Materialet e përbërë përbëhen nga një matricë metalike (më shpesh A1, MG, NI dhe lidhjet e tyre), fibra të forta të forta ( materiale fibroze) ose grimcat refraktare të shpërndara të imëta, metalet kryesore jo të tretshme (materialet e forta të shpërndara). Matricë metalike Lidhet fibra (grimca të shpërndara) në një numër të plotë të vetëm. Fibra (grimca të shpërndara) plus një bandë (matricë) që përbëjnë
Fik. një
1 - Materiali i kokrri (i shpërndarë) (L / d - i): 2 - material diskrete fibroze; 3 - material i përbërë vazhdimisht fibroze; 4 - vendosjen e vazhdueshme të fibrave; 5 - hedhjen dy-dimensionale të fibrave; 6,7 - Vëllimi hedhjen fibra
ose një përbërje të ndryshme, mori një emër materialet e përbërë (Figura 196).
Në Fig. 196 tregon skemat e përforcimit të materialeve fibroze të përbërë. Materialet e përbërë me një eksipient fibroz (një plotësues) sipas mekanizmit përforcues ndahen në diskrete, në të cilat raporti i gjatësisë së fibrave në diametër l / d "10-tl03, dhe me fibra të vazhdueshme, në të cilën l / D \u003d CO. Fibrat diskrete janë të vendosura në matricën caotikisht. Diametri i fibrave nga fraksioni i qindra mikrometrave. Sa më i madh gjatësia e gjatësisë në diametër fibre, aq më i lartë shkalla e forcimit.
Shpesh është materiali i përbërë struktura e shtresuarnë të cilën çdo shtresë është përforcuar nga një numër i madh i fibrave paralele të vazhdueshme. Çdo shtresë gjithashtu mund të përforcohet nga fibrat e vazhdueshme të endura në pëlhurë, e cila është forma origjinale, në gjerësinë dhe gjatësinë e materialit përkatës përfundimtar. Shpesh fibrat janë derdhur në struktura tre-dimensionale.
Materialet e përbërë ndryshojnë nga lidhjet konvencionale rezistenca më e lartë dhe kufijtë e qëndrueshmërisë (50-100%), moduli elastik, koeficienti i ngurtësimit (Ely) dhe një tendencë e reduktuar për të plasaritur. Përdorimi i materialeve të përbërë rrit ngurtësinë e strukturës duke reduktuar konsumin e saj metalik.
Tabela 44.
Vetitë mekanike të materialeve të përbërë në bazë metalike
Forca e materialeve të përbërë (fibroze) përcaktohet nga vetitë e fibrave; Matrica në thelb duhet të rishpërndajë tensionet midis elementeve përforcuese. Prandaj, forca dhe moduli i elasticitetit të fibrave duhet të jetë dukshëm më i madh se forca dhe moduli i elasticitetit të matricës. Fibrat e ngurtë përforcuese perceptojnë tensionet që dalin në përbërjen gjatë ngarkimit, japin forcë dhe ngurtësi në drejtim të orientimit të fibrave.
Për forcimin e aluminit, magnezit dhe lidhjeve të tyre, përdoren struktura të mërzitshme (rreth b \u003d 2500 - * - 3500 MPA, E \u003d. 38h-420 GPA) dhe karboni (st b \u003d 1400-G-3500 MPA, E. Fibrat 160-b450 GPA), si dhe fibrat e përbërë nga komponimet refraktare (karbide, nitride, boride dhe oksidet) që kanë forcë të lartë dhe modul të elasticitetit. Kështu, fibra karabit silic me një diametër prej 100 μm kanë st in \u003d 2500- * t3500 MPA, E. \u003d 450 GPA. Shpesh përdorin tela çeliku me forcë të lartë si një fibër.
Për përforcimin e titanit dhe lidhjeve të saj, tela molibden, fibra safir, karabit silic dhe titan bordi.
Një rritje në rezistencën e nxehtësisë së lidhjeve të nikelit arrihet nga përforcimi i telave të tyre tungsten ose molibden. Fibrat metalike përdoren në rastet kur kërkohet përçueshmëri e lartë termike dhe përçueshmëri elektrike. Hardensorët e ardhshëm për materialet e forta dhe të larta të përafruara janë kristale filamentous nga oksidet dhe nitride alumini, karabit dhe silikon nitride, karabit bor, etj, duke pasur një b \u003d 15,000 G-28 000 MPA dhe E. \u003d 400 - * - 600 GPA.
Në tab. 44 Janë dhënë vetitë e disa materialeve fibroze të përbërë.
Materialet e përbërë në një bazë metalike kanë forcë të lartë (St në, A_ X) dhe të ngrohtë, në të njëjtën kohë ata janë të vegjël. Megjithatë, fibrat në materialet e përbërë zvogëlojnë shpejtësinë e përhapjes së çara, që dalin në matricë, dhe pothuajse tërësisht përjashtojnë një papritur
Fik. 197. Varësia e modulit elastik E (a) dhe rezistencë të përkohshme në lidhje me (b) materiale të përbërë boroalumin gjatë (/) dhe të gjithë (2) Akset e përforcimit nga përmbajtja e fibrave pjesa më e madhe
shkatërrim i brishtë. Një tipar dallues Materialet e përbërë fibroze uniaxial janë anisotropy vetitë mekanike Së bashku dhe në të gjithë fibrat dhe ndjeshmërinë e ulët ndaj koncentrave të tensionit.
Në Fig. 197 tregon varësinë dhe në dhe E. Materiale të përbërë nga përmbajtja e fibrave të borogut së bashku (/) dhe në të gjithë ( 2 ) Akset e përforcimit. Aq më i madh është përmbajtja volumetrike e fibrave, aq më e lartë b, a_ t dhe E. Përgjatë aksit të përforcimit. Megjithatë, është e nevojshme të merret parasysh se matrica mund të transmetojë tensione për fibrat vetëm nëse ka një lidhje solide në sipërfaqen e seksionit që përforcon matricën e fibrave. Për të parandaluar kontaktin midis fibrave, matrica duhet të rrethojë tërësisht të gjithë fibrat, të cilat arrihen kur përmbahen të paktën 15-20%.
Matrica dhe fibra nuk duhet të ndërveprojnë me njëri-tjetrin (duhet të ketë difuzion të ndërsjellë) në prodhimin ose operacionin, pasi kjo mund të çojë në një rënie në fuqinë e materialit të përbërë.
Anisotropia e vetive të materialeve të përbërë fibroze merret parasysh gjatë hartimit të pjesëve për të optimizuar pronat duke koordinuar fushën e rezistencës e fushave të tensionit.
Përforcimi i aluminit, magnezit dhe lidhjeve të titanit nga fibrat e vazhdueshme të fortë të boronit, karabit silic, diboridi titan dhe oksid alumini në mënyrë të konsiderueshme rrit rezistencën e nxehtësisë. Një tipar i materialeve të përbërë është shkalla e ulët e kohës së prishjes në kohë (Figura 198, por) Me temperaturë në rritje.
Fik. 198. Forca e gjatë e një materiali të përbërë boroalumin që përmban 50% fibër bora në krahasim me forcën e lidhjeve të titanit (a) dhe fuqinë e gjatë të materialit të përbërë të nikelit në krahasim me forcën e lidhjeve të forcimit të shpërndarjes (b):
/ - përbërë boroaluminum; 2 - aliazh titani; 3 - Materiali i përbërë për forcimin e shpërndarjes; 4 - Dispersioni dhe lidhjet e forcimit
Disavantazhi kryesor i materialeve të përbërë me përforcim një dhe dy-dimensional është rezistencë e ulët Shift ndër-shtresa dhe shkëmb tërthor. Kjo mungesë është e privuar nga materialet në përforcim të pjesa më e madhe.
