Композиционные и порошковые материалы — страница 12

  • Просмотров 12949
  • Скачиваний 748
  • Размер файла 88
    Кб

поверхно­стей должны быть не менее 0,2 мм. 4. КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ С МЕТАЛЛИЧСКОЙ МАТРИЦЕЙ Рис.5. Схема структуры (а) и армирования непрерывными волокнами (б) композиционных материалов Композиционные материалы состоят из металлической матрицы (чаще Al, Mg, Ni и их сплавы), упрочненной высокопрочным волокнами (волокнистые материалы) или тонкодисперсными тугоплавкими частицами, не растворяющимися в основном металле

(дисперсно-упрочненные материалы). Металлическая матрица связывает волокна (дисперсные частицы) в единое целое. Волокно (дисперсные частицы) плюс связка (матрица), составляющие или иную композицию, получили название композиционные ма­териалы (рис.5). 4.1. Волокнистые композиционные материалы. На рис.5 при­ведены схемы армирования волокнистых композиционных материалов. Композиционные материалы с волокнистым наполни­телем

(упрочнителем) по механизму армирующего действия делят на дискретные, в которых отношение длины волокна к диаметру l/d ≈ 10÷103, и с непрерывным волокном, в которых l/d = ∞. Дискретные волокна располагаются в матрице хаотично. Диаметр волокон от долей до сотен микрометров. Чем больше отношение длины к диаметру волокна, тем выше степень упрочнения. Часто композиционный материал представляет собой слоистую структуру, в которой

каждый слой армирован большим числом параллельных непрерывных волокон. Каждый слой можно армировать также непрерывными волокнами, сотканными в ткань, которая представляет собой исходную форму, по ширине и длине соответствующую конечному материалу. Нередко волокна сплетают в трехмерные структуры. Композиционные материалы отличаются от обычных сплавов более высокими значениями временного сопротивления и предела

выносливости (на 50–100 %), модуля упругости, коэффициента жесткости (Е/γ) и пониженной склонностью к трещинообразованию. Применение композиционных материалов повышает жесткость конструкции при одновременном снижении ее металлоемкости. Таблица1. Механические свойства композиционных материалов на металлической основе Материал σВ σ-1 Е, ГПа σВ/γ Е/γ МПа Бор–алюминий (ВКА–1А) 1300 600 220 500 84,6 Бор–магний (ВКМ–1) 1300 500 220 590 100

Алюминий–углерод (ВКУ–1) 900 300 220 450 100 Алюминий–сталь (КАС–1А) 1700 350 110 370 24,40 Никель–вольфрам (ВКН–1) 700 150 – – – Прочность композиционных (волокнистых) материалов опреде­ляется свойствами волокон; матрица в основном должна пере­распределять напряжения между армирующими элементами. Поэтому прочность и модуль упругости волокон должны быть зна­чительно больше, чем прочность и модуль упругости матрицы. Жесткие армирующие волокна