Композиционные материалы с металлической матрицей и волокнистым упрочнителем

Металлокомпозиты с волокнистым упрочнителем, в отличие от ар­мированных пластиков, имеют ряд особенностей: хорошую электро- и теплопроводность, влагостойкость, широкий диапазон рабочих темпе­ратур, повышенную жесткость и прочность однонаправленных матери­алов в поперечном направлении и при сдвиге, своеобразие механизмов разрушения, а также особенности их деформирования при термомеха­нических воздействиях и др.

В металлокомпозитах с волокнистым упрочнителем матрица должна полностью окружать все волокна для предотвращения контакта между ними. Это достигается при количестве матрицы не менее 15...20%. Матрица и волокна не должны между собой взаимодействовать, так как это может привести к понижению прочности материала.

Металлические волокна используют в тех случаях, когда требуются высокие тепло- и электропроводимость. При этом сравнительно деше­вое армирование осуществляют стальной проволокой.

Для упрочнения алюминия, магния и их сплавов применяют борные ( _в= 2500...3500 МПа, Е= 38...420 ГПа) и углеродные ( _в= 1400...3500 МПа, Е= 160...450 ГПа) волокна, а также волокна из тугоплавких соединений (карбидов, нитридов, боридов и оксидов), имеющих высокие прочность и модуль упругости. Так, волокна карбида кремния диаметром 100 мкм имеют _в= 2500...3500 МПа, Е=450 ГПа. Нередко в качестве волокон используют проволоку из высокопрочных сталей. Для армирования ти­тана и его сплавов применяют молибденовую проволоку, волокна сап­фира, карбида кремния и борида титана. Для никелевых сплавов повы­шение жаропрочности достигается армированием их вольфрамовой или молибденовой проволокой.

В алюминиевых, магниевых и титановых сплавах жаропрочность обеспечивается их армированием тугоплавкими непрерывными волок­нами бора, карбида кремния, диборида титана и оксида алюминия. Особенностью таких волокнистых материалов является малая скорость разупрочнения во времени с повышением температуры.

Перспективными упрочнителями для волокнистых высокопрочных и высокомодульных композиционных материалов являются нитевидные кристаллы из оксида и нитрида алюминия, карбида и нитрида кремния, карбида бора и др., имеющие _в= 15000...28000 МПа и Е= 400...600 ГПа.

Основным недостатком композиционных материалов с одно- и дву­мерным армированием является низкое сопротивление межслойному сдвигу и поперечному обрыву. В волокнистых одноосных композици­онных материалах резко проявляется анизотропия физических свойств. Этого недостатка лишены материалы с объемным армированием.

 

⇐ Предыдущая14151617181920212223Следующая ⇒

Поделиться: