/см2 на гидравлических прессах и последующего спекания при температурах до 3000°С. Температура волочения на начальных стадиях деформирования составляет 1000 °С и постепенно снижается до 400 – 600 °Сна заключительных стадиях. В процессе изготовления вольфрамовую проволоку подвергают нескольким промежуточным отжигам. Первый проводит при 800 °С в газовой печи при диаметре проволоки 0,5 мм, с тем чтобы придать поверхности некоторую шероховатость и увеличить смачиваемость ее смазкой. Последующие промежуточные отжиги проводят при 600—750°Ссодновременным волочением проволоки через фильеры с диаметром 0,3; 0,12 и 0,05 мм. Свойства вольфрамовых проволок диаметром 0,5 мм различных марок при температурах 1000—1200°С приведены в табл. 5.2 Таблица 5.2. Свойства вольфрамовых проволок диаметром 0,5 мм марок ВА (W с присадками SiO2 и Al), ВТ-15 (W с присадками 2% ThO2), ВР-20 (сплав W с 20% Re)
Проволока из вольфрамо-рениевого сплава до 1100 °С имеет более высокую длительную прочность. Однако при 1200°С длительная прочность проволоки ВТ-15, содержащей добавку диоксида тория, превосходит длительную прочность проволоки ВР-20. Диоксид тория стабилизирует структуру вольфрама и повышает температуру рекристаллизации. Высокие прочностные свойства проволок из вольфрама, молибдена, тантала сохраняются до 1200 – 1500 °С. Молибденовую проволоку получают по такой же технологии, как и вольфрамовую. Молибден, отличающийся от вольфрама повышенной пластичностью, обрабатывают при более низких температурах (на 100 – 200 °С), чем вольфрам. Так, молибден без присадок может деформироваться с диаметра 0,3 до 0,02 мм без нагрева. Вольфрамовую и молибденовую проволоку целесообразно применять для армирования жаропрочных композиционных материалов. Бериллиевая проволока. Бериллии обладает малой плотностью (1850 кг/м3) и в сочетании с большой прочностью и модулем упругости Юнга обеспечивает наиболее высокие значения удельных характеристик:прочности и жесткости. Волочение бериллиевой проволоки ведут с подогревом до 400 – 480 °С. При этих температурах пластичность бериллия высокая и близка кпластичности малоуглеродистых сталей. Волочение бериллия осуществляют в металлической оболочке из пластичного металла (никеля). После волочения оболочку удаляют стравливанием покрытия и выполняют сглаживание поверхности проволоки электрохимической полировкой. В качестве оболочки может использоваться и материал матрицы композиции, что исключает операции электрохимического травления и полирования. Так, бериллиевая проволока диаметром 1,8 мм имеет при растяжении σв= 1129 МПамодуль упругости E=320·10-3 МПа, что соответствует удельным прочности (60 км) и жесткости (17300 км). В сильнодеформированном состоянии бериллиевая проволока имеет высокую температуру рекристаллизации (700 °С). К недостаткам, препятствующим использованию бериллиевой проволоки в композиционных материалах, относят его низкую пластичность (δ=1–2%). Бериллиевую приволоку чаще применяют для упрочнения матриц с малой плотностью — алюминиевой, магниевой или титановой.
Популярное: Как выбрать специалиста по управлению гостиницей: Понятно, что управление гостиницей невозможно без специальных знаний. Соответственно, важна квалификация... Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной... Почему стероиды повышают давление?: Основных причин три... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (278)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |