Прочность уменьшается

6.13. Влияние термической обработки на модуль упругости и прочность углеродных волокон [109]

А. Прочность углеродных волокон ......... 413

Б. Прочность углеродных волокон с никелевым покрытием . . . 414 'В. Структурные изменения в углеродных волокнах с никелевым покрытием................ 415

А. Прочность углеродных волокон

Средняя прочность углеродных волокон I типа в состоянии поставки при комнатной температуре составляет 197 кГ/мм2 при среднеквадратическом отклонении 34 кГ/мм2. Отжиг исходных углеродных волокон при температурах приблизительно до 1373 К в течение 24 ч существенно не влияет на их прочность при комнатной температуре (т. е. среднее значение прочности не выходит за пределы среднеквадратического отклонения) при условии, что отжиг проведен в вакууме 10~6 мм рт. ст. Атмосфера является важным фактором, о чем свидетельствует различная степень разупрочнения волокон при снижении вакуума до 10~5—10~4 мм рт. ст. (после отжига при температурах до 873 К). При всех этих условиях в процессе нагрева до температуры отжига из волокна выделяются растворенные или адсорбированные газы. Таким образом, уменьшение прочности в низком вакууме или аргоне определяется, вероятно, тем, что содержание кислорода в печной атмосфере достаточно для реакции его с углеродом и образования

окиси углерода. Из этого следует, что при исследовании влияния никелевого покрытия на прочность углеродных волокон весьма существенным является поддержание вакуума на уровне 10~6 мм рт. ст., с тем чтобы избежать нежелательных реакций волокна с атмосферой. При отжиге в атмосфере аргона также трудно получить воспроизводимые данные по прочности. Во всех случаях волокна нужно медленно нагревать до температуры отжига для их обезгаживания. После термообработки выше 1373 К прочность углеродных волокон заметно уменьшается даже в вакууме 10~6 мм рт. ст. (например, после отжига при 1473 К в течение 24 ч прочность составляла 103 кГ/мм2).

Б. Прочность углеродных волокон с никелевым покрытием

Сфероидизация никелевого слоя и восстановление его сплошности характерны только для относительно тонких покрытий. Поэтому важно установить, оказывают ли подобное же влияние на прочность волокна более толстые никелевые покрытия, сплошность которых все время сохраняется. Действительно, после отжигов при 1273 — 1373 К в течение 24 ч прочность углеродных во-

локон с покрытием толщиной 0,7 мкм не отличается от прочности волокон с покрытием толщиной 0,04 мкм. Результаты исследований при указанных температурах отжига позволяют сделать следующие два сопоставления. Во-лервых, после отжига при 1273 К •с выдержкой 24 ч покрытие толщиной 0,04 мкм сфероидизовано, а покрытие толщиной 0,7 мкм сохранило сплошность. Во-вторых, после той же выдержки при 1373 К оба покрытия остались сплошными. Следовательно, поскольку экспериментальные дан-.ные о величине прочности аналогичны, можно предположить, что прочность углеродных волокон не зависит ни от площади контакта с никелем, ни от толщины никелевого покрытия.

Исследовалось влияние термообработки на свойства металлизированного углеродного волокна. На примере меди и никеля изучалось поведение металлических покрытий при повышенных температурах. Посредством сканирующей электронной микроскопии было обнаружено собирание покрытия в складки при 400° С с дальнейшей сфероидизацией по мере увеличения температуры отжига. Установлено, что медное покрытие не снижает прочность углеродных волокон до температуры 800" С, а никелевое — до 900° С. После термообработки при 1000° С прочность углеродных волокон, отожженных в контакте с никелем, уменьшается. Рис. 2, библиогр. 5.

Рис. 38. Средняя прочность углеродных волокон, вытравленных из композиции А1 — С. в зависимости от «N 200 типа излома 5

Высококачественные легированные стали дополнительно отмечают буквой А. Например, марка 12ХНЗА означает высококачественную хромоникелевую сталь со средним содержанием углерода 0,12%, хрома около 1% и никеля 3%. С увеличением содержания углерода в стали повышается ее прочность, уменьшается пластичность и ухудшается свариваемость. Легированные стали применяют, если к деталям предъявляют требования высокой прочности, а также жаропрочности, коррозионной стойкости и т. д. Как правило, эти стали подвергают термообработке. Например, хромистые стали марок 15Х, 20Х с малым содержанием углерода применяют при изготовлении деталей, требующих высокой износостойкости поверхности, достигаемой благодаря цементации. Нержавеющие стали марок 2X13, 4X13, 1Х17Н2 после термообработки имеют высокие механические характеристики.

метр меньше нуля (q< О ), то сварное соединение нечувствительно к дефекту и его прочность изменяется пропорционально уменьшению нетто-сечения. В противном случае (при q > О) данная прочность уменьшается более интенсивно, чемуменынение нетто-сечения соединений. В работе получены следующие выражения для оценки параметра чувствительности:

Стали. В зависимости от содержания углерода стали делятся на низкоуглеродистые (С < 0,25%), среднеуглеродистые (С — = 0,25-ь 0,60%) и высокоуглеродистые (С > 0,6%). При малом содержании углерода стали обладают высокой пластичностью и свариваемостью. С увеличением содержания углерода повышается прочность, уменьшается пластичность и ухудшается свариваемость.

Легирование повышает временное сопротивление серебра; с увеличением длительности испытания (10 и 100 ч) прочность уменьшается (табл. 13),

Толщина слоя заливки баббита (см. рис. 23.4) 6о« «0,1...0,5 мм. Надо учитывать, что с увеличением толщины слоя его прочность уменьшается.

метр меньше нуля (q< О ), то сварное соединение нечувствительно к дефекту и его прочность изменяется пропорционально уменьшению нетто-сечения. В противном случае (при q > О) данная прочность уменьшается более интенсивно, чем уменьшение нетто-сечения соединений. В работе получены следующие выражения для оценки параметра чувствительности :

Перед механическими испытаниями на растяжение образцы (по три образца на каждый ;режим) отжигали при 1144 К в течение различных промежутков времени, чтобы обеспечить заданную толщину зоны взаимодействия на поверхности раздела. Результаты испытаний приведены в табл. 4. Вследствие химической реакции прочность уменьшается на 7% при толщине реакционной зоны 0,49 мкм; с ростом толщины зоны до 1,20 и 1,47 мкм прочность уменьшается соответственно на 10 и 15%. Отжиг при 1144 К в течение 10 ч приводит к неожиданному росту прочности. Однако данные по деформации разрушения волокон согласуются с данными для системы титан — бор и с выводами теории слабых поверхностей раздела. Деформация разрушения начинает снижаться, когда толщина реакционного слоя превышает 0,49 мкм (примерно то же наблюдается в системе титан —бор) и принимает постоянные значения (4,Зч-4,4) -10~3 в интервале толщин 1,20—1,47 мкм. Этот результат согласуется со значением 4,5-10~3, предсказанным Меткалфом [18] для случая, когда разрушение определяется разрушением силицида титана. Данные для двух наибольших толщин реакционного слоя свидетельствуют о том, что деформация разрушения продолжает уменьшаться. Кинетические характеристики

Уравнение (27) представляет собой математическую формулировку масштабного эффекта, который обычно наблюдается в хрупких материалах и который заключается в том, что наиболее вероятная прочность уменьшается с увеличением объема или увеличением п.

уд. в. 1,14; влагосодержание (при стандартных условиях) 4,5%, при 95% относительной влажности 8%; поверхност-ная теплота смачивания 7,6-10-4ка.г/с.и2; теми-pa размягчения 235°; *пл 250°; темп-pa нулевой прочности 240°; начальная темп-pa пластич. течения 220°; морозостойкость —70°; оптимальная темп-pa для фиксации сухим теплом 225°, насыщенным паром 130°, водой 98°; макс. темп-pa глажения 180°, обработки 128°, стирки 60—90°; теплоемкость 0,4 кал/s-°С; теплопроводность 6,6-10~4 кал/сек -°С; коэффициент линейного расширения (па 1°) 4,9-Ю-5; начальная темп-pa образования заломов 60°. Устойчивость к тепловому старению (при 100° за 7 суток): относит, разрывная прочность 95%, удлинение 110%, при 200° за 2 часа соответственно 27% и 54%. Стойкость к тепловому и световому старению матированного волокна ниже, чем блестящего (при введении 5% матирующего вещества разрывная прочность уменьшается на 50%). Диэлектрич. проницаемость при 60 и 10е гц соответственно 4,1 и 3,4; тангенс угла диэлектрич. потерь в этих условиях 0,014 и 0,04; удельное объемное сопротивление 4,5-1013 ом-см; элек-трич. прочность 15,6 кв/мм; при повышении темп-ры теряет прочность (65 км при 40° и 48 км при 120°), при 200° происходит деструкция волокна — уменьшение разрывной нагрузки (за 2 ч. на 80%), при 100° деструкция незначительна (за 2 ч. 3%, а за 20 ч.~ 4%). Не горюч, плавится в пламени. После облучения ультрафиоле,-товыми лучами с длиной волны ниже 300 А в течение 24 ч. теряет 23% прочности и 25% удлинения. Светостойкость увеличи-

Проволока стальная низкоуглеродистая. Общего назначения (ГОСТ 3282—46) изготовляется диаметром от 0,16 до 10 мм, 4, 5-го и ниже классов точности. Термически необработанная проволока диаметром 1,16— 1,45 мм имеет Ов s? 140 кГ/мм2 (1373 Мн/м2), с увеличением диаметра прочность уменьшается: при 4—5 мм ав sg 85 кГ/мм2 (834 Мн/м2) и более 5,5 мм 0в = 70 кГ/мм2 (696 Мм/ж2). Предел прочности термически обработанной проволоки равен 30—40 кГ/мм2 (294—392 Мн/м2).

пературу до 80° С, кратковременно — до 120° С. Характерны отсутствием запаха и выделений при воздействии воды. При повышенных температурах водостойкость недостаточна, прочность уменьшается. Механические свойства аминопластов существенно зависят от температуры. Аминопласты перерабатывают в изделия методами холодного или горячего прессования с применением различных режимов переработки (табл. 3).

Рекомендуем ознакомиться:

Применением делительных

Применением комбинированных

Представляется перспективным

Применением подкладок

Применением прокладок

Применением различных

Применением специальной

Применением вычислительной

Применение численных

Применение электродов

Применение агрегатных

Применение армированных

Применение биметаллов

Меню:

Главная страница Термины