Создание
КМ стало возможным благодаря разработке
армирующих компонентов, обладающих высокой прочностью, так как напряжения, возникающие в материале, воспринимаются в основном именно ими.
Волокна из металлов и их сплавов - стали, вольфрама, бериллия, молибдена, титана и др. получают различными методами. Наибольшее распространение получил метод волочения, т.е. протягивания проволоки через фильеру меньшего сечения по диаметру, чем исходящая проволока. В результате наклепа волокна приобретают высокую прочность. Так, например, предел прочности стальной струны 2400-3600 МПа, вольфрамовой 4200 МПа, титановой 1500-2000 МПа, бериллиевой 1000-1300 МПа. На прочность волокон оказывает влияние масштабный фактор. Чем меньше диаметр волокна, тем выше прочность. Так, например, предел прочности вольфрамовой проволоки диаметром 0,5 мм равен 2000 МПа, а диаметром 0,05 мм повышается до 3270 МПа. Для армирования жаропрочных
КМ волокна изготавливают из тугоплавких материалов - вольфрама и молибдена.
Углеродные волокна получают на основе нефтяных смол. Их можно разделить на две группы:
- высокопрочные волокна с пределом прочности 2500…3200 МПа и сравнительно невысоким модулем упругости - 180…220 ГПа,
- высокомодульные волокна с пределом прочности 1400…2200 МПа и модулем упругости 350…550 ГПа.
Плотность углеродных волокон низкая - 1,6-2,0 г/см3 . Диаметр волокон 5-12 мкм.
Волокна бора, карбида кремния, оксида алюминия и др. имеют прочность в пределах 2500…4000 МПа. Применяются в качестве армирующих компонентов с алюминиевой, магниевой и титановой матрицами.
Нитевидные кристаллы (усы) в промышленности получаются достаточно сложно. Для КМ используются нитевидные кристаллы оксида алюминия, нитрида алюминия, карбида кремния, нитрида кремния и др. Диаметр нитевидных кристаллов (усов) составляет от долей микрона до нескольких десятков микрон и длину до 60-80 мм. Усы обладают уникально высокой прочностью (таблица).
Таблица -Механические свойства нитевидных кристаллов, полученных в лабораторных условиях
В итоге композиционный материал обладает сочетанием свойств:
- мягкая матрица обеспечивает материалу высокое сопротивление распространению трещин, т.е. высокие показатели пластичности, ударной вязкости,
- прочные волокна обеспечивают материалу высокое сопротивление начальному течению, т.е. высокие показатели прочности.
|
ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! На нашем сайте Вы можете заказать решениe заданий по всем разделам материаловедения. Решение предоставляется в печатном виде (в Word) с детальными комментариями.
|