Материала полученного

В работе [43] для некоторых пространственно-армированных многонаправленных волокнистых композиционных материалов установлен диапазон 0,75
в табл. 3.11, следует также выделить схему 2 с четырьмя направлениями армирования вдоль диагоналей куба. Свойства материала, полученные при армировании по этой схеме, как видно из диаграмм на рис. 3.14, имеют следующие отличительные особенности. Модуль сдвига в главных плоскостях кубической симметрии существенно выше, чем модуль материалов со всеми остальными схемами армирования. Модуль Юнга вдоль направления волокон также выше, чем у остальных материалов, кроме трехнаправленного. Повышенное значение коэффициента Пуассона позволяет отнести этот композиционный материал к материалам со слабой сжимаемостью. Учитывая также, что рассматриваемый материал отличается от ортогонально-армированного трехнаправленного одним добавочным направлением волокон (технологически это не так сложно по сравнению с другими схемами), то преимущества в создании и перспективности его использования становятся очевидными.

Сведение трехмерноармированной среды к однонаправленно-армирован-ной. Суть третьего подхода заключается в том, что арматура материала, уложенная в двух направлениях, усредняется со связующим в макроскопически однородную анизотропную матрицу, упругие характеристики которой определяют по расчетным зависимостям для ортогонально-армированного материала. Расчет упругих констант последнего подробно изложен в работе [49]. Анизотропная матрица представляется пронизанной волокнами третьего направления. Выражен ния для расчета упругих констант трехмерноармированного композиционного материала, полученные на основе подхода работы [49], приведены в табл. 5.2. Верхние индексы в скобках при упругих постоянных обозначают направление укладки арматуры, нижние — компоненты матрицы податливости.

Методически указанная задача может решаться несколькими способами, два из которых как наиболее перспективные рассматриваются ниже. Первый из них — это метод дробных деформаций, согласно .которому деформация набирается в несколько проходов путем волочения или прокатки. Метод сводится фактически к последовательному •испытанию образцов из проволоки или соответственно листа после разного числа проходов. Параллельно на этих же образцах можно изучать и структуру деформированного материала. Полученные кривые нагружения отдельных образцов могут быть затем сведены на •основе принципа аддитивности истинных деформаций в единую кривую в координатах S — е, которая перекрывает весь пройденный за несколько проходов интервал деформации. Возможности данного метода и обширность получаемой полезной информации наглядно иллюстрируют результаты работы Лэнгфорда и Коэна [299] по дробной деформации (волочением) чистого железа (0,007 % (мае.) С) при комнатной температуре. Достигнутая суммарная деформация железной проволоки составила е = 7,4, что соответствует изменению диаметра проволоки от 8 мм до 0,2 мм, или вытяжке Я, = 1600.

* Эффективными или усредненными модулями называют упругие характеристики композиционного материала, полученные усреднением свойств компонентов по одной из теорий армированных сред, см., например, Болотин В. В., Гольденблат И. И., Смирнов А. Ф. Строительная механика. Изд. 2-е М., Стройиздат, 1972. 191 с; Ван Фо Фы Г. А. Композитные материалы волокнистого строения. Под ред. И. Н. Францевича. Киев, «Наукова думка», 1970. 404 с.; Упрочнение металлов волокнами. М., «Наук», 1973. 206 с. Авт.: В. С. Иванова, И. М. Копьев, Л. Р. Ботвина, Т. Д. Шермергор. (Прим. ред. пер.).

Рэтлифф 'и Пауэлл [35] исследовали взаимодействие карбида кремния в виде таблеток или дисков с нелегированным титаном и сплавом TJ-6A1-4V в интервале температур 1273—1473 К. Поскольку данное исследование проведено при температурах, превышающих температуры изготовления и эксплуатации композитного материала, полученные результаты не могут быть использованы непосредственно. Однако в этой работе наблюдались интересные эффекты, которые представляются важными для объяснения некоторых фактов.

Отмеченное обстоятельство дает возможность использовать для расчетной оценки кривые малоцикловой прочности материала, полученные при жестком нагружении. На рис. 3.3.11 приведены экспериментальные данные. Характерно, что независимо от типа материала и зон сварного соединения данные по долговечности образцов при жестком нагружении образуют единую полосу разброса.

Создание сжимающих остаточных напряжений. Остаточные напряжения в поверхностном слое материала, полученные путем пластической деформации, оказывают положительную роль в повышении стойкости против МКК- В этом случае даже под действием больших действующих растягивающих напряжений при работе изделия не будет ускорения МКК- Кроме того, дробление зерен при деформации и нарушение непрерывности их границ создает в случае развития МКК препятствие для проникновения разрушения в глубь материала. Поверхностное пластическое деформирование производится после отпуска.

T™X, вычисленные по формуле (2.23), приведены в табл. 2.3. Там же для сопоставления указаны значения характеристик прочности при сдвиге в плоскости армирующего материала, полученные при испытаниях на срез и кручение.

В работе [43] для некоторых пространственно-армированных многонаправленных волокнистых композиционных материалов установлен диапазон 0,75
в табл. 3.11, следует также выделить схему 2 с четырьмя направлениями армирования вдоль диагоналей куба. Свойства материала, полученные при армировании по этой схеме, как видно из диаграмм на рис. 3.14, имеют следующие отличительные особенности. Модуль сдвига в главных плоскостях кубической симметрии существенно выше, чем модуль материалов со всеми остальными схемами армирования. Модуль Юнга вдоль направления волокон также выше, чем у остальных материалов, кроме трехнаправленного. Повышенное значение коэффициента Пуассона позволяет отнести этот композиционный материал к материалам со слабой сжимаемостью. Учитывая также, что рассматриваемый материал отличается от ортогонально-армированного трехнаправленного одним добавочным направлением волокон (технологически это не так сложно по сравнению с другими схемами), то преимущества в создании и перспективности его использования становятся очевидными.

лических разрывов, которые возникают при частом включении больших токов и сопровождаются резким увеличением степени обгорания. Особый интерес представляет зависимость удельного обгорания от содержания CdO. Изменение степени обгорания, полученное при токе! 30 ка от конденсаторной батареи, приведено на рис. 170. Минимальная степень обгорания для материала, полученного путем внутреннего окисления, наблюдается при 13 вес.% CdO, а для материала, полученного спеканием и подвергнутого деформации, — при 18 вес % CdO. При со-„ держании более 15% CdO в материале, полученном методом внутреннего окисления, даже при повышенных дав-

ются от условий равномерного обогрева, поэтому значения температуры ^н.к, полученные лри равномерном и неравномерном обогре-" ве, могут значительно отличаться друг от друга. Однако объем экспериментального материала, полученного при исследовании яв-. ления возникновения развитого поверхностного-кипения в условиях неравномерного обогрева, еще недостаточен для 'более широких обобщений.;

Для материала, полученного при 450 °С, глубина диффузионного проникания была меньше, а средняя прочность сцепления на границе раздела ниже (благодаря наличию пор). Каждое из этих обстоятельств могло бы увеличить долговечность композита, но другие данные о влиянии на усталостную долговечность одной только глубины диффузионного слоя (рис. 17) говорят о том, что поры (механические поверхности раздела) оказывали, вероятно, доминирующее воздействие. Возросшая после 16 ч выдержки при 475 °С взаимодиффузия (X = 10"5 см, табл. V) может снизить среднюю долговечность композита (рис. 17), хотя эффект этот выражен нерезко.

Анализ экспериментального материала, полученного на сталях ферритного, перлитного и аустенитного классов, и никелевых сплавах показал, что если величина пластической деформации, накопленной до агонийной стадии разрушения, >2%, то длительная прочность образцов с кольцевыми подрезами средней жесткости (теоретический коэффициент концентрации напряжений Л"т=4%) не ниже соответствующей прочности гладких образцов — материал не чувствителен к надрезу. Следовательно, в условиях дли-

Систематические исследования с помощью разработанных методов позволили установить, что качественная картина, механизм и закономерности изнашивания, а также критерии износостойкости в условиях удара лринципиально отличаются от соответствующих характеристик изнашивания при скольжении и качении. Анализ большого экспериментального материала, полученного с помощью разработанных методов испытания на изнашивание, дает основание рассматривать изнашивание, вызванное ударом, как самостоятельный вид, не .нашедший отражения в известных классификациях.

Магний — борное волокно. Композиция магний—борное волокно является едва ли не единственной композицией на основе магния, получаемой методом диффузионной сварки под давлением. Исследование влияния технологических параметров изготовления материала на его свойства было проведено авторами работы [122]. Результаты исследования свойств композиций, полученных при температурах от 350 до 600° С, давлениях от 350 до 1400 кгс/мм2 и выдержке в течение 1 ч, позволили установить оптимальные условия получения композиционного материала Mg—В: температура диффузионной сварки 525° С и давление 700 кгс/см2. Свойства композиционного материала, полученного по этому режиму, представлены в табл. 29. Для сравнения в этой же таблице приведены свойства композиции близкой по составу, но полученной не по оптимальному режиму.

