Поверхностно обработанных

Модифицирование — использование специально вводимых в жид кий металл примесей (модификаторов) для получения мелкого зерна по описанному выше механизму. Эти примеси, практически не изменяя химического состава сплава, вызывают при кристаллизации измельчение зерна, и в итоге улучшение механических свойств. Так, при модифицировании магниевых сплавов зерно уменьшается от 200—300 до 10—20 мкм. При литье слитков и фасонных отливок модифицирование чаще проводится введением в расплав добавок, которые образуют тугоплавкие соединения (карбиды, нитриды, оксиды), кристаллизующиеся в первую очередь. Выделяясь в виде мельчайших частиц, эти соединения служат зародышами образующихся при затвердевании кристаллов. При модифицировании алю миниевых сплавов в качестве модификаторов применяют Na, Ti, V, Zr; магниевых сплавов — магнезит, мел, карбиды А1 и Са для стали Al, V, Ti. Бор используют в качестве поверхностно-активного модификатора для некоторых никелевых и железных сплавов, а магний — для чугуна.

1. Смачивать модель (улучшать адгезионную способность), не растворяя и не вступая в химическое соединение с ее компонентами. Введением в суспензию поверхностно-активного вещества в небольших количествах 0,05 - 0,1% ОП-7 или ОП-10 улучшает смачивание моделей.

Для очистки стальных и жаропрочных отливок можно использовать раствор, состоящий из 200 - 250 г щелочи; 50 - 60 г фтористого кальция; 5 - 6% поверхностно-активного вещества ОП-7 (ОП-10) и 1 л воды. Процесс очистки следует проводить при температуре раствора 90 - 95°С.

Минеральные и растительные масла, соединения, входящие в состав животных жиров, и другие жидкости с цепными макромолекулами, в том числе углеводородов полнонасыщенных рядов СпН2п, имеющие неполярные молекулы, образуют на границе с металлической поверхностью пленки с особыми структурами, состоящими из монослоя и отдельных слоев с ориентацией молекул в них перпендикулярно поверхности металла (рис. 2.5). Адсорбция происходит под влиянием поляризации неактивных углеводородистых молекул электрическим полем металлической поверхности. Прочность и устойчивость такой адсорбированной пленки невелики. Однако достаточно в состав масла ввести незначительное количество поверхностно-активного вещества, чтобы образовался адсорбированный монослой поверхностно-активных молекул, способных сообщить расположенным выше слоям определенную ориентацию [32].

Механизм смазочного действия в металлополимерной системе, работающей в условиях граничной смазки, в настоящее время изучен еще недостаточно. Установлено, что на поверхности трения образуется смазывающая пленка, которая удерживается на поверхности полимеров (фторопласт, полиамид, полиэтилен) вследствие электризации поверхностей при трении. Смазочная среда не только адсорбируется на поверхности полимера, в некоторых случаях ее молекулы проникают в аморфные области материала и ослабляют межмолекулярные связи, приводя к поверхностной пластификации полимера. В этом случае коэффициент трения может повышаться до значений, превышающих наблюдаемые при трении без смазочного материала. Для изучения механизма трения в металлополимерных трибосистемах при граничной смазке проводилась оценка активности смазочных сред к полимерам и изучение их влияния на коэффициент трения в парах трения полиэтилен низкого давления (ПЭНД)-сталь 45. Оценка активности смазочной среды осуществлялась по кинетике растекания капли. Капля масла наносилась на поверхность полимера, и по фотографиям измерялся ее диаметр при растекании. Зависимости относительного прироста диаметра капли от времени растекания для вазелинового и авиационного (МС-20) масел приведены на рис. 3.5. На поверхности ГТЭНД вазелиновое масло растекается неограниченно долго, и при этом происходит впитывание масла в материал и набухание последнего. Растекание масла МС-20 на поверхности ГТЭНД наблюдается только до определенного предела, и в дальнейшем площадь капли практически не изменяется. Введение в вазелиновое масло 0,5% по массе стеариновой кислоты ускоряет растекание масла по поверхности, что свидетельствует об увеличении активности масла по отношению к полимеру при введении в него поверхностно-активного вещества.

Повышение активности масла за счет введения поверхностно-активного вещества вызывает уменьшение коэффициента трения и практически не влияет на интенсивность изнашивания при малых удельных нагрузках.

Аналогичный эффект был обнаружен при исследовании процесса деформации меди J90], что свидетельствует об общности физических процессов при различных видах внешнего энергетического воздействия на систему. Установлено также, что эффекты снижения микронапряжений, выхода дислокаций, разупрочнения тонкого поверхностного слоя усиливаются в результате трения модифицированного алюминиевого сплава по полимерному композиционному материалу на основе политетрафторэтилена Это объясняется тем, что продукты трибодеструкции политетрафторэтилена (фторсодержащие радикалы) обладают свойствами поверхностно-активного вещества и усиливают поверхностное пластифицирование металла, улучшая условия трения и снижая износ-сопряженных поверхностей.

С увеличением расстояния от твердой поверхности ориентация молекул поверхностно-активного вещества (ПАВ) нарушается, а затем пропадает. Толщина граничного слоя зависит от строения молекул и внешних условий. Повышение температуры способствует дезориентации молекул и может привести к разрушению пристенного ориентированного слоя смазки.

Наиболее интересные результаты были получены при использовании комбинированных ингибиторов — соли тяжелого металла и поверхностно-активного органического вещества (табл. 23). Оказалось, что почти всегда ингибирующий эффект смеси двух добавок (неорганической и органической) выше ингибирующего эффекта любой из добавок в отдельности. Для добавок К и ПМФХ в комбинации со всеми из изученных солей тяжелых металлов экспериментально установленные коэффициенты торможения (von) приблизительно равны произведению частных коэффициентов ингибирования унеорр

Применение комбинированных добавок из соли тяжелого металла и поверхностно-активного органического соединения позволяет

Система медь—вольфрам является примером композита, в котором незначительные .изменения характеристик поверхности приводят к заметным изменениям собственной прочности упрочнителя. Эти незначительные изменения связаны с переходом поверхностно-активного элемента — кобальта — в вольфрамовую проволоку и с влиянием свойств данного элемента. Другим медным сплавам, составляющим с вольфрамом систему второго класса, не свойственно столь значительное изменение характеристик упрочнителя. i

Рис. 3. Результаты испытаний при циклическом осевом нагружении однонаправленных композитов, полученных мокрой укладкой поверхностно обработанных высокомодульных волокон; эпоксидная смола Шелл Эпикот 828/MNA/BDMA; объемная доля волокон 62%, 7000 цикл/мин; сжимающие напряжения отложены в положительном направлении [6].

из указанных выше методов. Однако усталостная прочность при 107 циклов пульсирующего растяжения оказалась очень близка к полученной на образцах, изготовленных из препрега по одному в пресс-форме. Моррис [6] объяснил низкую статическую прочность на растяжение плохим выравниванием волокон. Кроме того, "оказалось, что композиты с предварительной пропиткой смолой (т. е. на основе препрега) обладают меньшей усталостной прочностью, чем композиты, изготовленные путем мокрой укладки. На рис. 6 показаны три кривые S — N для образцов, вырезанных из ортогонально армированного под углами 0 и 90° слоистого композита, изготовленного из препрегов, на основе поверхностно обработанных высокомодульных волокон с предварительно загустевшей смолой. Основные особенности кривых S — N аналогичны приведенным ранее, но эти кривые отражают то, что лишь 6/11 всех волокон лежат в направлении приложения нагрузки.

Рис. 7. Определяющая диаграмма для долговечности на базе 10' циклов при осевом циклическом нагружении однонаправленных композитов, изготовленных методом мокрой укладки поверхностно обработанных высокомодульных волокон в эпоксидную смолу Шелл Эпикот 828/MNA/BDMA; объемная доля волокон 62% , 7000 цикл/мин; сюда включены результаты рис. 3 [6]. а — среднее напряжение, Н/мм2.

1—(О—90°), композит из 11 слоев ортогонально уложенных листов пре-прега из поверхностно обработанных высокомодульных волокон; смола Эпи-кот 828/DDS/BF3400; 2 — (0—90°), 11 слоев ортогонально уложенных листов препрега из необработанных высокомодульных волокон, смола Эпикот 828/DDS/BF3400; 3—(О—90°), 11 слоев ортогонально уложенных листов препрега из поверхностно обработанных высокомодульных волокон, предварительно сгущенная смола Эпикот 828/DDS/BF3400; 4 — однонаправленный композит, мокрая укладка, поверхностно обработанные высокопрочные волокна, Эпикот 828/MNA/BDMA; 5—однонаправленный композит с мокрой укладкой, необработанные высокомодульные волокна, Эпикот 828/MNA/BDMA; 6— однонаправленный, из предварительно пропитанных жгутов поверхностно обработанных высокомодульных волокон, предварительно сгущенная смола Эпикот 828/DDS/BFs400; 7 — однонаправленный, из листов препрега на основе поверхностно обработанных высокомодульных волокон, предварительно сгущенная смола Эпикот 828/DDS/BF3400.

Рис. 11. Зависимость максимального и минимального напряжений от среднего напряжения при долговечности на базе 107 циклов; однонаправленные композиты, изготовленные мокрой укладкой поверхностно обработанных высокомодульных волокон в эпоксидную смолу Эпикот 828/MNA/BDMA; сюда включены результаты рис. 3 [6].

Существует значительная разница в возникновении разрушений при растяжении в образцах, изготовленных из поверхностно обработанных и необработанных высокомодульных волокон. В случае необработанных волокон как при кратковременных, так и при циклических нагружениях возникают разрушения в виде «метелки», как показано на рис. 12. В случае поверхностно обработанных волокон поверхность разрушения образцов по существу нормальна к направлению нагружения, и на ней, как показано на рис. 13, при небольшом увеличении видны некоторые характерные черты хрупкого разрушения.

Рис. 13. Разрушение при статическом растяжении однонаправленного образца, изготовленного мокрой укладкой высокомодульных поверхностно обработанных волокон в эпоксидную смолу Шелл Эпикот 828/MNA/BDMA [6].

на основе как поверхностно обработанных, так и необработанных высокопрочных (типа II) волокон. Эти результаты приведены на рис. 17. Очевидно, что более высокая прочность волокон отражается в статической прочности композитов, однако влияние усталости оказывается значительно большим, чем для волокон типа I, особенно для композитов с необработанными волокнами. Исследований разрушения таких образцов не было проведено. Не должно вызывать удивления увеличение влияния усталости вследствие роста деформации разрушения. Статическая деформация разрушения композитов с волокнами типа I составляет примерно 0,5%, в то время как для композитов с волокнами типа II — примерно 1%.

В работах [8, 9, 2] представлено довольно ограниченное количество результатов по изгибным усталостным испытаниям однонаправленных композитов с высокомодульными волокнами типа I. Оуэн и Моррис проводили испытания однонаправленных композитов при циклическом четырехточечном изгибе (т. е. изгибающий момент был всегда одного знака). Образцы изготавливались методом мокрой укладки в эпоксидную или полиэфирную смолу как поверхностно обработанных, так и необработанных волокон. Полученные кривые S —- N по форме были аналогичны кривым для осевого циклического нагружения. Статические и усталостные разрушения начинались на поверхности, испытывающей сжатие, за счет локального выпучивания волокон аналогично тому, как показано на рис. 16.

В работе [12] при оценке механических свойств углепластиков кратко отмечены некоторые результаты усталостных испытаний при кручении кольцевых образцов типа NOL. Эти результаты показали, что после 104 циклов жесткость, сохраненная кольцом из поверхностно обработанных волокон типа II и искусственной смолы, составляла лишь 30% от своей начальной величины. Этот результат был хорошо сопоставим с данными, полученными яа аналогичных кольцах, изготовленных с применением волокон S-стекла. Кольцо, изготовленное с более вязким составом смолы ERLA 4617-MPDA, испытывало серьезные повреждения, но, как правило, при большем на порядок времени жизни.

6) информация о состоянии поверхностей направлена на получение данных о внутриприборных и активных поверхностях машины, в том числе о степени воспроизводимости и стабильности свойств, топографии нанесения и геометрии защитных пленок, покрытий, поверхностно-обработанных слоев (закаленных, цементированных и т. п.);