Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника
Посмотреть оригинал

Дисперсно-упрочненные композиционные материалы.

В отличие от волокнистых композиционных материалов в дисперсно-упрочненных композиционных материалах матрица является основным элементом, несущим нагрузку, а дисперсные частицы тормозят движение в ней дислокаций. Высокая прочность достигается при размере частиц 10—500 нм при среднем расстоянии между ними 100—500 нм и равномерном распределении их в матрице. Прочность и жаропрочность в зависимости от объемного содержания упрочняющих фаз не подчиняются закону аддитивности. Оптимальное содержание второй фазы для различных металлов неодинаково, но обычно не превышает 5—10об.%.

Использование в качестве упрочняющих фаз стабильных тугоплавких соединений (оксиды тория, гафния, иттрия, сложные соединения оксидов и редкоземельных металлов), нерастворяю- щихся в матричном металле, позволяет сохранить высокую прочность материала до 0,9—0,95 Тпл. В связи с этим такие материалы чаще применяют как жаропрочные. Дисперсно-упрочненные композиционные материалы могут быть получены на основе большинства применяемых в технике металлов и сплавов.

Наиболее широко используют сплавы на основе алюминия — САП (спеченный алюминиевый порошок). САП состоит из алюминия и дисперсных чешуек А1а03. Частицы А1203 эффективно тормозят движение дислокаций и тем самым повышают прочность сплава. Содержание А1а08 в САП колеблется от 6—9 % (САП-1) и до 13—18 % (САП-3). С увеличением содержания А1а08 ав повышается от 300 для САП-1 до 400 МПа для САП-3, а относительное удлинение соответственно снижается с 8 до 3 %. Плотность этих материалов равна плотности алюминия, они не уступают ему по коррозионной стойкости и даже могут заменять титан и коррозионно-стойкие стали при работе в интервале температур 250— 500 °С. По длительной прочности они превосходят деформируемые алюминиевые сплавы. Длительная прочность а100 для сплавов САП-1 и САП-2 при 500 °С составляет 45—55 МПа.

Большие перспективы у никелевых дисперсно-упрочненных материалов. Наиболее высокую жаропрочность имеют сплавы на основе никеля с 2—3 об. % двуоксида тория или двуоксида гафния. Матрица этих сплавов обычно ^-твердый раствор Ni + + 20 % Сг, Ni -Ь 15 % Mo, Ni + 20 % Сг и Мо. Широкое применение получили сплавы ВДУ-1 (никель, упрочненный двуокисью тория), ВДУ-2 (никель, упрочненный двуокисью гафния) и ВД-3 (матрица Ni -К 20 % Сг, упрочненная окисью тория). Эти сплавы обладают высокой жаропрочностью. При температуре 1200 °С сплав ВДУ-1 имеет а1оо ^ 75 МПа и а1000 ^ 65 МПа, сплав ВД-3 — а100 ^ 65 МПа. Дисперсно-упрочненные композиционные материалы, так же как волокнистые, стойки к разупрочнению с повышением температуры и длительности выдержки при данной температуре (см. рис. 198).

Области применения композиционных материалов не ограничены. Они применяются в авиации для высоконагруженных деталей самолетов (обшивки, лонжеронов, нервюр, панелей и т. д.) и двигателей (лопаток компрессора и турбины и т. д.), в космической технике для узлов силовых конструкций аппаратов, подвергающихся нагреву, для элементов жесткости, панелей, в автомобилестроении для облегчения кузовов, рессор, рам, панелей кузовов, бамперов и т. д., в горной промышленности (буровой инструмент, детали комбайнов и т. д.), в гражданском строительстве (пролеты мостов, элементы сборных конструкций высотных сооружений и т. д.) и в других областях народного хозяйства.

Применение композиционных материалов обеспечивает новый качественный скачок в увеличении мощности двигателей, энергетических и транспортных установок, уменьшении массы машин и приборов.

Технология получения полуфабрикатов и изделий из композиционных материалов достаточно хорошо отработана.

Вопросы для самопроверки
  • 1. В чем различие механизмов упрочнения композиционных материалов — волокнистых и дисперсно-упрочненных?
  • 2. Укажите примерный уровень прочности и модуля упругости волокон и нитевидных кристаллов нескольких материалов.
  • 3. Сравните показатели прочности, модуль упругости, сопротивления усталости и жаропрочности стандартных сплавов и композиционных материалов.
  • 4. Дайте оценку уровню рабочих температур стандартных никелевых сплавов (с. 310) и композиционных никелевых волокнистых и дисперсно-упрочненных материалов.
  • 5. Какие разновидности волокнистых металлических материалов Вы знаете?
  • 6. Укажите номенклатуру деталей, которые можно изготовить из композиционных материалов.
 
Посмотреть оригинал
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы