مشخصات عمومی و طبقه بندی

به طور سنتی از مواد فلزی و غیر فلزی استفاده می شود تا حد زیادی از محدودیت ساختاری خود به دست آورده اند. در عین حال، توسعه تکنولوژی مدرن نیاز به ایجاد مواد است که به طور قابل اعتماد در یک ترکیب پیچیده از میدان های قدرت و درجه حرارت در معرض قرار می گیرند رسانه های تهاجمی، تابش، خلاء عمیق و فشار بالا. اغلب الزامات مواد ممکن است بحث برانگیز باشد. راه حل این مشکل را می توان با استفاده از مواد کامپوزیت انجام داد.

مواد ترکیب شده (کیلومتر) یا کامپوزیت یک سیستم ناهمگن فله نامیده می شود که متشکل از خواص بسیار متفاوت در خواص، اجزای سازنده متقابل، ساختار آن اجازه می دهد تا مزایای هر یک از آنها.

اصل ساخت یک فرد کیلومتر از طبیعت قرض گرفته شده است. مواد کامپوزیت معمولی عبارتند از: تنه درختان، ساقه گیاهان، استخوان های انسان و حیوانات.

KM اجازه می دهد یک ترکیب داده شده از خواص ناهمگن داشته باشد: قدرت و استحکام خاص، مقاومت به حرارت، مقاومت در برابر سایش، خواص حفاظت حرارتی، و غیره. طیف خواص KM را نمی توان در هنگام استفاده از مواد معمولی به دست آورد. استفاده از آنها امکان ایجاد طرح های غیر قابل دسترس، اساسا جدید را ایجاد می کند.

با تشکر از KM، یک پرش با کیفیت بالا با کیفیت بالا در افزایش قدرت موتور، کاهش جرم ماشین آلات و ساختارها و افزایش کارایی وزن وسایل نقلیه و هواپیما و فضاپیمای.

ویژگی های مهم مواد عملیاتی تحت این شرایط، قدرت خاصی از σ در / ρ و سفتی خاص است E./ ρ، جایی که σ در مقاومت موقت است، E. - ماژول الاستیک طبیعی، ρ چگالی مواد است.

آلیاژهای با مقاومت بالا، به عنوان یک قاعده، دارای پلاستیسیته کم، حساسیت بالا به کنسانتره های ولتاژ و مقاومت نسبتا کم نسبت به توسعه ترک های خستگی است. با اينكه مواد کامپوزیتی پلاستیک های کم نیز ممکن است، آنها به طور قابل توجهی کمتر حساس به کنسانتره های ولتاژ و مقاومت در برابر تخریب خستگی بهتر است. این مکانیسم های مختلف ترک خوردگی ترک ها در فولاد و آلیاژهای با مقاومت بالا توضیح داده شده است. در فولادهای قدرت بالا، ترک، رسیدن به یک اندازه بحرانی، در آینده یک سرعت مترقی را توسعه می دهد.

در مواد کامپوزیت مکانیسم دیگری وجود دارد. ترک، حرکت در ماتریس، مانع از مرز در مرز بخش فیبر ماتریس است. الیاف مانع توسعه ترک ها می شوند و حضور آنها در ماتریس پلاستیکی منجر به افزایش ویسکوزیته تخریب می شود.

بنابراین، سیستم کامپوزیت ترکیبی از دو ویژگی مخالف مورد نیاز برای مواد ساختاری - استحکام بالا به دلیل فیبرهای با قدرت بالا و ویسکوزیته کافی تخریب به علت ماتریس پلاستیکی و مکانیسم پراکندگی انرژی تخریب.

KM شامل یک پایه مواد ماتریس نسبتا پلاستیکی و اجزای جامد و با دوام تر است که پرکننده هستند. خواص CM به خواص پایه، پرکننده ها و قدرت رابطه بین آنها بستگی دارد.

ماتریس ترکیب را به یکپارچه متصل می کند، به شکل آن می دهد و به منظور انتقال بارهای خارجی تقویت کننده از پرکننده ها می پردازد. بسته به مواد، پایه توسط KM با ماتریس فلزی، یا مواد کامپوزیتی فلزی (ICM)، با مواد کامپوزیت پلیمری پلیمر (PCM) و مواد کامپوزیت سرامیک سرامیک (CCM) متمایز است.

نقش اصلی در سخت شدن CM توسط پرکننده ها پخش می شود، اغلب اشاره می شود تقویت کننده ها. آنها دارای قدرت بالا، سختی و ماژول الاستیک هستند. با نوع پرکننده های سخت افزاری KM به تقسیم می شود پراکنده به بالا,فیبر و لایه دار (شکل 28.2).

شکل. 28.2 طرح های ساختار مواد کامپوزیتی: ولی) پراکنده؛ ب) فیبر؛ که در) لایه

ذرات کوچک، به طور مساوی توزیع کاربید های کاربید، اکسید، نیترید ها و دیگران، با ماتریس ارتباط برقرار نمی کنند و غیر قابل حل در آن، در تعامل با ماتریس، و غیر محلول در آن تا نقطه ذوب شدن فاز ها به طور مصنوعی به KM پراکنده شده معرفی شده است. کوچکتر ذرات پرکننده و فاصله کوچکتر بین آنها، KM قوی تر است. بر خلاف فیبر، در کیلومتر پراکنده، عنصر اصلی حامل ماتریس است. گروه ذرات پراکنده، مواد را به دلیل مقاومت در برابر حرکت جابجایی جابجایی جابجایی در هنگام بارگیری تقویت می کند، که باعث تغییر شکل پلاستیک می شود. مقاومت موثر در برابر حرکت جابجایی تا نقطه ذوب ماتریس ایجاد می شود، به این دلیل که پراکنده به سمت بالا با مقاومت حرارت بالا و مقاومت خزش مشخص می شود.

تقویت در KM فیبر می تواند الیاف اشکال مختلف: موضوعات، روبان، مش بافندگی مختلف. تقویت کیلومتر فیبری می تواند بر روی یک طرح دو محور دو محور و سه محور انجام شود (شکل 28.3، ولی).

قدرت و استحکام چنین مواد توسط خواص تقویت کننده های تقویت کننده تعیین می شود که فله را درک می کنند. تقویت کننده افزایش بیشتر قدرت را افزایش می دهد، اما سخت شدن پراکنده از لحاظ تکنولوژیکی ساده تر است.

مواد کامپوزیتی لایه ای (شکل 28.3، ب) آنها از لایه های متناوب مواد پرکننده و ماتریس (نوع "ساندویچ") استخدام می شوند. لایه های پرکننده در چنین CMS ممکن است جهت گیری های مختلفی داشته باشند. ممکن است به طور متناوب از لایه های پرکننده از مواد مختلف با خواص مکانیکی مختلف استفاده کنید. برای ترکیبات لایه ای، مواد غیر فلزی معمولا استفاده می شود.

شکل. 28.3. طرح های تقویت فیبر ( ولی) و لایه بندی شده ( ب) مواد کامپوزیت

مواد کامپوزیت پراکنده شده

با سخت شدن پراکنده، ذرات فرآیندهای لغزش را در ماتریس مسدود می کنند. کارایی سخت شدن، با توجه به اینکه حداقل تعامل با ماتریس بستگی به نوع ذرات، غلظت حجم آنها، و همچنین یکنواختی توزیع در ماتریس بستگی دارد. ذرات پراکنده ای از فازهای نسوز نوع AL 2 O 3، SiO 2، BN، SIC، دارای تراکم کم و مدول بالایی از الاستیک استفاده می شود. KM به طور معمول توسط متالورژی پودر به دست می آید، که مزیت مهمی از آن است که ایزوتراپی خواص در جهت های مختلف است.

صنعت معمولا توسط کیلومتر پراکنده شده در آلومینیوم استفاده می شود و کمتر، اغلب پایگاه های نیکل. نمایندگان مشخصه این نوع مواد کامپوزیت، مواد مانند SAP (پودر آلومینیوم پخته شده) هستند که شامل ماتریس آلومینیومی است که توسط ذرات اکسید آلومینیوم پراکنده تقویت می شود. پودر آلومینیوم با اسپری کردن فلز مذاب به دست می آید، و سپس سنگ زنی در آسیاب توپ تا اندازه حدود 1 میکرومتر در حضور اکسیژن. با افزایش طول مدت دوام، پودر کوچکتر می شود و محتوای اکسید آلومینیوم در آن افزایش می یابد. تکنولوژی بیشتر برای تولید محصولات و محصولات نیمه تمام شده از SAP شامل فشرده سازی سرد، پیش پخت، فشار دادن داغ، نورد یا فشار دادن از بیل آلومینیوم آلومینیومی در قالب محصولات به پایان رسید که می تواند تحت درمان گرما اضافی قرار گیرد.

آلیاژهای نوع SAP به طور رضایت بخش در حالت داغ تغییر شکل داده شده و آلیاژهای با 6-9٪ Al 2 O 3 - و در دمای اتاق. از این، نقاشی سرد می تواند توسط یک فویل با ضخامت تا 0.03 میلی متر حاصل شود. این مواد به خوبی با برش درمان می شوند و دارای مقاومت در برابر خوردگی بالا هستند.

مارک های SAP مورد استفاده در روسیه شامل 6-23٪ AL 2 O 3 است. Cap-1 با محتوای 6-9، SAP-2 - با 9-13، SAP-3 - با 13-18٪ AL 2 O 3 تشخیص داده شده است. با افزایش غلظت حجم اکسید آلومینیوم، مقاومت مواد کامپوزیتی افزایش می یابد. در دمای اتاق، ویژگی های قدرت SAP-1 به شرح زیر است: σ B \u003d 280 MPa، σ 0.2 \u003d 220 MPa؛ SAP-3 به شرح زیر است: σ B \u003d 420 MPA، σ 0،2 \u003d 340 MPa.

مواد SAP نوع حرارت بالا و بیش از همه آلیاژهای آلومینیومی قابل تنظیم است. حتی در دمای 500 درجه سانتیگراد، σ آنها حداقل 60-110 MPa است. مقاومت به حرارت با اثر مهاری ذرات پراکنده در فرایند کریستالیزاسیون توضیح داده شده است. ویژگی های قدرت آلیاژهای SAP بسیار پایدار است. تست های طولانی مدت از آلیاژهای آلیاژهای SAP-3 برای 2 سال تقریبا بر میزان خواص در دمای اتاق تاثیر نمی گذارد و زمانی که به 500 درجه سانتیگراد گرم می شود. در دمای 400 درجه سانتیگراد، قدرت SAP 5 برابر بیشتر از قدرت آلیاژهای آلومینیوم پیری است.

آلیاژهای نوع SAP در تکنولوژی حمل و نقل هوایی برای ساخت قطعات با قدرت خاص و مقاومت در برابر خوردگی عامل در دمای تا 300 تا 500 درجه سانتیگراد استفاده می شود. از این، میله ها توسط پیستون ها، کمپرسورهای LO -، پوسته های عناصر سوخت و مبدلهای حرارتی ساخته شده اند.

روش متالورژی پودر توسط KM با استفاده از ذرات پراکنده سیلیکون سیلیکون سیلیکون به دست می آید. ترکیب شیمیایی SiC دارای تعدادی خواص مثبت است: نقطه ذوب بالا (بیش از 2650 درجه سانتیگراد)، مقاومت بالا (حدود 2000 مگاپاسکال) و یک ماژول الاستیک (450 GPa)، تراکم کم (3200 کیلوگرم در متر مربع) و مقاومت در برابر خوردگی خوب. انتشار پودرهای سایشی سیلیکون توسط صنعت تسلط دارد.

پودر آلیاژ آلومینیوم و SIC مخلوط می شوند، تحت فشار کم فشار قرار می گیرند، سپس با فشار دادن داغ در ظروف فولادی در خلاء در نقطه ذوب آلیاژ ماتریس، I.E. در حالت جامد مایع. قطعه کار در نتیجه تحت تغییر شکل ثانویه قرار می گیرد تا محصولات نیمه تمام فرم و اندازه لازم را بدست آورد: ورق ها، میله ها، پروفایل ها و غیره

مواد کامپوزیتی با ماتریس فلزی. برای کار با بیشتر دمای بالا ماتریس های فلزی را اعمال کنید.

KM فلزی دارای مزایای بیش از پلیمری است. علاوه بر بالاتر دمای عملیاتیآنها با ایزوتروپیک بهتر و پایداری بیشتر خواص در طول عملیات، مقاومت در برابر فرسایش بیشتر مشخص می شوند.

پلاستیک ماتریس های فلزی به طراحی ویسکوزیته ضروری می پردازد. این امر به هماهنگی سریع بارهای مکانیکی محلی کمک می کند.

مزیت مهمی از KM فلزی، تولید کننده بالاتر از فرآیند تولید، ریخته گری، عملیات حرارتی، تشکیل ترکیبات و پوشش ها است.

مزیت مواد کامپوزیتی بر اساس فلز، مقدار بیشتری از ویژگی های بسته به خواص ماتریس است. این در درجه اول مقاومت موقت و ماژول الاستیسیته زمانی است که کشش در جهت عمود بر محور تقویت الیاف تقویت کننده، مقاومت فشاری و خم شدن، پلاستیک، ویسکوزیته شکستگی است. علاوه بر این، مواد کامپوزیتی با یک ماتریس فلزی، ویژگی های قدرت خود را به دمای بالاتر از مواد با پایه غیر فلزی حفظ می کنند. آنها بیشتر مقاوم در برابر رطوبت، غیر فلاش، هدایت الکتریکی دارند. هدایت الکتریکی با حرارت بالا KM به خوبی آنها را از اشعه الکترومغناطیسی محافظت می کند، رعد و برق، خطر برق را کاهش می دهد. هدایت حرارتی بالا CMS فلزی از گرمای بیش از حد محلی محافظت می کند که مخصوصا برای این محصولات بسیار مهم است نکات موشک و لبه های پیشرو بال.

مواد امیدوار کننده ترین مواد برای ماتریس مواد کامپوزیتی فلزی فلزات با تراکم کوچک (A1، Mg، TI) و آلیاژهای مبتنی بر آنها، و همچنین نیکل - به طور گسترده ای مورد استفاده در حال حاضر به عنوان جزء اصلی آلیاژ های مقاوم در برابر حرارت است.

کامپوزیت ها با روش های مختلف به دست می آیند. اینها شامل اشباع دسته ای از الیاف با ذوب مایع آلومینیوم و منیزیم، اسپری پلاسما، استفاده از روش های فشار دادن داغ گاهی اوقات به دنبال هیدروکسستر یا نورد از سطوح است. در تقویت الیاف پیوسته ترکیب نوع "ساندویچ"، متشکل از لایه های متناوب فویل آلومینیوم و الیاف، اعمال نورد، فشار دادن داغ، جوشکاری انفجار، جوشکاری انتشار. ریخته گری میله ها و لوله های تقویت شده با فیبرهای با مقاومت بالا از فاز فلزی مایع به دست می آید. بسته نرم افزاری از الیاف به طور مداوم از طریق حمام با ذوب عبور می کند و تحت فشار آلومینیوم مایع یا منیزیم قرار می گیرد. هنگام خروج از حمام اشباع، الیاف متصل می شوند و از طریق تشکیل یک میله یا لوله از بین می روند. این روش حداکثر پر کردن کامپوزیت را با الیاف (تا 85 درصد)، توزیع همگن آنها را فراهم می کند سطح مقطع و تداوم روند.

مواد با ماتریس آلومینیومی. مواد با ماتریس آلومینیومی عمدتا تقویت شده با سیم فولادی (CAS)، فیبر بوریک (BBC) و فیبر کربن (CSC). به عنوان یک ماتریس، هر دو آلومینیوم فنی (به عنوان مثال، AD1) و آلیاژها (AMG6، B95، D20، و غیره) استفاده می شود.

استفاده به عنوان یک ماتریس آلیاژ (به عنوان مثال، B95)، درمان گرما سخت (سخت شدن و پیری)، اثر اضافی سخت شدن ترکیب را فراهم می کند. با این حال، در جهت محور فیبر، آن کوچک است، در حالی که در جهت عرضی، که در آن خواص به طور عمده توسط خواص ماتریس تعیین می شود، آن را به 50٪ می رسد.

ارزان ترین، مواد تقویت کننده نسبتا موثر و مقرون به صرفه، سیم فولادی با قدرت بالا است. بنابراین، تقویت آلومینیوم فنی با سیم از فولاد VNS9 با قطر 0.15 میلی متر (σ b \u003d 3600 مگاپاسکال) باعث افزایش قدرت آن 10 تا 12 بار با محتوای حجمی 25 درصد و در 14 تا 15 بار با افزایش می شود در محتوا تا 40٪، پس از آن مقاومت موقت به ترتیب به 1000-1200 و 1450 مگاپاسکال می رسد. اگر برای تقویت استفاده از یک قطر کوچکتر سیم، از قدرت بیشتر (σ b \u003d 4200 مگاپاسکال)، مقاومت زمان مواد کامپوزیت به 1750 مگاپاسکال افزایش می یابد. بنابراین، آلومینیوم تقویت شده با سیم فولادی (25-40٪)، خواص اصلی به طور قابل توجهی بیش از آلیاژهای آلومینیومی با مقاومت بالا است و به سطح خواص مربوطه آلیاژ های تیتانیوم می رسد. در این مورد، تراکم ترکیبات در 3900-4800 کیلوگرم در متر مربع است.

آلومینیوم سخت شدن و آلیاژهای آن با الیاف گران تر B، C، A1 2 OE هزینه مواد کامپوزیت را افزایش می دهد، اما در عین حال برخی از خواص به طور موثر بهبود می یابند: به عنوان مثال، در طول تقویت توسط الیاف بوریک، ماژول کششی افزایش می یابد و 3- 4 بار، الیاف کربن به کاهش تراکم کمک می کنند. بور تزئینات کم با افزایش درجه حرارت، بنابراین ترکیب تقویت شده توسط الیاف بوات حفظ قدرت بالا تا 400-500 درجه سانتیگراد است. کاربردهای صنعتی مواد حاوی 50٪ را با حجم فیبرهای بادی با مقاومت بالا و بالا (VKA) پیدا کرده اند -1) مدول الاستیسیته و مقاومت زمانی در محدوده دماي 20 تا 500 درجه سانتیگراد نسبت به تمام آلیاژهای آلومینیوم استاندارد، از جمله قدرت بالا (B95) و آلیاژها، به خصوص برای عملیات در دمای بالا (AK4-1) طراحی شده است به وضوح در شکل نشان داده شده است. 13.35. توانایی دمای بالا مواد، ارتعاش ساختارهای ساخته شده از آن را تضمین می کند. تراکم آلیاژ 2650 کیلوگرم در متر مربع است و قدرت خاص 45 کیلومتر است. این به طور قابل توجهی بالاتر از فولادهای با مقاومت بالا و آلیاژهای تیتانیوم است.

محاسبات نشان داد که جایگزینی آلیاژ B95 بر روی آلیاژ تیتانیوم در تولید اسپر بال هواپیما با عناصر تقویت کننده از VKA-1 باعث افزایش سفتی آن 45٪ می شود و وزن آن حدود 42 درصد کاهش می یابد.

مواد کامپوزیتی بر روی آلومینیوم مبتنی بر آلومینیوم، تقویت شده توسط الیاف کربن (TCC)، ارزان تر و راحت تر از مواد با الیاف بوریک. و اگر چه آنها پایین تر از آخرین قدرت هستند، دارای قدرت خاص نزدیک (42 کیلومتر) است. با این حال، تولید مواد کامپوزیتی با سختی های کربن با مشکلات تکنولوژیکی بزرگ همراه با تعامل کربن با ماتریس های فلزی زمانی که گرم می شود، باعث کاهش قدرت مواد می شود. پوشش های ویژه الیاف کربن برای از بین بردن این ضرر استفاده می شود.

مواد با ماتریس منیزیم.مواد با ماتریس منیزیم (VCM) با تراکم کوچکتر (1800-2200 کیلوگرم در متر مربع) از آلومینیوم مشخص می شوند که تقریبا به عنوان مقاومت بالا 1000-1200 مگاپاسکال و در نتیجه قدرت خاص خاص است. آلیاژهای منیزیم قابل انعطاف (MA2، و غیره)، تقویت شده توسط فیبر بوریک (50 جلد٪)، دارای قدرت خاص\u003e 50 کیلومتر است. سازگاری خوب منیزیم و آلیاژهای آن با فیبر بوریک، از یک طرف، به شما اجازه می دهد تا قطعات را با اشباع به طور عمدی انجام ندهید پردازش مکانیکیاز سوی دیگر، یک منبع بزرگ برای کار قطعات در دمای بالا فراهم می کند. قدرت خاصی از این مواد با استفاده از آلیاژهای با استفاده از آلیاژ لیتیوم نور به عنوان یک ماتریس، و همچنین به عنوان یک نتیجه از استفاده از فیبر کربن سبک تر افزایش می یابد. اما، همانطور که قبلا ذکر شد، معرفی فیبر کربن، تکنولوژی آلیاژهای غیر تکنولوژیکی را پیچیده می کند. همانطور که شناخته شده است، منیزیم و آلیاژهای آن دارای پلاستیکی فناوری کم، تمایل به تشکیل یک فیلم اکسید شل است.

مواد کامپوزیتی بر اساس تیتانیوم.هنگام ایجاد مواد کامپوزیتی بر روی تیتانیوم، مشکلات ناشی از نیاز به حرارت دادن به دمای بالا، تأسیس شده است. در دماهای بالا، ماتریس تیتانیوم بسیار فعال می شود؛ این توانایی جذب گاز، تعامل با بسیاری از جریانات را به دست می آورد: بور، کاربید سیلیکون، اکسید آلومینیوم و غیره. در نتیجه، مناطق واکنش شکل می گیرند، قدرت هر دو فیبر و مواد کامپوزیتی به طور کلی است. علاوه بر این، دمای بالا منجر به افزایش مجدد و تسکین بسیاری از مواد تقویت کننده می شود که اثر سخت شدن را کاهش می دهد. بنابراین، مواد با یک ماتریس تیتانیوم، یک سیم از الیاف بریلیوم و سرامیک اکسید های نسوز (A1 2 0 3)، کاربید (SIIS)، و همچنین فلزات نسوز، که دارای مدول بزرگ الاستیسیته و درجه حرارت بالا هستند (Mo، W). علاوه بر این، هدف از تقویت عمدتا افزایش قدرت در حال حاضر خاص است، اما افزایش مدول الاستیسیته و افزایش دمای عملیاتی. خواص مکانیکی آلیاژ تیتانیوم BT6 (6٪ A1، 4٪ V، بقیه A1)، تقویت شده توسط الیاف MO، VE و SIIS، ارائه شده در جدول 13.9.. همانطور که از آن دیده می شود. جداول، به طور موثرترين سفتی خاص با تقویت الیاف کاربید سیلیکون افزایش می یابد.

تقویت آلیاژ W6 Molybdenum سیم کمک می کند تا ارزش های بالایی از مدول الاستیک را به 800 "C حفظ کند. مقدار آن در این دما مربوط به 124 GPA است، یعنی آن 33٪ کاهش می یابد، در حالی که مقاومت در برابر پارگی کاهش می یابد به 420 مگاپاسکال، یعنی، بیش از 3 بار.

مواد کامپوزیتی بر اساس نیکل. KM مقاوم در برابر حرارت بر اساس آلیاژهای نیکل و کبالت، توسط سرامیک (SiC، Si 3 Ni 4، Al 2 O 3) و الیاف کربن سخت شده است. وظیفه اصلی ایجاد مواد کامپوزیتی بر روی یک نیکل مبتنی بر نیکل (VN) افزایش دمای عملیاتی بیش از 1000 درجه سانتیگراد است. و یکی از بهترین فلز سخت، قادر به ارائه شاخص های قدرت خوب در چنین درجه حرارت بالا، یک سیم تنگستن است. معرفی سیم تنگستن به میزان 40 تا 70 درصد از حجم در آلیاژ نیکل با کروم به ترتیب به ترتیب 1100 درجه سانتیگراد به ترتیب 130 و 250 مگاپاسکال، در حالی که بهترین آلیاژ نیکل غیر مسلح، طراحی شده برای کار در شرایط مشابه، دارای 75 مگاپاسکال است. استفاده از سیم های تقویت کننده از آلیاژهای تنگستن با رنیم یا هافونیا این رقم را 30 تا 50 درصد افزایش می دهد.

مواد کامپوزیتی در بسیاری از صنایع و عمدتا در فن آوری های هوایی، موشک و فضا استفاده می شود، به ویژه پراهمیت این کاهش توده ساختارها را کاهش می دهد در حالیکه به طور همزمان افزایش قدرت و استحکام را افزایش می دهد. با توجه به ویژگی های خاصی از قدرت و سفتی، آنها در تولید، به عنوان مثال، تثبیت کننده های افقی و هواپیما، تیغه پیچ ها و ظروف هلیکوپتر، محوطه و اتاق های احتراق موتورهای جت و غیره استفاده می شود. استفاده از مواد کامپوزیتی در ساختارهای هواپیما، توده های خود را به میزان 30-40٪ کاهش دادند. افزایش بار بدون کاهش سرعت و دامنه.

در حال حاضر مواد کامپوزیتی در توربین انرژی استفاده می شود (کارگران و تیغه های نازل توربین)، خودرو (بدنه خودرو و یخچال و فریزر، قطعات موتور)، مهندسی مکانیک (پوسته و بخشی از ماشین آلات) صنایع شیمیایی (اتوکلاو، مخازن، ظروف)، کشتی سازی، (قایق های قایق، قایق، پیچ های قایقرانی)، و غیره

خواص ویژه مواد کامپوزیتی امکان استفاده از آنها به عنوان مواد عایق الکتریکی (شاخه های ارگانو)، پرینگ های شفاف رادیویی (فایبرگلاس)، کشویی کشویی (فیبر کربوهیدرات) و سایر قطعات را فراهم می کند.

مواد کامپوزیتی با ماتریس سرامیک.برای بالاترین درجه حرارت عملیاتی، سرامیک به عنوان یک ماده ماتریس استفاده می شود. به عنوان ماتریس سرامیک استفاده از سیلیکات (SiO 2)، آلومینوسیلیکات (AL 2 O 3 - SiO 2)، آلومینیوم قوی (Al 2 O 3 - B 2 O 3 - SiO 2)، اکسید نسوز آلومینیوم (Al 2 O 3)، زیرکونیم (ZRO 2)، بریلیوم (BEO)، نیترید سیلیکون (Si 3 N 4)، بورین تیتانیوم (TIB 2) و زیرکونیوم (ZRB 2)، کاربید سیلیکون (SIC) و تیتانیوم (TIC). کامپوزیت ها با ماتریس سرامیک دارای نقطه ذوب بالا، مقاومت به اکسیداسیون، ترموشودارها و ارتعاش، مقاومت فشاری هستند. KM سرامیک بر اساس کاربید و اکسید با مواد افزودنی پودر فلزی (< 50об. %) называются کرمان . علاوه بر پودر برای تقویت Ceramic KM، سیم فلزی از تنگستن، مولیبدن، نایوبیوم، فولاد مقاوم در برابر حرارت، و همچنین الیاف غیر فلزی (سرامیک و کربن) استفاده می شود. استفاده از سیم فلزی یک قاب پلاستیکی را ایجاد می کند که از کیلومتر از تخریب محافظت می کند هنگام ترک ماتریس سرامیک شکننده. ضرر کربن سرامیک تقویت شده با الیاف فلزی مقاومت کم حرارت است. مقاومت در برابر حرارت بالا دارای کیلومتر با ماتریس اکسید مقاوم است (می تواند به 1000 درجه سانتیگراد)، بورسید و نیترید (تا 2000 درجه سانتیگراد)، کاربید (بیش از 2000 درجه سانتیگراد) استفاده شود. با تقویت کیلومتر سرامیک، الیاف سیلیکون کاربید، استحکام باند بالا بین آنها و ماتریس را در ترکیب با مقاومت اکسیداسیون در دماهای بالا به دست می آورد، که به آنها اجازه می دهد تا برای تولید قطعات سنگین بارگذاری شده (بلبرینگ با درجه حرارت بالا، مهر و موم، کار می کنند تیغه موتورهای توربین گاز، و غیره). معایب اصلی سرامیک، عدم وجود پلاستیک است - تا حدی که توسط تقویت کننده های تقویت شده جبران می شود که موجب انتشار ترک ها در سرامیک می شوند.

کامپوزیت کربن کربن . استفاده به عنوان یک ماده ماتریس کربن آمورف، و به عنوان یک ماده تقویت کننده - الیاف از کربن بلوری (گرافیت) امکان ایجاد یک کامپوزیت، مقاومت در برابر حرارت 2500 درجه سانتیگراد را ایجاد کرد. چنین کامپوزیت کربن کربن امیدوار کننده برای فضانوردی و هواپیماهای کمپوست است. فقدان یک ماتریس کربن شامل اکسیداسیون و تخلیه احتمالی است. برای جلوگیری از این پدیده ها، کامپوزیت با یک لایه نازک کاربید سیلیکون پوشیده شده است.

ماتریس کربن، شبیه به خواص فیزیکی و شیمیایی فیبر کربن، مقاومت گرما به UUKM را فراهم می کند

وسیع ترین استفاده از دو روش برای تولید کامپوزیت کربن کربن یافت شد:

1. کربنیزاسیون ماتریس پلیمری از کربناتور پیش ساخته خالی با حرارت حرارت حرارت بالا در محیط غیر اکسید؛

2. رسوب از فاز گاز Pyrochroker شکل گرفته شده با تجزیه حرارتی هیدروکربن ها در منافذ یک بستر فیبر کربن.

هر دو روش، مزایا و معایب آنها را دارند. هنگام ایجاد UKM آنها اغلب ترکیب می شوند برای به دست آوردن آرامش خواص لازم.

کربنیزاسیون ماتریس پلیمری.فرایند کربنیزاسیون یک عملیات گرما از محصولات از فیبر کربن به دمای 1073 کیلوگرم در یک محیط غیر اکسید کننده (گاز بی اثر، یخچال ذغال سنگ، و غیره) است. هدف عملیات حرارتی انتقال یک اتصال دهنده در کک است. در فرآیند کربنیزاسیون، تخریب حرارتی ماتریس رخ می دهد، همراه با کاهش وزن، انقباض، برای تشکیل تعداد زیادی از منافذ و کاهش به دلیل خواص فیزیکی مکانیکی کامپوزیت.

کربنیزاسیون اغلب در کوره های مقاومت retort است. Retort، ساخته شده از آلیاژ مقاوم در برابر حرارت، محصول را از اکسیداسیون اکسیژن هوا و عناصر گرمایش و جداسازی محافظت می کند - از محصولات ضد خوردگی فرار از پیلوریز پیمرنگ و تضمین یکنواختی گرمایش حجم واکنش کوره را تضمین می کند.

مکانیزم و سینتیک کربنیزاسیون با نسبت میزان جداسازی اوراق قرضه شیمیایی و نوترکیب رادیکال های حاصل تعیین می شود. این فرآیند همراه با از بین بردن ترکیبات تبخیر کننده تبخیر و محصولات گازی و تشکیل کک جامد، اتم های کربن غنی شده همراه است. بنابراین، در فرآیند کربنیزاسیون لحظه کلیدی این انتخاب حالت دمای دما است که باید حداکثر تشکیل بقای کک از اتصال دهنده را تضمین کند، زیرا مقاومت مکانیکی کامپوزیت کربنیزه بستگی دارد، از جمله موارد دیگر، بر میزان کک تشکیل شده است.

ابعاد محصول بیشتر، فرآیند کربنیزاسیون طولانی تر باید باشد. میزان دمای بالابر در طی کربنیزاسیون از چندین درجه تا چندین دهه در ساعت است، مدت زمان فرآیند کربنیزاسیون 300 ساعت و بیشتر است. کربنیزاسیون معمولا در محدوده دما 1073-1773 k به پایان می رسد مربوط به محدوده دماي انتقال کربن به گرافیت.

خواص UAV ها به طور عمده به نوع منبع اتصال دهنده بستگی دارد، که از رزین های آلی مصنوعی استفاده می کند که باقی مانده با کک بالا را می دهد. اغلب، رزین های فنل فرمالدئید برای این منظور به دلیل تکنولوژی آنها استفاده می شود، در دسترس بودن هزینه های کم، که در این فرایند تشکیل شده است، کک دارای قدرت بالا است.

رزین های فنل فرمالدئید با معایب خاصی مشخص می شود. با توجه به ماهیت Polycondensation از درمان و تخصیص آنها اتصالات فرار یک ساختار متراکم همگن دشوار است. انقباض در کربنیزاسیون فنل فرمالدئید بیشتر از سایر انواع گیره های مورد استفاده در تولید UAVs، که منجر به ظهور تنش های داخلی در یک کامپوزیت کربنیزه شده و کاهش خواص فیزیکی آن می شود.

کک متراکم تر می شود. انقباض آنها با کربنیزاسیون کمتر است و قدرت کک بالاتر از رزین های فرمالدئید فنل است. بنابراین، علیرغم چرخه درمان پیچیده تر، گیرنده بر اساس فورفورول، فرفورییلویداکتون، فورفوریل الکل نیز در تولید UAV استفاده می شود.

به دلیل محتوای بزرگ کربن (تا 92-95٪) و تعداد کک بالا، برای به دست آوردن یک ماتریس کربن، زغال سنگ و روغن به دلیل محتوای بزرگ کربن (تا 92-95٪) و تعداد کک بالا. مزایای Peckers به \u200b\u200bسایر گیرنده ها دسترسی و هزینه کم، محرومیت از حلال از فرآیند تکنولوژیکی، منشور خوب کک و تراکم بالا آن. معایب پکرها شامل تشکیل تخلخل قابل توجهی، تغییر شکل محصول، حضور ترکیبات سرطانزا در ترکیب آنها، که نیاز به اقدامات امنیتی بیشتری دارد.

با توجه به جداسازی ترکیبات فرار در طی تخریب حرارتی رزین در پلاستیک کربناتیزه، تخلخل قابل توجهی ناشی می شود که باعث کاهش می شود خواص فیزیکی مکانیکی UKM بنابراین، فرآیند کربنیزاسیون کربنیزاسیون توسط فرایند به دست آوردن مواد متخلخل تکمیل شده است، که برای مثال، به عنوان مثال، ولتاژ کم ولتاژ مقصد عایق حرارتی کامل نیست. معمولا، برای از بین بردن تخلخل و افزایش تراکم، مواد کربنیزه دوباره با اتصال دهنده و کربنیزر آغشته می شود (این چرخه می تواند بارها تکرار شود). Impregnation تکرار شده در Autoclaves در حالت "فشار خلاء" ساخته شده است، I.E.، اول، اولین قطعه کار در Vacuo گرم می شود، پس از آن Binder عرضه می شود و بیش از حد بیش از حد به 0.6-1.0Pa ایجاد می شود. هنگامی که اشباع، راه حل ها و ذوب شدن اتصالات استفاده می شود، و تخلخل کامپوزیت با هر چرخه کاهش می یابد، بنابراین لازم است استفاده از گیرنده ها با کاهش ویسکوزیته کاهش یابد. درجه مهر و موم در طول اشباع مجدد بستگی به نوع اتصال دهنده، تعداد کک، تخلخل محصول و درجه پر کردن منافذ بستگی دارد. با افزایش تراکم در هنگام اشباع مجدد، قدرت مواد نیز افزایش می یابد. این روش را می توان توسط UAV با تراکم تا 1800 کیلوگرم در متر مربع و بالاتر به دست آورد. روش کربنیزاسیون کربن نسبتا ساده است، نیازی به تجهیزات پیچیده نیست، بازتولید خوبی از خواص مواد حاصل از محصولات به دست آمده را فراهم می کند. با این حال، نیاز به عملیات تراکم چندگانه به طور قابل توجهی طول می کشد و روند به دست آوردن محصولات از UAVs را افزایش می دهد، که یک ضرر جدی از روش مشخص شده است.

پس از دریافت UAV روش بارش Pyrocenter از فاز گاز هیدروکربن گازی (متان، بنزن، استیلن، و غیره) یا مخلوطی از گاز هیدروکربن و گاز رقیق شده (گاز غیر مستقیم یا هیدروژن) از طریق یک فریم متخلخل فیبر کربن پخش می شود، جایی که تجزیه هیدروکربن بر روی سطح گرمای فیبر تحت عمل بالا رخ می دهد درجه حرارت. پیکوربن رسوب به تدریج باعث اتصال پل های بین الیاف می شود. سینتیک رسوب و ساختار Perocenter حاصل از آن به عوامل بسیاری بستگی دارد: دما، جریان گاز، فشار، حجم واکنش، و غیره. خواص کامپوزیت ها به دست آمده نیز با نوع و محتوای فیبر، طرح تقویت کننده تعیین می شود.

فرآیند رسوب در واکسن یا تحت فشار در کوره های القایی، و همچنین در کوره های مقاوم انجام می شود.

چندین روش تکنولوژیکی برای به دست آوردن یک ماتریس پیلو کربن توسعه یافته است.

با روش ایزوترمالبیل در یک اتاق گرم یکنواخت است. یکنواختی گرمایش در کوره القایی با کمک یک عنصر سوخت - Sussceptor تولید شده از گرافیت ارائه شده است. گاز هیدروکربن از طریق پایین کوره خدمت می شود و از طریق حجم واکنش و قطعه کار پخش می شود؛ محصولات واکنش گازی از طریق خروجی در درب کوره برداشته می شود.

این فرایند معمولا در دمای 1173-1423 و فشار 130 تا 2000 کیلوگرم تولید می شود. کاهش دما منجر به کاهش میزان رسوب و گسترش بیش از حد طول مدت فرآیند می شود. افزایش دما، بارش پلوروئید را تسریع می کند، اما در عین حال گاز زمان زیادی برای انتشار جلد قطعه کار نمی کند و لایه های سطح پریرود رخ می دهد. مدت زمان فرآیند به صدها ساعت می رسد.

روش ایزوترمال معمولا برای تولید قطعات نازک دیواره استفاده می شود، زیرا در این مورد آنها به طور عمده توسط سطوح در سطح محصول پر شده است.

برای اشباع حجمی و به دست آوردن محصولات ضخیم دیواره اعمال می شود روش غیر وابسته به عشق شهوانی متشکل از ایجاد یک گرادیان درجه حرارت در آماده سازی با قرار دادن آن بر روی یک مدور گرم یا هسته یا گرم شدن مستقیم جریان خود را. گاز هیدروکربن به وسیله ی اضافی خدمت می شود دمای پایین. فشار در کوره معمولا برابر با اتمسفر است. در نتیجه، رسوب پریشپر در داغترین منطقه رخ می دهد. اثر خنک کننده جریان گاز بالای سطح با سرعت بالا، راه اصلی برای دستیابی به شیب دما است.

افزایش تراکم و هدایت حرارتی کامپوزیت منجر به حرکت لبه دما رسوب می شود که در نهایت مهر و موم حجمی مواد و تهیه محصولات با چگالی بالا (1700-1800 کیلوگرم در متر مربع) را تضمین می کند.

برای روش ایزوترمال به دست آوردن UAV ها با ماتریس پیلو کربن، مزایای زیر مشخص می شود: بازپرداخت خوب خواص؛ سادگی طراحی فنی؛ تراکم بالا و گرافیتی خوب از ماتریس؛ توانایی پردازش در همان زمان چندین محصول.

معایب عبارتند از: نرخ رسوب کوچک؛ رسوب سطحی Pyrochroker پر کردن بد از بزرگ.

روش غیر وابسته به عشق وابسته به چنین مزایایی دارد: میزان رسوب بیشتر؛ توانایی پر کردن بزرگ؛ محصول مهر و موم حجمی.

معایب آن به شرح زیر است: طراحی سخت افزار پیچیده؛ فقط یک محصول پردازش می شود تراکم ناکافی و گرافیتی از ماتریس؛ شکل گیری میکروکراکز ها.

3.4.4 درمان گرمای حرارتی بالا (گرافیک) UAV.ساختار پلاستیک و کامپوزیت های کربناتیزه شده با یک ماتریس پیلو کربن پس از یک مهر و موم از فاز گاز ناقص است. فاصله بین لایه D 002، که درجه مرتب سازی ماتریس کربن را مشخص می کند، نسبتا بزرگ - بیش از 3.44 × 10 4 میکرومتر، و ابعاد کریستال نسبتا کوچک است - معمولا بیش از 5 × 10 -3 میکرومتر است که مشخصه آن است سفارش دو بعدی از لایه های پایه کربن. علاوه بر این، در طول فرایند به دست آوردن، ولتاژ داخلی ممکن است بوجود آید، قادر به منجر به تغییر شکل و تحریف ساختار محصول در طول عملیات این مواد در دمای بالاتر از دمای کربنیزاسیون یا رسوب پریرودها می شود. بنابراین، در صورت لزوم، لازم است که مواد ترمومتری بیشتری برای انجام پردازش درجه حرارت بالا خود بدست آورید. دمای نهایی عملیات حرارتی توسط شرایط عملیاتی تعیین می شود، اما محدود به تحمل مواد است که به شدت در دمای بالای 3273 K جریان می یابد. درمان حرارتی در آن انجام می شود کوره های القایی یا کوره های مقاومتی در یک محیط غیر اکسید کننده (ناامیدی گرافیت، خلاء، گاز بی اثر). تغییر خواص مواد کربن کربن در فرایند عملیات حرارتی با درجه حرارت بالا توسط بسیاری از عوامل تعیین می شود: نوع پرکننده و ماتریس، دمای نهایی و طول مدت عملیات حرارتی، متوسط \u200b\u200bو فشار آن و سایر عوامل . در دماهای بالا، موانع انرژی در مواد کربن برطرف می شود، جلوگیری از حرکت ترکیبات چند هسته ای، پیوستن آنها و تغییر مسیر متقابل آنها با درجه بیشتر مهر و موم شده است.

مدت زمان این فرآیندها کوچک است و درجه تبدیل به طور عمده تعیین می شود. بنابراین، مدت زمان فرایندهای درمان حرارتی با درجه حرارت بالا به طور قابل توجهی کمتر از در مورد کربنیزاسیون یا رسوب Pyrocenter است و معمولا چند ساعت است. با درمان حرارت بالا حرارتی پلاستیک های کربن شده، تغییر شکل غیر قابل برگشت محصول، به تدریج "بهبودی" نقص ها رخ می دهد. برای مواد جدول زمانی مناسب مبتنی بر PKE ها در دمای بالای 2473 کیلوگرم، رشد شدید کریستال های کربن سه بعدی تا انتقال به ساختار گرافیت وجود دارد. در عین حال، در پلاستیک های کربناتیزه شده بر اساس نقص های اتصال ضریب گرافیتی پلیمر ساختار، تا 3273 کیلوگرم حفظ می شود و ماده در یک فرم ساختاری غیر غم انگیز باقی می ماند.

پودر پودر به ماتریس مواد کامپوزیت معرفی شده است تا پرکننده خواص ذاتی ماده را در خواص عملکردی کامپوزیت اجرا کند. در کامپوزیت پودر، ماتریس عمدتا فلزات و پلیمرها است. عنوان کامپوزیت با یک ماتریس پلیمری نام را ثابت کرد "پلاستیک".

کامپوزیت با ماتریس فلزی

کامپوزیت با ماتریس فلزی.کامپوزیت پودر با یک ماتریس فلزی با فشار دادن سرد یا گرم ترکیبی از پودرهای ماتریس و پرکننده با پخت بعدی محصول نیمه تمام شده به دست آمده در یک محیط بی اثر یا کاهش در دمای حدود 0.75 به دست می آید t pl ماتریس فلزی گاهی اوقات فشرده سازی و فرآیندهای پخت ترکیب شده است. تکنولوژی به دست آوردن کامپوزیت پودر نامیده می شود "پودر متالورژی". روشهای متالورژی پودر تولید Kermets و آلیاژهای با خواص خاص.

کرمان مواد کامپوزیتی با یک ماتریس فلزی نامیده می شود، پرکننده آن ذرات پراکنده از سرامیک، مانند کاربید، اکسید، بوریدها، سیلیکید ها، نیترید ها و غیره است. به عنوان ماتریس، به طور عمده از کبالت، نیکل و کروم استفاده می شود. KERMETS ترکیب سختی، مقاومت در برابر حرارت و مقاومت حرارتی سرامیک با ویسکوزیته بالا و هدایت حرارتی فلزات. بنابراین، Kermeta، در مقایسه با سرامیک، کمتر شکننده و قادر به مقاومت در برابر تفاوت های زیادی در دمای بدون تخریب است.

گسترده ترین استفاده از Kermeta در تولید یک ابزار فلزکاری به دست آمد. آلیاژهای جامد پودر تماس با ابزار Kermets.

پودر پودر آلیاژهای جامد کاربید یا کربنیترید ها در مقدار 80٪ یا بیشتر است. بسته به نوع پرکننده و فلز، که به عنوان یک ماتریس کامپوزیت عمل می کند، آلیاژهای جامد پودر به چهار گروه تقسیم می شوند:

• 1) WC-Co - تنها نوع Caparbid در K؛
• 2) WC-TIC-CO - DUBBBID TYP TK،
• 3) WC-Tic-Tac-Co - TRICARBIDE TTK نوع؛
• 4) Tic و Ticn- (Ni + Mo) - آلیاژ های وابسته به کاربید تیتانیوم و کاربید - انواع TN و CST غیر قابل تشخیص.

آلیاژهای VKآلیاژها با حروف VC و عدد نشان می دهند که محتوای کبالت را نشان می دهند. به عنوان مثال، ترکیب آلیاژ WC6: 94٪ WC و 6٪ شرکت. مقاومت به حرارت آلیاژهای VK - حدود 900 درجه سانتیگراد. آلیاژهای این گروه بیشترین قدرت را نسبت به سایر آلیاژهای جامد دارند.

آلیاژهای TC.آلیاژها ترکیبی از حروف و اعداد را نشان می دهد. رقم پس از T نشان دهنده محتوای موجود در آلیاژ کاربید تیتانیوم، پس از K - کبالت است. به عنوان مثال، ترکیب آلیاژ T15K6: TIC - 15٪، 6٪، بقیه، 79٪، - WC. سختی آلیاژها از TC به علت معرفی کاربید جامد تر تیتانیوم به پرکننده آن نسبت به سختی آلیاژها در K. آنها همچنین دارای مزیت مقاومت به گرما - 1000 درجه سانتی گراد هستند، اما قدرت آنها با محتوای کبالت برابر است پایین تر است.

آلیاژهای TTK (TT7K12، TT8K، TT20K9).تعیین آلیاژهای TTK شبیه به TC است. این رقم پس از حرف دوم T نشان دهنده محتوای کل کاربید های Tic و TAS است.

با مقاومت حرارت برابر (1000 درجه سانتیگراد)، آلیاژهای TTK از آلیاژهای TC با همان محتوای کبالت و سختی و برای قدرت فراتر رفته اند. بیشترین اثر دوپینگ کاربید تانتالوم در بارهای چرخه ای ظاهر می شود - طول عمر خستگی شوک تا 25 بار افزایش می یابد. بنابراین، آلیاژهای Hold Tantalo به طور عمده برای شرایط برش شدید با بارهای قدرت و درجه حرارت زیاد استفاده می شود.

آلیاژهای TN، CST.این آلیاژهای جامد حل نشده (BVTS) بر اساس کاربید و کربنیترید تیتانیوم با نیکل مولیبدن، و نه یک لیگ کبالت نیست.

مقاومت به حرارت BVTS پایین تر از آلیاژهای تنگستن است، مقاومت به حرارت BVTs بیش از 800 درجه سانتیگراد نیست. قدرت و ماژول آنها نیز پایین تر است. ظرفیت گرما و هدایت حرارتی BVT ها کمتر از آلیاژهای سنتی است.

با وجود هزینه نسبتا کم، استفاده گسترده از BVTS برای تولید ابزار برش مشکل ساز. مناسب ترین استفاده از آلیاژهای طعم دهنده برای تولید اندازه گیری اندازه گیری (اندازه گیری ترمینال، کالیبرس) و ابزار نقص.

ماتریس فلزی نیز برای اتصال پرکننده پودر از الماس و نیترید بورون مکعب استفاده می شود که عنوان کلی "مواد فوق العاده ای" (STM) را ترکیب می کند. مواد کامپوزیتی با پرکننده از STM به عنوان یک ابزار پردازش استفاده می شود.

انتخاب ماتریس برای پودر الماس پودر، مقاومت کم حرارت الماس محدود است. ماتریس باید رژیم ترموشیمیایی از اتصال قابل اعتماد از دانه های پرکننده الماس، به جز احتراق یا گرافیتیک الماس را ارائه دهد. برای اتصال پرکننده الماس، برنز قلع بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد. مقاومت به حرارت بالاتر و بی اثر شیمیایی نیترید بور اجازه می دهد تا از اوراق قرضه مبتنی بر آهن، کبالت، آلیاژ جامد استفاده کنید.

ابزار با STM به طور عمده به شکل محافل ساخته شده است، پردازش آن توسط تقسیم سطح مواد پردازش شده توسط دایره چرخشی انجام می شود. محافل ساینده بر اساس الماس و نیترید بور به طور گسترده ای برای تیز کردن و اتمام ابزار برش استفاده می شود.

هنگام مقایسه ابزارهای ساینده بر اساس نیترید الماس و بور، لازم به ذکر است که این گروه ها با یکدیگر رقابت نمی کنند، بلکه زمینه های خود را از استفاده منطقی دارند. این توسط تفاوت های خواص فیزیکی و شیمیایی آنها تعیین می شود.

مزایای الماس به عنوان یک ماده ابزار در مقابل نیترید بور متعلق به آن است که هدایت حرارتی آن بالاتر است و ضریب انبساط حرارتی پایین تر است. با این حال، توانایی انتشار بالا از الماس در ارتباط با آلیاژهای بر اساس آهن - فولاد - فولاد و چدن و \u200b\u200bبرعکس، این گونه inertia به این مواد از نیترید بور.

در درجه حرارت بالا، تعامل الماس انتشار فعال با آلیاژهای مبتنی بر آهن مشاهده شده است. در دمای زیر سیستم عامل

کاربرد الماس در هوا دارای محدودیت های دما است. الماس شروع به اکسید در یک نرخ قابل توجه در دمای 400 درجه سانتیگراد می کند. در دمای بالاتر، آن را با برجسته تر می سوزاند دی اکسید کربن. همچنین قابلیت های عملیاتی ابزار الماس را نسبت به یک ابزار بر اساس نیترید بور کوبا محدود می کند. اکسیداسیون قابل توجهی از نیترید بور در هوا تنها پس از قرار گرفتن در معرض ساعتی در دمای 1200 درجه سانتیگراد مشاهده می شود.

حد دما از عملکرد الماس در محیط بی اثر محدود به تبدیل آن به شکل کربن پایدار ترمودینامیکی - گرافیت است که شروع به گرم شدن به 1000 درجه سانتیگراد می کند.

یکی دیگر از مناطق گسترده ای از کاربرد Kermetov استفاده آنها به عنوان یک ماده طراحی از مقصد با درجه حرارت بالا برای اشیاء تکنیک های جدید است.

خواص خدمات کامپوزیت پودر با یک ماتریس فلزی عمدتا توسط خواص پرکننده تعیین می شود. بنابراین، برای مواد کامپوزیت پودر با اموال خاص، معمولا طبقه بندی رایج توسط برنامه های کاربردی.

38.1 طبقه بندی

مواد کامپوزیتی مواد تقویت شده توسط پرکننده ها هستند، همانطور که در ماتریس پرکننده ها تعریف شده است، اغلب مواد با اوراق قرضه های بین اتمی بالا، انرژی بالا و انرژی بالا هستند، با این حال، در ترکیب با ماتریس های شکننده، پرکننده های پرکننده بالا می توانند اعمال شوند

اجزای اتصال یا ماتریس، در مواد کامپوزیتی می توانند متفاوت باشند - پلیمر، سرامیک، فلز یا مخلوط. در مورد دوم، آنها در مورد مواد کامپوزیت پلیماتری صحبت می کنند.

با توجه به مورفولوژی فازهای تقویت کننده، مواد کامپوزیت به تقسیم می شوند:

صفر بعدی (تعیین: 0،)، یا تقویت شده توسط ذرات پراکندگی های مختلف، به طور تصادفی در ماتریس توزیع شده است؛

فیبرهای یک بعدی (تعیین: 1)، یا با الیاف مداوم یا گسسته ی یکپارچه سخت شده است.

لایه دو بعدی (نامگذاری: 2)، یا حاوی لاملا یا لایه های تقویت شده به همان اندازه گرا (شکل 38.1).

Anisotropy مواد کامپوزیتی، "پیش بینی شده" پیش از آن به منظور استفاده از آن در ساختارهای مربوطه، ساخت و ساز نامیده می شود.

در اندازه فازهای تقویت کننده یا اندازه سلول تقویت شده، مواد کامپوزیت به صورت زیر تقسیم می شوند:

submicrocomposites (اندازه سلول تقویت، قطر الیاف یا ذرات<С 1 мкм), например, дисперсноупрочненные сплавы или волокни­стые композиционные материалы с очень тонкими волокнами:

microcomposites (اندازه سلول تقویت، قطر الیاف، ذرات یا ضخامت لایه ها ^ 1 میکرومتر)، به عنوان مثال، مواد تقویت شده توسط ذرات، الیاف کربن، کاربید سیلیکون، بور و غیره، آلیاژهای یوتکتیک یک طرفه؛

به عنوان مثال، ماکروکامپوزیت ها (قطر یا ضخامت اجزای تقویت کننده -100 میکرومتر)، به عنوان مثال، قطعات ساخته شده از آلیاژهای مس یا آلومینیوم تقویت شده با سیم تنگستن یا فویل فولادی. ماکروکامپوزیت ها اغلب برای افزایش مقاومت سایش جزئیات اصطکاک در تجهیزات تکنولوژیکی استفاده می شود.

38.2. تعامل interfacial در مواد کامپوزیتی

38.2.1. سازگاری فیزیکی و شیمیایی و ترمومکانیک اجزاء

ترکیبی از مواد در یک ماده به طور قابل ملاحظه ای در ترکیب شیمیایی و خواص فیزیکی، توسعه، تولید و ترکیبی از مواد کامپوزیت را به مشکل سازگاری ترمودینامیکی و جنبشی اجزاء نشان می دهد. قهرمان نزدیک

سازگاری پویا توانایی ماتریس را درک می کند و تقویت کننده های تقویت کننده را در حالت تعادل ترمودینامیکی زمان نامحدود در دمای تولید و عملیات قرار می دهد. تقریبا تمام مواد کامپوزیتی مصنوعی ساخته شده به طور ترمودینامیکی ناسازگار هستند. استثنائات تنها چند سیستم فلزی (CI-W، CI، AG-W) وجود دارد، جایی که هیچ تعامل شیمیایی و انتشار بین فازهای PRN زمان نامحدود تماس آنها وجود ندارد.

سازگاری جنبشی - توانایی اجزای مواد کامپوزیتی برای حفظ تعادل متاستاز در فواصل زمانی خاص و دمای زمانی. مشکل سازگاری جنبشی دارای دو جنبه است: 1) فیزیک شیمیایی - اطمینان از اتصال قوی بین اجزای و محدودیت در سطوح فرآیندهای انحلال، انتشار هترو و واکنش، که منجر به تشکیل محصولات شکننده از تعامل و تخریب می شود از قدرت تقویت فازهای تقویت کننده و مواد کامپوزیتی به طور کلی؛ 2) ترمومکانیک-دستیابی به توزیع مطلوب تنش های داخلی منشاء حرارتی و مکانیکی و کاهش سطح آنها؛ اطمینان از رابطه عقلانی بین سخت شدن تغییر شکل ماتریس و توانایی آن برای استراحت آرام سازی تنش ها، جلوگیری از بیش از حد و تخریب زودرس فازهای تقویت کننده.

امکانات زیر برای بهبود سازگاری فیزیکوشیمیایی ماتریس های فلزی با تقویت کننده های تقویت کننده وجود دارد:

I. توسعه انواع جدیدی از تقویت کننده های تقویت کننده، مقاوم در تماس با ماتریس های فلزی در دماهای بالا، مانند الیاف سرامیک، کریستال های رشته ای و ذرات پراکنده از کاربید سیلیکون، تیتانیوم، زیرکونیوم، بور، آلومینیوم، اکسید زیرکونیوم، نیتروژن سیلیکون، بور ، و غیره.

II استفاده از پوشش های مانع بر روی تقویت کننده های تقویت کننده، مانند پوشش از فلزات نسوز، کاربید تیتانیوم، هافنیوم، بور، نیتروژن تیتانیوم، بور، اکسید های یتیم بر فیبرهای کربن، بور، سیلیکون کاربید. برخی از پوشش های مانع بر روی الیاف، عمدتا فلزی، به عنوان وسیله ای برای بهبود رطوبت الیاف با ذوب ماتریکس خدمت می کنند که در هنگام تولید مواد کامپوزیتی با روش های فاز مایع بسیار مهم است. چنین پوشش هایی اغلب به نام تکنولوژی هستند

مهمتر از آن، اثر پلاستیزاسیون، در تثبیت و حتی افزایش قدرت الیاف آشکار شده است (به عنوان مثال، زمانی که الیاف الیاف بور از طریق یک حمام با ذوب یا تولید نیکل الیاف کربن کشش می دهند و پس از آن درمان گرما را پوشش می دهد )

III کاربرد در مواد کامپوزیتی ماتریس های فلزی، با عناصر با یکپارچگی بزرگ برای پرکننده تقویت کننده از ماتریس فلزی، یا افزودنی های سورفاکتانت، دوخته شده است. تغییر ترکیب شیمیایی از مرزهای بخش باید جلوگیری از توسعه دوپینگ تعامل بین فاز از آلیاژهای ماتریس با افزودنی های سطح فعال یا کاربیبانی، و همچنین استفاده از پوشش های تکنولوژیکی فیبر، می تواند به بهبود مرطوب کمک کند از پرکننده تقویت کننده با ذوب فلز.

IV Dogging توسط ماتریس توسط عناصر که پتانسیل شیمیایی پرکننده تقویت کننده در آلیاژ ماتریکس را افزایش می دهد یا مواد افزودنی پرکننده تقویت کننده را به غلظت اشباع در دمای به دست آوردن یک عملیات مواد کامپوزیت افزایش می دهد. چنین دوپینگ مانع انحلال فاز تقویت کننده می شود، بنابراین پایداری حرارتی ترکیب را افزایش می دهد.

V. ایجاد مواد کامپوزیت مصنوعی با توجه به نوع ترکیبات طبیعی "طبیعی" با انتخاب ترکیب مربوط به اجزاء.

vi انتخاب دوره های بهینه از اجزای تماس در یک زمان یا فرآیند دیگری برای به دست آوردن مواد کامپوزیتی و یا در شرایط خدمات خود، به عنوان در نظر گرفتن درجه حرارت و عوامل قدرت. مدت زمان تماس، از یک طرف باید برای وقوع اوراق بهادار چسبندگی دوام بین اجزای سازنده کافی باشد؛ از سوی دیگر، منجر به تعامل شدید شیمیایی، تشکیل فازهای متوسط \u200b\u200bشکننده و کاهش قدرت مواد کامپوزیتی نمی شود.

سازگاری ترمومکانیک اجزاء در مواد کامپوزیتی ارائه می دهد:

انتخاب آلیاژهای ماتریس و پرکننده ها با حداقل تفاوت در مودول های کشش، ضریب پواسون، ضریب انبساط حرارتی؛

استفاده از لایه های متوسط \u200b\u200bو پوشش های فاز تقویت کننده، کاهش تفاوت در خواص فیزیکی ماتریس و فاز؛

انتقال از تقویت توسط مولکول یک گونه به Polyarmirov - III، I.E.، ترکیبی از یک ماده کامپوزیتی از الیاف تقویت، ذرات یا لایه های متفاوت در ترکیب و خواص فیزیکی؛

تغییر هندسه قطعات، نمودارها و مسلح؛ مورفولوژی، اندازه و حجم حجم فازهای تقویت کننده؛ جایگزینی پرکننده مداوم گسسته؛

انتخاب روش ها و روش های تولید مواد کامپوزیتی، ارائه سطح مشخصی از قدرت اتصال اجزای آن.

38.2.2. تقویت کننده های تقویت کننده

برای تقویت ماتریس های فلزی، پرکننده های بالا، پرکننده های با قدرت بالا، فلزات مداوم و گسسته، الیاف غیر فلزی و سرامیک، الیاف کوتاه و ذرات، کریستال های رشته ای (جدول 38.1) استفاده می شود.

الیاف کربن یکی از توسعه یافته ترین در تولید مواد تقویت کننده امیدوار کننده است. مزیت مهم الیاف کربن نسبت کمتری، هدایت حرارتی نزدیک به فلزات (I \u003d 83.7 w / (m-k))، نسبتا کم هزینه است.

الیاف به شکل مهار های مرموز صاف یا پیچ خورده، بافت ها یا روبان های مرموز پیچیده آنها عرضه می شوند. بسته به نوع مواد خام منبع، قطر تغییرات فیلادتالی از 2 تا 10 میکرومتر، تعداد فیضاد ها در مهار - از صدها تا چادر هزاران قطعه.

الیاف کربن دارای مقاومت شیمیایی بالا در شرایط اتمسفر و اسیدهای معدنی هستند. مقاومت حرارتی الیاف کم است: دمای عملیات طولانی مدت در هوا بیش از 300-400 درجه سانتیگراد نیست. برای افزایش مقاومت شیمیایی در تماس با فلزات بر روی سطح الیاف، پوشش های مانع از تیتانیوم و بوریدهای زیرکونیوم، کاربید تیتانیوم، زیرکونیوم، سیلیکون، فلزات نسوز اعمال می شود.

الیاف Borny با بارش بور بور مخلوط گاز هیدروژن و بور سه کلرید گرم به دمای 1100-1200 درجه سانتیگراد سیم تنگستن یا مونوفیلم کربن گرم می شود. هنگامی که هوا گرم می شود، فیبر بور شروع به اکسید در دمای 300-350 درجه سانتیگراد می شود، در 600-800 درجه سانتیگراد به طور کامل از دست دادن قدرت. تعامل فعال با اکثر فلزات (AL، MG، TI، FE، NI) در دمای 400-600 درجه سانتیگراد آغاز می شود. برای افزایش مقاومت حرارتی فیبر بور، لایه های نازک (2-6 میکرومتر) کاربید سیلیکون (SIC / B / W)، کاربید بور (B4C / B / W)، نیترید بور (BN / B / W) هستند با روش فاز گاز استفاده می شود.

الیاف کاربید سیلیکون با قطر 100-200 میکرومتر در دمای 1300 درجه سانتیگراد از یک مخلوط بخار گاز سیلیکون و متان متان رسوب می شود که با هیدروژن در نسبت 1: 2: 10 و سیم تنگستن رقیق شده است

الیاف کربن Rraphil-Hst Tornell-100 toraine-t-zoo Toraine-M-40A الیاف متولد شده الیاف کاربید سیلیکون نه کال فلز بریلیم تنگستن مولیبدن تیتانیوم فولاد

جدول 38.2 آلیاژهای مورد استفاده به عنوان ماتریس در مواد کامپوزیتی ترکیب،٪ (جرم) کشور - توسعه دهنده و GOST خواص آلیاژهای آلومینیوم <0,3 Fe, <0,3 Si, <0,25 Mn GOST 4784-74 6.8 mg-0.8 mn-0،005 be GOST 4784-74 0.4 Cu-1.2 mg-0.8 si-0.35 cr GOST 4784-74 4.9 Cu-1.8 mg-0.9 mn GOST 4784-74 2.0 Cu-2.8 Mg-0،6 MN-0.25 CR GOST 4784-74 GOST 2685-75 GOST 2685-75 1 Fe-0.2 Cu-0،1 Zn 0.5 Si-0.5 Fe-4.9 Cu-0.25 Zn- 0.8 Si-0.7 Fe-0.4 Cu-0.25 Zn- 0.15 MN-1 MG-0.15 TI-0.15 CR منیزیم (7.5-9.0) AL-0.5 MN- (0.2-0.8) Zn GOST 2856-68 (4-5) Zn- (0.6-1.1) ZR T Itanova (5.3-6.5) al- (3.5-4.5) v 5.9 AL-5.5 V-5.5 MO-2.0 CR- نیکل (19-22) Cr- (0.15-0.35) ti 25 Cr- (13-16) W- (0.3-0.7) ti (4-5) CO-12 CR-4 MO-5 W- 3 TI-6 AL-2 FE

یا pecovy من کربن من. بهترین نمونه های فیبر دارای قدرت 3000-4000 مگاپاسکال در دمای 1100 درجه سانتیگراد است

فیبرهای کاربید سیلیکون سیلیکون به شکل مهار های چند منظوره به دست آمده از ماوراء بنفش مایع با کشیدن و پیرولیز، از کریستال های فوق العاده نازک F) تشکیل شده است.

الیاف فلزی به شکل یک سیم با قطر 0.13 تولید می شود؛ 0.25 و 0.5 میلی متر. الیاف از فولادهای با مقاومت بالا، آلیاژهای بریلیوم عمدتا برای تقویت ماتریس ها از آلیاژهای نور و تیتانیوم در نظر گرفته شده اند. الیاف ساخته شده از فلزات نسوز، آلیاژ با تیتانیوم، تیتانیوم، اکسید و فازهای کاربید، برای هاردن مقاوم به حرارت Ichkelchromhrous، تیتانیوم و سایر آلیاژها استفاده می شود.

کریستال های مناسب شکل مورد استفاده برای تقویت می تواند فلزی یا سرامیک باشد. ساختار چنین کریستال های منو کریستالی، قطر معمولا تا 10 میکرومتر است و نسبت طول به قطر 20-100، کریستال های رشته ای با روش های مختلف به دست می آید: رشد از پوشش ها، بارش الکترولیتی، بارش از بخار رسانه گاز، کریستالیزاسیون از فاز گاز از طریق فاز مایع. با توجه به مکانیزم بخار - مایع کریستال، پیلوریز، کریستالیزاسیون از راه حل های اشباع، از بین بردن

38.2.3. آلیاژهای ماتریس

در مواد کامپوزیتی فلزی، ماتریس عمدتا از آلیاژهای آلومینیومی و منیزیم ریه استفاده می شود، و همچنین از مس، نیکل، کبالت، روی، قلع، سرب، آلیاژهای نقره ای استفاده می شود؛ کروم نیکل مقاوم در برابر حرارت، تیتانیوم، زیرکونیوم، آلیاژهای وانادیوم؛ آلیاژهای کروم و نایوبیوم نسوز (جدول 38 2).

38.2.4. انواع ارتباطات و ساختارهای سطوح بخش در مواد کامپوزیتی

بسته به مواد پرکننده و ماتریس، روش ها و روش های تولید بر روی سطوح بخش مواد کامپوزیت، شش نوع ارتباطات اجرا می شود (جدول 38.3). پیوند پایدار بین اجزای سازنده با ماتریس های فلزی، تعامل شیمیایی را فراهم می کند. یک نوع ارتباط مشترک، مخلوط شده است، ارائه شده توسط محلول های جامد و فازهای داخلی (به عنوان مثال، ترکیب "فیبرهای آلومینیوم" به دست آمده از روش ریخته گری مداوم) یا محلول های جامد، فازهای داخلی و اکسید (ترکیب مشابه با فشار دادن نیمه پلاسما محصولات تغذیه شده)، و غیره

38.3. روش های تولید مواد کامپوزیتی

تکنولوژی تولید مواد کامپوزیتی فلزی توسط طراحی محصولات تعیین می شود، به ویژه اگر آنها یک فرم پیچیده داشته باشند و نیاز به تهیه ترکیبات ترکیبات با جوشکاری، لحیم کاری، چسباندن یا پرچین داشته باشند، و به عنوان یک قانون، چند درآمد است .

پایه عنصری برای تولید قطعات یا محصولات نیمه تمام شده (ورق ها، لوله ها، پروفیل ها) از مواد کامپوزیت اغلب به اصطلاح به اصطلاح prepregs، یا نوار با یک لایه تقویت کننده تقویت کننده، آلیاژ ماتریس آغشته یا پوشش داده شده؛ آغشته به الیاف فلزی یا الیاف فردی با پوشش های ساخته شده از آلیاژهای ماتریس.

انواع ارتباطات در سطوح بخش در مواد کامپوزیتی نوع ارتباطات اتصال مکانیکی بین اجزای انحلال، مرطوب کردن شکل گیری فازهای جدید سطح بخش بخش به عنوان یک نتیجه از واکنش شیمیایی بین اجزای تبادل واکنش شیمیایی بین اجزای ارتباطات از طریق اکسید ارتباطات مخلوط، یا ترکیبی از انواع مختلف ارتباطات فایبرگلاس، ماتریس جامد کربن پلیمر ذوب مس - الیاف تنگستن تعامل Tigai با الیاف بور؛ ti + 2b - "- تیبا تعامل ماتریس آلیاژ تیتانیوم حاوی آلومینیوم، با الیاف بور: Tі (al) -j-2b-4ti، al) b2 ti-hti، al) ba- "tiba + ti (al) تشکیل اسپینل بر روی سطح بخش فیبر ماتریس یاقوت کبود نیکل؛ NT0 + Ala03 Niala04 تعامل فیبرهای بور با ذوب آلومینیوم: مرطوب کردن، تشکیل راه حل A1 (B)، تشکیل محصولات تعامل در قالب فازهای عایق A1V1A، A1VU، A1VA

جزئیات و محصولات نیمه تمام شده توسط یک ترکیب (فشرده سازی) از prepreg های اولیه از طریق اشباع، فشار دادن داغ، نورد یا بسته بندی بسته از prepregs به دست می آید. گاهی اوقات prepregs، و محصولات ساخته شده از مواد کامپوزیتی با روش های مشابه، به عنوان مثال، توسط پودر یا فناوری ریخته گری، IO برای حالت های مختلف و در ماسک های مختلف تکنولوژیکی ساخته شده است.

روش ها برای به دست آوردن prepregs، نیمه تمام محصولات و محصولات از مواد کامپوزیتی با ماتریس های فلزی را می توان با پنج گروه اساسی تقسیم کرد: 1) parogazopazia؛ 2) شیمیایی و الکتروشیمیایی؛ 3) فاز مایع؛ 4) فاز جامد؛ 5) فاز جامد.

38.4 خواص مواد کامپوزیتی با ماتریس فلزی

مواد کامپوزیتی با ماتریس های فلزی دارای تعدادی از مزایای غیر قابل انکار نسبت به سایر مواد ساختاری هستند که قابل پیش بینی برای کار در شرایط شدید هستند. این مزایا عبارتند از: قدرت بالا و. سفتی در ترکیب با ویسکوزیته بالا تخریب؛ قدرت و استحکام خاص (نسبت قدرت و ماژول الاستیسیته به وزن خاص A / Y و E / Y)؛ محدودیت خستگی زیاد؛ مقاومت در برابر حرارت بالا؛ حساسیت کوچک به تاثیرات حرارتی، به نقص های سطح، خواص دمای بالا، هدایت الکتریکی و حرارتی، تولید، تولید، پردازش و ترکیب (جدول 38 4).

مواد کامپوزیتی با ماتریس های فلزی در مقایسه با بهترین مواد ساختمانی فلزی

جدول 385.

خواص مکانیکی مواد کامپوزیتی با ماتریس های فلزی ترکیب بندی مکانیکی خواص اعلام وصول آلیاژهای آلومینیوم - فیبر، سیم، NK ADM2X18N10T متحرک amg6-12x18ndt فشار انتشار naya جوش همان A1-7٪ MG-Tornel 75 تلقیح al-12٪ si-tornel 50 فشار دادن همان آلیاژهای منیزیم Mg-B تلقیح کنتور ریخته گری ریخته گری اشباع جوش نایا

در غیاب الزامات خاص برای مواد بر روی هدایت حرارتی، هدایت الکتریکی، مقاومت سرد و خواص دیگر، محدوده دما مواد کامپوزیت به صورت زیر تعیین می شود:<250 °С - для материалов с полимерными матрицами; >1000 ° C - برای مواد با ماتریس های سرامیکی؛ مواد کامپوزیتی با ماتریس های فلزی دارای محدودیت های EGS هستند

ویژگی های قدرت برخی از مواد کامپوزیتی در جدول 38 5 ارائه شده است.

انواع اصلی مواد کامپوزیتی ترکیبی امروز - پیچ و مهره، چسب، چسب، جوشکاری، جوشکاری، جوشکاری و جوشکاری و جوشکاری ترکیب شده و جوشکاری به ویژه امیدوار کننده هستند، زیرا ممکن است به طور کامل ویژگی های منحصر به فرد مواد کامپوزیت را در طراحی، اما اجرای آنها را اجرا کند یک کار علمی و فنی پیچیده است و بسیاری از موارد از آزمایش خارج نشدند

38.5. مشکلات جوشکاری مواد کامپوزیتی

اگر تحت جوشکاری برای درک توانایی مواد به شکل مفاصل جوش داده شده، نه پایین تر از آن در خواص آن، سپس مواد کامپوزیتی با ماتریس های فلزی، به خصوص فیبر، باید به مواد مقیاس دشوار نسبت داده شود. از آنجا که دلایل متعددی وجود دارد.

I. روش جوشکاری و لحیم کاری شامل مواد کامپوزیتی مواد کامپوزیتی بر روی یک ماتریس فلزی است. پرکننده تقویت کننده در جوش داده شده یا جوش داده شده به طور کامل وجود ندارد (به عنوان مثال، در درزهای لب به لب واقع در جهت تقویت در مواد کامپوزیت فیبری یا لایه ای)، یا در کسر حجمی کاهش یافته (زمانی که سیم های جوش داده شده را تقویت می کند، وجود دارد فاز تقویت کننده گسسته) یا نقض تداوم و جهت تقویت (به عنوان مثال، با جوشکاری انتشار از ترکیبات فیبری در جهت تقویت) وجود دارد. در نتیجه، جوش جوش داده شده یا لحیم شده یک منطقه ضعیف از طراحی از مواد کامپوزیت است که نیاز به حسابداری در هنگام طراحی و آماده سازی اتصال مفصل دارد. در ادبیات، پیشنهادات جوشکاری مستقل از اجزای ترکیبات برای حفظ تداوم تقویت (به عنوان مثال، جوشکاری فیبرهای تنگستن در ترکیب تنگستن - مس) وجود دارد، اما جوشکاری مستقل از مواد کامپوزیتی فیبری نیاز به آماده سازی خاص دارد از لبه ها، پایبندی شدید به مرحله تقویت و مناسب برای الیاف فلزی تقویت شده مواد مناسب است. پیشنهاد دیگری این است که ترکیبات لب به لب را با همپوشانی الیاف بر روی طول آماده کنید، با این حال، پر کردن مواد ماتریس و اطمینان از پیوند قوی در مرز ماتریس فیبر دشوار است.

دوم اثر حرارت جوشکاری بر توسعه واکنش های فیزیکوشیمیایی در مواد کامپوزیتی مناسب است که بر روی نمونه ای از ترکیبات تشکیل شده توسط معکوس قوس تقویت تقویت تقویت (شکل 38.2) مورد توجه قرار گیرد. اگر ماتریکس فلزی یک پلی مورفیسم نداشته باشد (به عنوان مثال، AL، MG، CU، NI، و غیره)، سپس در ترکیب شما می توانید 4 منطقه اصلی را انتخاب کنید: 1 - منطقه گرم به دمای بازپرداخت ماتریس (به صورت مشابه با جوشکاری مواد همگن، بیایید این سایت را با مواد اصلی تماس بگیریم)؛ 2 - منطقه، محدود به درجه حرارت بازگشت و کریستالیزاسیون ماتریس فلزی (منطقه بازگشت)؛ 3- منطقه،

محدود کردن کریستالیزاسیون و ماتریس ذوب (منطقه کریستالیزاسیون)؛ 4 منطقه گرمایش بالاتر از نقطه ذوب ماتریس است (بیایید این منطقه را با یک جوش تماس بگیریم). اگر ماتریکس در مواد کامپوزیتی، آلیاژهای Ti، Zr، Fe و سایر فلزات با داشتن تحولات پلی مورفیک، سپس در ناحیه 3 زیرزمینی با فاز کامل یا جزئی مرحله کریستالیزاسیون ماتریس، و برای این مورد، این لحظه ناقص است.

تغییرات در خواص مواد کامپوزیتی در منطقه 2 شروع می شود. در اینجا فرایندهای بازپرداخت، تمیز کردن تغییر شکل ماتریس به دست آمده در فاز جامد فاز کامپوزیتی (در ترکیبات به دست آمده از روش های فاز مایع، نرم شدن در این منطقه مشاهده نشده است)

در منطقه 3، کریستالیزاسیون و رشد دانه های فلزی ماتریس رخ می دهد. با توجه به تحرک انتشار اتم های ماتریسی، ممکن است بیشتر تعامل بین فاز را توسعه دهد، آغاز آن در فرایندهای تولید مواد کامپوزیتی، ضخامت interleavers شکننده افزایش می یابد و خواص مواد کامپوزیت به طور کلی بدتر شدن هنگام جوشاندن ذوب شدن مادر
ماهیگیری به دست آمده از روش های فشرده سازی جامد فاز پودر یا پره های پودر با پودر یا ماتریس اسپری، تخلخل ممکن است در امتداد مرز همجوشی و مرزهای بین فضایی مجاور آن، بدتر شدن نه تنها خواص قدرت، بلکه تنگی از مفصل جوش داده شده.

در منطقه 4 (جوش جوش داده شده)، شما می توانید 3 بخش را برجسته کنید:

بخش 4 "، مجاور محور درز، جایی که به علت بیش از حد قوی در زیر قوس ماتریس ماتریس فلزی و بزرگترین مدت زمان ماندن فلز در حالت مذاب، فاز تقویت کننده کاملا حل شده است؛

طرح 4 "، مشخص شده با دمای حرارت پایین ذوب پایین و مدت زمان کمتر تماس با فاز تقویت کننده با ذوب. در اینجا این فاز تنها در ذوب محلول می شود (به عنوان مثال، قطر الیاف کاهش می یابد، غرق در سطح آنها ظاهر می شود ؛ تقویت یک طرفه مختل شده است)؛

طرح 4 ""، جایی که تغییر قابل ملاحظه ای در اندازه فاز تقویت کننده رخ نمی دهد، اما تعامل فشرده با ذوب توسعه، لایه ها یا جزایر محصولات تعامل شکننده شکل می گیرد، قدرت فاز تقویت کننده کاهش می یابد. در نتیجه، منطقه 4 به یک منطقه از حداکثر آسیب به مواد کامپوزیت در هنگام جوشکاری تبدیل می شود.

III با توجه به تفاوت در گسترش حرارتی مواد ماتریس و فاز تقویت کننده در ترکیبات جوش داده شده مواد کامپوزیت، تنش های ترموپلاستی اضافی ایجاد می شود و باعث تشکیل نقص های مختلف می شود: ترک خوردگی، تخریب فازهای تقویت کننده شکننده در منطقه گرما 4 ترکیبات، بسته های مرزی بین فضایی در منطقه 3.

برای اطمینان از خواص بالا مواد ترکیبی جوش داده شده، توصیه می شود.

اول، از روش های شناخته شده این ترکیب، روش های جوشکاری در فاز جامد باید ترجیح داده شود، که حداقل تخریب خواص اجزاء را می توان به عنوان یک نتیجه از عرضه کوچکتر از اجزای منطقه اتصال به دست آورد.

ثانیا، حالت های جوشکاری فشار باید انتخاب شوند تا افست یا خرد کردن مولفه تقویت کننده را حذف کنند.

سوم، هنگامی که جوشکاری مواد کامپوزیت را جوش می دهد، لازم است روش ها و شیوه هایی را که دستگاه های حداقل را در منطقه اتصال فراهم می کنند، انتخاب کنید.

چهارم، جوشکاری ذوب باید برای اتصال مواد کامپوزیتی با اجزای سازگار با ترمودینامیکی مانند مس - تنگستن، مس - مولیبدن، نقره ای، یا پرکننده های مقاوم در برابر حرارت، مانند فیبرهای سیلیکون کاربید، یا پرکننده ها با پوشش های مانع مانند الیاف بورا با پوشش های کاربید بور یا کاربید سیلیکون.

پنجم، الکترود یا مواد افزودنی یا مواد تخمگذار متوسط \u200b\u200bبرای جوشکاری آب یا لحیم آب باید حاوی مواد افزودنی آلیاژی باشد که انحلال مولکول تقویت کننده و شکل گیری تعاملات محصول شکننده را در فرآیند جوشکاری و پس از آن از گره های جوش داده شده محدود می کند.

38.5.1. جوشکاری مواد کامپوزیتی

مواد کامپوزیتی فیبر و لایه ای اغلب توسط Pectorist متصل می شوند. نسبت طول همپوشانی به ضخامت مواد معمولا بیش از 20 است. چنین ترکیبات را می توان علاوه بر تقویت با اتصالات پرچین یا پیچ خورده. همراه با ترکیبات ناوبری، ممکن است مفاصل جوش داده شده به لب و زاویه ای در جهت تقویت و کمتر احتمال دارد، در سراسر جهت تقویت. در اولین مورد، با انتخاب مناسب روش ها و شیوه های جوشکاری یا لحیم کاری، امکان دستیابی به برابر شدن اتصال وجود دارد؛ در مورد دوم، قدرت ترکیب معمولا از قدرت مواد ماتریس تجاوز نمی کند.

مواد کامپوزیتی تقویت شده توسط ذرات، الیاف کوتاه، کریستال های رشته ای، جوش با استفاده از تکنیک های مشابه به عنوان آلیاژ های سخت شدن پراکندگی یا مواد پودر. برابری ترکیبات جوش داده شده مواد اصلی در این مورد را می توان تحت شرایطی که مواد کامپوزیتی توسط روش های تکنولوژی فاز مایع ساخته شده است، تقویت شده با پرکننده های مقاوم در برابر حرارت و هنگام انتخاب روش های جوشکاری و جوشکاری مناسب انجام می شود. در برخی موارد، مواد الکترود یا افزایشی ممکن است مشابه یا نزدیک به ترکیب مواد اصلی باشد.

38.5.2. جوشکاری قوس در گازهای محافظتی

این روش برای جوشکاری با ذوب مواد کامپوزیتی با ماتریس از فلزات و آلیاژهای شیمیایی (آلومینیوم، منیزیم، تیتانیوم، نیکل، کروم) استفاده می شود. جوشکاری توسط یک الکترود غیر سازگار در فضای آرگون یا مخلوط با هلیوم انجام می شود. برای تنظیم اثرات حرارتی جوشکاری بر روی مواد، توصیه می شود از یک قوس پالس، یک قوس فشرده یا قوس سه فاز استفاده کنید.

برای افزایش قدرت ترکیبات، توصیه می شود که با الکترودهای کامپوزیتی یا سیم های پیچ خورده با حجم فاز تقویت شده 15-20٪ انجام شود. به عنوان فاز تقویت کننده، الیاف کوتاه بور، یاقوت کبود، نیترید یا سیلیکون کاربید استفاده می شود.

38.5.3. جوش پرتو الکترونی

مزایای این روش در غیاب اکسیداسیون فلز مذاب و پرکننده تقویت کننده، انحطاط خلاء فلز در منطقه جوشکاری، غلظت انرژی بالا در پرتو، به دست آوردن ترکیبات با حداقل عرض منطقه ذوب می شود و منطقه نزدیک به نظر. مزیت دوم، هنگام انجام ترکیبات مواد کامپوزیت فیبری در جهت تقویت، بسیار مهم است. با آماده سازی ویژه ترکیبات، جوشکاری با استفاده از اسپرر افزایشی امکان پذیر است.

38.5.4. جوش نقطه جوش

حضور فاز تقویت کننده در مواد کامپوزیت، هدایت حرارتی و الکتریکی آن را در مقایسه با ماده ماتریس کاهش می دهد و از تشکیل هسته ریخته گری جلوگیری می کند. نتایج رضایت بخش با جوش نقطه ای از مواد کامپوزیتی نازک برگ با لایه های لعاب به دست آمد. هنگام جوشکاری ورق های مختلف ضخامت یا ورق های کامپوزیتی با ورق های فلزی همگن به منظور استخراج هسته نقطه جوش به هواپیما لمس ورق و تعادل تفاوت در هدایت الکتریکی مواد، الکترود با هدایت های مختلف انتخاب شده است ، با فشرده سازی منطقه محیطی، قطر و شعاع دور از الکترود، ضخامت تغییر لایه سرد، اعمال واشر های اضافی.

متوسط \u200b\u200bقدرت نقطه جوش در هنگام جوشکاری تک بلوک های صفحات آلومینیومی با ضخامت 0.5 میلیمتر (با کسر حجم فیبر 50 درصد) 90 درصد از قدرت بور است - لومنسی از مقطع معادل آن. قدرت اتصال ورق های Borranum با تقویت متقابل بالاتر از ورق های تقویت کننده ی یکپارچه است.

38.5.5. جوشکاری انتشار

این فرآیند بدون استفاده از لحیم کاری با فشار بالا انجام می شود. بنابراین، جزئیات بورچمان متصل به اتصال به دمای هرمی به دمای 480 درجه سانتیگراد گرم می شود و تحت فشار تا 20 مگاپاسکال قرار می گیرد و تحت این شرایط برای 30 تا 90 دقیقه نگهداری می شود. فرآیند تکنولوژیکی جوش نقطه انتشار از مقاومت Borrham با تیتانیوم تقریبا هیچ جوشکاری نقطه ذوب نیست. تفاوت این است که حالت جوشکاری و شکل الکترود ها به گونه ای انتخاب می شوند تا دمای حرارتی ماتریس آلومینیومی نزدیک به نقطه ذوب باشد، اما زیر آن. در نتیجه، یک منطقه انتشار از 0.13 تا 0.25 میکرومتر ضخامت در نقطه تماس تشکیل شده است.

نمونه هایی که با جوش نقطه پراکندگی نقطه ای جوش داده می شوند، هنگام آزمایش کششی در محدوده دماي 20 تا 120 درجه سانتیگراد، آنها توسط مواد اصلی با تکیه بر روی الیاف نابود می شوند. در دمای 315 درجه سانتیگراد، نمونه ها با تغییر در محل اتصال تخریب می شوند.

38.5.6. Cligovaya جوش

برای اتصال نهایی از آلیاژهای ساختاری متعارف با لوله ها یا موارد مواد کامپوزیت، یک روش برای جوشکاری فلزات ناهمگن توسعه یافته است، به شدت متفاوت است، که می تواند به نام Micro-Clinopreesses نامیده شود. فشار مصرف توسط تنش های حرارتی ناشی از گرمایش ماندرول و برش دستگاه برای جوشکاری حرارتی حرارتی ساخته شده از مواد با ضرایب مختلف گسترش حرارتی (K.R TR) به دست می آید. عناصر پایان، بر روی سطح تماس که حکاکی گوه استفاده می شود، با یک لوله از مواد کامپوزیتی، و همچنین با یک مانور و طناب جمع آوری می شود. دستگاه مونتاژ شده در یک محیط حفاظتی به دمای 0.7-0.9 در نقطه ذوب فلزات کم ذوب شده گرم می شود. Fixture Mandrel دارای CTR بزرگتر از کلیپ است. در فرآیند گرمایش، فاصله بین سطوح کار Mandrel و کلیپ کاهش می یابد و پیشانی ("گوه ها") از موضوع در پایان در لایه های پلاستیکی لوله گنجانده شده است. قدرت ترکیب جامد فاز پایین تر از قدرت ماتریس یا پوشش فلز نیست.

38.5.7. انفجار جوشکاری

جوشکاری انفجار برای اتصال ورق ها، پروفیل ها و لوله های ساخته شده از مواد کامپوزیتی فلزی تقویت شده با الیاف فلزی یا لایه های دارای خواص پلاستیکی به اندازه کافی بالا برای جلوگیری از خرد کردن فاز تقویت کننده، و همچنین اتصال مواد کامپوزیتی با مواد معدنی از فلزات و آلیاژهای مختلف استفاده می شود . قدرت ترکیبات معمولا برابر یا حتی بالاتر است (با سخت شدن تغییر شکل) قدرت حداقل مواد ماتریس قوی مورد استفاده در قطعات متصل شده است. واشر های متوسط \u200b\u200bاز مواد دیگر برای افزایش قدرت ترکیبات استفاده می شود.

معمولا هیچ پوره یا ترک در ترکیبات وجود ندارد. مناطق ذوب شده در منطقه انتقال، به خصوص با انفجار فلزات ناهمگن، مخلوط فازهای نوع یوتکتیک هستند.

38.6 لحیم کاری مواد کامپوزیتی

فرآیندهای لحیم کاری برای ساخت مواد کامپوزیت بسیار امیدوار کننده هستند، زیرا می توان آنها را در دمای آن انجام داد که بر پرکننده تقویت کننده و تعامل بین فازی غیرقابل توسعه تاثیر نمی گذارد.

لحیم کاری با تکنیک های فنی معمولی انجام می شود، I.E. غوطه وری در لحیم کاری یا کوره. سوال از کیفیت آماده سازی سطح تحت لحیم کاری بسیار مهم است. ترکیبات انجام شده توسط سربازان جامد با استفاده از شار به خوردگی، به طوری که شار باید به طور کامل از منطقه اتصال حذف شود.

بخار از سربازان جامد و نرم

چندین گزینه برای لحیم کاری Boroughuminous را توسعه داد. سربازان راستی برای لحیم کاری کم دما. 55٪ CD -45٪ Ag، 95٪ CD -5٪ Ag، 82.5٪ CD-17.5٪ Zn برای قطعات عملیاتی در دمای بالاتر از 90 درجه سانتیگراد توصیه می شود؛ لحیم کاری 95٪ Zn - 5٪ Al - برای دمای عملیاتی تا 315 درجه سانتیگراد. برای بهبود رطوبت و پخش لحیم کاری بر روی سطوح متصل، یک لایه نیکل با ضخامت 50 میکرومتر اعمال می شود. لحیم کاری با درجه حرارت بالا با استفاده از عملکرد یوتکتیک آلومینیوم - سیلیکون در دمای حدود 575-615 درجه سانتیگراد تولید می شود. زمان لحیم کاری باید به دلیل خطر تخریب قدرت الیاف حفره به حداقل برسد.

مشکلات اصلی در لحیم کاری ترکیبات ناهموار هر دو بین خود و با آلیاژهای آلومینیومی با رطوبت ضعیف از آلومینیوم کربن همراه است. بهترین سربازان آلیاژ 718 (A1-12٪ SI) یا لایه های فویل متناوب از آلیاژ 6061 هستند. لحیم کاری در کوره در یک فضای آرگون در دمای 590 درجه سانتیگراد به مدت 5 تا 10 دقیقه تولید می شود. برای ترکیبی از بوروکانیوم و آلومینیوم کربن با تیتانیوم، سربازان سیستم آلومینیوم - سیلیکون منیزیم می تواند اعمال شود. برای افزایش قدرت ترکیب، توصیه می شود یک لایه نیکل بر روی سطح تیتانیوم استفاده کنید.

لحیم نفوذ یوتکتیک. روش این است که به سطح قطعات جوش داده شده از لایه نازک از فلز دوم تشکیل شده توسط Eutectic با فلز ماتریس استفاده شود. برای ماتریس از آلیاژهای آلومینیومی، لایه های Ag، C، Mg، GE، Zn استفاده می شود، دمای eutectic با آلومینیوم به ترتیب 566، 547، 438، 424 و 382 درجه سانتیگراد است. به عنوان یک نتیجه از فرایند انتشار، غلظت عنصر دوم در منطقه تماس به تدریج کاهش می یابد و نقطه ذوب شدن ترکیب، نزدیک شدن به نقطه ذوب ماتریس است. بنابراین، ترکیبات لحیم کاری می توانند در دمای بالاتر از دمای پانک کار کنند.

با یک لحیم انتشار از سطح سطح قطعات ترکیبی با نقره و مس پوشش داده شده است، سپس فشرده شده و تحت فشار به 7 مگاپاسکال در دمای 510-565 درجه سانتیگراد در فولاد retort در خلاء اتمسفر نایلی فشرده شده است .