Методом прессования изготовляли композиционный материал на основе алюминия, упрочненного нитевидными кристаллами карбида кремния [2021. В качестве матрицы применяли алюминиевый сплав AlMgSil (0,6—1,4% Mg; 0,6-4,6% Si; 0—1,0% Mn; 0—0,3% Cr; до 0,1% Си; до 0,5% Fe; до 0,2% Ti; до 0,2% Zn) и нитевидные кристаллы р — SiC. Заготовки под прессование получали методом пропитки. Количество нитевидных кристаллов в заготовках с хаотически расположенными кристаллами составляло 15—20 об. %, а в заготовках с ориентированными кристаллами достигало 25 об.%. Прессование осуществлялось на лабораторном прессе с обогреваемыми стальными матрицами. Температура матриц при прессовании изменялась от 450 до 630° С. Наиболее высокие свойства композиционного материала были получены при прессовании заготовок с предварительно ориентированными нитевидными кристаллами. После прессования такие заготовки, содержащие 23 об.% нитевидных кристаллов карбида кремния, имели предел прочности 38—44 кгс/мм2. Последующая термическая обработка повышала их прочность до 53—61 кгс/мм2. Анализируя результаты исследования механических свойств композиционного материала алюминиевый сплав AlMgSil —нитевидные кристаллы карбида кремния, полученного методом пропитки под давлением и прессованием, следует сделать вывод о том, что даже при прессовании заготовки с предварительно ориентированными нитевидными кристаллами определенная часть нитевидных кристаллов разрушается. Об этом свидетельствует значительно более высокий уровень прочности композиционного материала, полученного методом пропитки достигающий после термической обработки 80 кгс/мм2.

При использовании заряда 1,5 г/см2 хотя и была получена хорошая связь (по микроструктуре), но прочность материала была несколько ниже, вероятно, вследствие некоторой разориентации волокон. Несколько образцов были изготовлены сваркой в атмосфере воздуха. Заметной разницы в прочностных свойствах по сравнению с образцами, полученными в вакууме, не установлено. Максимальная прочность материала, полученного по оптимальному режиму, составила 75 кгс/мм2.

Собственно композиционный материал получали в результате горячего прессования покрытых и уложенных в форму ориентированных в одном направлении волокон. Режимы прессования: температура 1125° С, давление 245 кгс/сма, время 3—5 мин. Были получены пластины размером 25x3x1,5 мм с содержанием 45 об. % волокон, с плотностью, близкой к расчетной (5,78 г/см3). Исследование свойств углеродных волокон показало, что в процессе электролиза волокна существенно не разупрочнялись. Однако в процессе изготовления композиционного материала методом горячего прессования при температуре 1050° С прочность волокна снижалась с 174 до 122 кгс/мма. Прочность материала, полученного таким образом, составляла 54,4 кгс/мм2 (при 20° С) и 24,5 кгс/мм2 (при 1050° С).

(см. рис. 105); этот разброс отмечается также в результатах для различных направлений в деформированном материале. В общем, при испытании материала в поперечном направлении (образцы типа ПД) напряжение текучести выше и значение вязкости разрушения ниже, чем при испытании материала в долевом направлении. В зависимости от ориентации образца в значениях KiKp имеется •большой разброс, что, вероятно, является следствием значительной зависимости от текстуры, развиваемой в процессе деформирования. Для поковок и прессовок преимущественная ориентация, вероятно, не так заметна, как для плит, поэтому величина KiKf мало изменяется с ориентацией образца. Поведение материала, полученного прокаткой, будет зависеть от характеристик процесса прокатки, например от температуры начала и конца прокатки, от степени обжатия, наличия или отсутствия поперечной прокатки и т. д.

В установке использовалась стадиальная двухэлектродная рабочая камера 319УС (рис.6.3). Корпус камеры, выполненный из полиэтиленовых пластин, состоит из трех отсеков: загрузочного и двух рабочих. Днище камеры выполнено из нержавеющей стали и в нижней части образует воронку, которая через резино-тканевый шланг соединяется с контейнером-сборником готового продукта, который футерован резиной. В состав рабочей камеры входят заземленный электрод-классификатор и промежуточные сита, предназначенные для отсева продукта -5 мм из исходного материала и материала, полученного после первой стадии дробления. В центре заземленных электродов-классификаторов закреплен сменный отбойник из эрозионно