Композиция содержащая

ности, рассчитанный по правилу смеси, хорошо совпадает с экспериментальными данными только для композиций, содержащих волокна с очень стабильными значениями прочности, такими как волокна вольфрама или высокопрочные стальные волокна. Для большинства же композиционных материалов и особенно для композиций, упрочненных борными волокнами, экспериментальные значения прочности плохо совпадают с данными, полученными расчетом по правилу смеси. Разница в свойствах обусловлена главным образом неоднородностью прочности борных волокон, а также некоторыми другими факторами, не учитываемыми моделью правила смеси. Неоднородность прочности борных волокон, являющаяся следствием наличия локальных дефектов в волокне, приводит к тому, что прочность пучка волокон ав оказывается существенно ниже средних значений прочности моноволокон.

-Механические свойства эвтектических композиций, упрочненных волокнами, изображены в координатах Ларсена — Миллера на рис. 28. Для сравнения приведены кривые для двух жаропрочных никелевых сплавов, полученных методом направленной кристаллизации — MARM-200 и TRW-NASA. Жаропрочные сплавы на никелевой основе имеют преимущества при более низких температурах, что соответствует параметрам Ларсена — Миллера менее 46-Ю3. Выше этой величины эвтектика Ni3Ta — NisAl и некоторые сплавы, упрочненные карбидами, обладающие большим сопротивлением разрушению, чем жаропрочные никелевые сплавы. При напряжении 345 МН/м2 температура, при которой наступает разрушение при выдержке 1000 ч, будет равна 890 и 865° С для эвтектики Ni3Ta — Ni3Al и жаропрочных сплавов соответственно. Кобальтовый сплав, упрочненный ^карбидом

в условиях малоцикловой усталости разрушение эвтектики контролируется разрушением пластинок Ni3Nb впереди фронта развития трещин, тогда как при низких напряжениях сопротивление высокоцикловой усталости контролируется свойствами матрицы. Эта работа позволяет предположить, что аналогичное поведение можно ожидать в других эвтектических композиционных системах. Пределы выносливости ряда эвтектических композиций, упрочненных волокнами или пластинками, приведены в табл. 2. Для сравнения в таблицу включены сплав Udimet 700 и направленно

Рис. 2. Влияние толщины покрытия на максимально возможное объемное наполнение композиций, упрочненных нитевидными кристаллами различного диаметра [33]

Исследование на модельной системе было проведено Петрасе-ком и Уитоном [18] с целью изучения влияния легирующих элементов на механические свойства и микроструктуру композиционных материалов, упрочненных металлическими волокнами. Двой-^ ные медные сплавы использовали в качестве матрицы для композиций с волокнами вольфрама. Легирующие элементы выбирались таким образом, чтобы получаемые двойные медные сплавы позволили выявить влияние отдельных элементов на взаимодействие матрицы с волокном. Данные, полученные для растворимых элементов в модельной системе, могут быть связаны с поведением этих элементов в жаропрочных сплавах. Эти данные служат основой для модифицирования состава жаропрочного сплава матрицы с тем, чтобы контролировать взаимодействие между матрицей и волокном.

Пропитка пучков вольфрамовых волокон жидкими двойными медными сплавами осуществлялась в условиях, идентичных используемым ранее для композиций с матрицей из чистой меди. Содержание легирующего элемента каждого двойного медного сплава было ограничено количеством, которое позволило обеспечить температуру плавления, равную 1150° С или ниже, чтобы произвести пропитку при 1200° С. Сравнивалось влияние легирующих элементов на свойства композиций, упрочненных волокнами вольфрама, и системы, образованной взаимно нерастворимыми компонентами (в случае матрицы из чистой меди). В качестве легирующих элементов изучались алюминий, хром, кобальт, ниобий, никель и титан.

Для достижения желаемой совместимости между матрицей и волокном может быть использовано несколько подходов. Они включают контроль состава матрицы, содержания примесей, размера волокна, диффузионных барьеров, условий производства композиций. Как указывалось ранее, относительно влияния добавляемых легирующих элементов к меди [18], некоторые добавки оказались более вредными, чем другие. Правильному выбору состава жаропрочного сплава должен помочь контроль взаимодействия между волокном и матрицей. Изменение свойств композиционного материала в зависимости от состава матрицы отметили Баски [2] и Дин [4]. В этих исследованиях несколько стандартных жаропрочных сплавов использовали в качестве матрицы для композиций, упрочненных тугоплавкой проволокой. Было найдено, что применением матриц, специально разработанных для улучшения совместимости с тугоплавкой проволокой, можно повысить

свойства композиции. Это продемонстрировано в работе Петрасека и др. [20], в которой было изготовлено четыре матричных сплава для композиций, упрочненных тугоплавкой проволокой. Для контроля взаимодействия в этом исследовании использовано несколько путей.

(140 кгс/мм2). Ниобиевые спла- ' вы с более низкой плотностью, такие, как FS85, AS30 и В88 изготовляются в виде проволоки. Абсолютные величины длительной прочности для этих проволок меньше, чем для проволоки из лучшего вольфрамового сплава. Однако из-за более низкой плотности ниобия удельная прочность является более благоприятной. Удельная длительная прочность ниобиевой проволоки В88 при 1100° С за 100 ч в 1,5 раза выше, чем у вольфрамовых нитей для ламп накаливания. Наличие таких высокопрочных волокон позволяет создавать композиционные материалы с улучшенной прочностью. Ожидается дальнейшее повышение прочности проволоки. Размер волокна является другим переменным фактором, с помощью которого можно увеличить длительную прочность композиционного материала. Поскольку взаимодействие матрицы с волокном служит основной причиной снижения свойств и так как степень потери свойств для композиций, упрочненных тугоплавкой проволокой, связана с глубиной зоны взаимодействия в волокне, прочность композиции может быть повышена путем увеличения площади сердцевины волокна, где отсутствует взаимодействие. Как показано на рис. 11, глубина зоны взаимодействия по существу одинакова как для волокон меньшего диаметра, так и волокон большего диаметра. Однако процент площади, где отсутствует взаимодействие компонентов, значительно больше для волокна с большим диаметром. В то же время волокно с меньшим диаметром имеет более высокую длительную прочность по сравнению с волокном большего диаметра. Таким образом, оба эффекта должны уравновесить друг друга. Для кратковременной службы, при которой глубина зоны взаимодействия очень мала, использование волокон малого диаметра обусловливает повышенную прочность композиций; для более продолжительного времени, предпочтительнее использовать волокна большего диаметра. Специфические условия протекания процессов взаимодействия нитей — из вольфрама 218 указывают на то, что лучшие свойства для работы при 1090° С и выдержках 100 и 1000 ч обеспечиваются использованием волокон с диаметром 0,38 мм. При выборе волокон необходимо учитывать, что прочность зависит от их размера и толщины реакционной зоны.

риала на основе вольфрамовых волокон. Для никелевого жаропрочного сплава, упрочненного нитями вольфрама, снижение длительной прочности за 100 ч при 1090° С составляло только 10%. Наиболее высокие значения длительной прочности при 1090° С для композиций из металлической матрицы и волокон были получены в случае использования указанного выше метода изготовления. Хотя процесс, состоящий из шликерного литья с последующим спеканием и горячим прессованием, показал хорошие результаты для одноосно упрочненных образцов, он не является идеальным методом изготовления деталей. Большинство областей применения требует создания композиционных материалов с некоторым количеством перекрещивающихся волокон, что нелегко осуществлять при шликерном литье.

Методы изготовления композиций из жаропрочных сплавов, упрочненных проволокой из тугоплавкого сплава, в основном сходны с методами, используемыми для получения других композиций с металлическими матрицами. Отличительная особенность таких композиций из жаропрочных сплавов состоит в том, что волокно обладает значительно большей пластичностью и требуются более высокие температуры для жаропрочной матрицы. Создание монослойных лент, диффузионное соединение, плазменное напыление и соединение прокаткой — все эти методы применимы для систем жаропрочный сплав — тугоплавкая проволока.

Заготовка имела толщину 0,9 мм и была получена многократно чередующейся намоткой проволоки на плоскую охлаждаемую оправку и плазменным напылением на ее поверхность алюминия. После отжига, проведенного после прокатки, композиция, содержащая 37 об.% проволоки, с прочностью 385 кгс/мм2, имела прочность в направлении укладки волоки 122 кгс/мм2. Процесс холодной прокатки со степенью деформации 1—2% применяли для композиций алюминий — стальная проволока, полученных методом диффузионной сварки под давлением [159, 179]. Предел прочности этих композиций после прокатки состовлял 120 — 140 кгс/мм2.

Более высокую нагрузочную способность имеют материалы, наполненные смесью бронзовой пудры и формиата или салицилата меди. Композиция, содержащая 20 мае. ч. бронзовой пудры и 5 мае. ч. формиата меди, при смазке глицерином имеет стабильный коэффициент трения (0,012—0,013) в диапазоне нагрузок 1—16 МПа [1 ]. Указанные композиции применяют для покрытия изношенных тормозных гидроцилиндров автомобилей, а также внутренней поверхности насосно-компрессорных труб нефтяных скважин, эксплуатируемых со штанговыми насосами.

Н— композиция, содержащая поры вместо наполнителя

В сравнительных испытаниях горючести композиций, содержащих диоктилфосфат и трикрезилфосфат, применяемых в качестве пластификатора полихлорвинила, фирма Monsanto Chemical Co. определяла, которая из композиций, содержащих эти пластификаторы, продолжает гореть после удаления огня и в течение скольких секунд продолжается горение. В этих испытаниях композиция, содержащая трикрезилфосфат, после удаления огня перестала гореть, так как воспламеняется «е полихлорвинил, а только пластификатор. Композиция же, содержащая 35% диоктилфталата, продолжала после удаления огня гореть в течение 65 сек., а композиция, содержащая 50% диоктилфталата, — 107 сек.

В j_121j (*Коргонг) для тех же водных сред заявлена композиция, содержащая фосфорный эфир алканоламина и одного из следующих соединений: фосфат, фосфонат, низкомолекулярный полимер. В качестве фосфорного эфира алканоламина берут фосфорный эфир моно-, да-, триэтаноламина.

Было найдено, что композиция, содержащая смесь водорастворимых метасиликата и нитрата с общей концентрацией этих анионов 750—10000 мг/л, обнаруживает продолжительный синергетический эффект и является хорошим ингибитором питтингообразования и общей коррозии, но при условии, что эффективная концентрация метасиликата и нитрата такова, что отношение общей концентрации анионов к отношению ( SiO" )/[ ( SiO," ) + ( NOJ ) J, как показано на рис. I.3, будет снижаться в заштрихованной области. Как видно, в заштрихованной области отсутствует питтингообразование алюминия в присутствии метасиликатнитратного ингибитора. Пунктирная кривая, ограничивающая заштрихованную область, показывает наружную границу безопасной области, в которой нет питтинга. Область между пунктирной и сплошной линиями является крайней, в которой может наблюдаться питтингообразование. Ниже сплошной линии расположена область интенсивного питтингообразования. Таким образом, относительно широкий интервал общей концентрации анионов и относительной концентрации метасиликата к общей анионной

Разработано большое количество антиобрастающих реагентов токсичных для вредных морских организмов. Однако большинство из этих материалов сильно токсичны по отношению и к другим организмам, и, кроме того, выщелачиваются из покрытия, в котором они применяются. Вследствие этого покрытие через некоторое время становится неэффективным от обрастания. Часто композиция, содержащая эти материалы, применяется ограниченно из-за плохой адгезии, так как после непродолжительного времени это покрытие отслаивается от поверхности.

Для контрольных целей необходимо готовить отдельные растворы, которые дают композицию для покрытия, содержащую в воде 20 г/л хромовой кислоты, 3,33 г/л янтарной кислоты, и 1,67 г/л сукцинамида вместе с достаточным количеством оксида цинка. Для контрольного раствора рН 3,3. Наряду с приготовленной также для контрольных целей отдельно в воде готовится другая композиция, содержащая 1,5 г/л выше описанного гетерополисахарида, 1 мл формалина и 1 каплю на литр указанного выше смачивателя.

Контрольная композиция; содержащая гетерополисахарид, смешивается затем с контрольным раствором с хромовой кислотой. Все это смешивается с цинковым порошком L = 15 ("American Smelting and Refining Co"). Порошок цинка добавляется в количестве 150 г/л композиции для окончательного покрытия. Средний размер частиц порошка равен 5,1 мкм, а максимальный ~ 26 мкм, причем около 11 % частиц имеют размеры > 10 мкм. Содержание оксида в порошке цинка составляет ~ 2,9 %. Смесь обеспечивает состав однородного предварительного красочного покрытия, т.е. состав окончательного контрольного покрытия с рН 5,3. Эта композиция, из соображений удобства называемая контрольной композицией хромовая кислота +• гетерополисахарид, хранится в течение 80 сут; она описана подробно в первом примере. После перемешивания ее описанным выше способом с порошком цинка (150 г/л) проверяется рН, которое должно составлять 5,3. Перемешивание необходимо для получения однородной композиции красочного покрытия, для удобства ее называют упрощенной композицией.

Композиция, содержащая цинковую пыль, прлиолсиликат И хромат стронция, предпочтительла, так как дает высокозащитные, устойчивые к ржавчине тонкие покрытия, толщиной 1—5 мкм. Эти покрытия применяются для покрытия сварочных конструкций с повышенной гибкостью.

Эффект почернения имеет место для состава без ингибитора (№ 1). Композиция, содержащая как кремнийалюминат, так и силикат натрия, пок.азывает хороший эффект против потускнения.

Нашли практическое применение водо-спиртовой раствор, в котором растворен нитрит натрия, загуститель и сульфонаты или амины, водо-восковая эмульсия с эмульгатором и ингибитором — аммонийной солью монтановой кислоты, содержащая в качестве пленкообра-' зующего вещества горный воск и парафин, а также водо-маслянай композиция, содержащая эмульгатор и ингибитор (очевидно, суль-фонат), образующая после высыхания полутвердую эластичную пленку [54].