Materialet e përbërë përbëhen nga një matricë metalike (më shpesh al, mg, ni dhe lidhjet e tyre), forcohen me fibra të forta (materiale fibroze) ose grimca të ndara të shpërndara që nuk zgjidhin kryesisht metalin (materialet e ngurtësuara të shpërndara). Matrica metalike lidh fibrat (grimcat e shpërndara) në një numër të plotë të vetëm. Fibra (grimca të shpërndara) plus një bandë (matricë) që përbëjnë
Fik. 196. Skema e strukturës (a) dhe përforcimi i fibrave të vazhdueshme (b) të materialeve të përbërë: 1 - Grain (shpërndarjen e shpërndarjes) (L / D \u003d 1); 2 - material diskrete fibroze përbërë; 3 - Materiali i vazhdueshëm fibroz i përbërë; 4 - vendosja e vazhdueshme e fibrave; 5 - Vendosja dy-dimensionale e fibrave; 6.7 - Vëllimi hedhjen fibra
ose një përbërje të ndryshme, të quajtur materiale të përbërë (Figura 196).
Materiale fibroze të përbërë. Në Fig. 196 tregon skemat e përforcimit të materialeve fibroze të përbërë. Materialet e përbërë me një mbushës fibroz (përfundimi) në mekanizmin përforcues ndahen në diskrete, në të cilat raporti i gjatësisë së fibrave në diametër dhe me fibra të vazhdueshme, në të cilën fibrat diskrete janë të vendosura në matricën caotikisht. Diametri i fibrave nga fraksioni i qindra mikrometrave. Sa më i madh gjatësia e gjatësisë në diametër fibre, aq më i lartë shkalla e forcimit.
Shpesh, materiali i përbërë është një teknologji e shtresuar në të cilën çdo shtresë është përforcuar nga një numër i madh fibra paralele të vazhdueshme. Çdo shtresë gjithashtu mund të përforcohet nga fibrat e vazhdueshme të endura në pëlhurë, e cila është forma origjinale, në gjerësinë dhe gjatësinë e materialit përkatës përfundimtar. Shpesh fibrat janë derdhur në struktura tre-dimensionale.
Materialet e përbërë ndryshojnë nga lidhjet konvencionale me kufizime më të larta të rezistencës dhe qëndrueshmërisë (me 50-100%), modulin e elasticitetit, ngurtësi () koeficient () dhe një prirje të reduktuar për të plasaritur. Përdorimi i materialeve të përbërë rrit ngurtësinë e strukturës duke reduktuar konsumin e saj metalik.
Tabela 44 (shih skanim) vetitë mekanike të materialeve të përbërë në bazë metalike
Forca e materialeve të përbërë (fibroze) përcaktohet nga vetitë e fibrave; Matrica në thelb duhet të rishpërndajë tensionet midis elementeve përforcuese. Prandaj, forca dhe moduli i elasticitetit të fibrave duhet të jetë dukshëm më i madh se forca dhe moduli i elasticitetit të matricës. Fibrat e ngurtë përforcuese perceptojnë tensionet që dalin në përbërjen gjatë ngarkimit, japin forcë dhe ngurtësi në drejtim të orientimit të fibrave.
Për forcimin e aluminit, magnezit dhe lidhjeve të tyre, boric dhe fibrave të karbonit janë përdorur, si dhe fibra nga komponimet refraktare (karbide, nitride, boride dhe oksidet) që kanë forcë të lartë dhe modul të elasticitetit. Kështu, fibrat e karabit të silikonit me një diametër prej 100 μm shpesh përdoren si një tela fibre nga çeliku me forcë të lartë.
Për përforcimin e titanit dhe lidhjeve të saj, tela molibden, fibra safir, karabit silic dhe titan bordi.
Një rritje në rezistencën e nxehtësisë së lidhjeve të nikelit arrihet nga përforcimi i telave të tyre tungsten ose molibden. Fibrat metalike përdoren në rastet kur kërkohet përçueshmëri e lartë termike dhe përçueshmëri elektrike. Perspektiva e perspektivës për materialet e forta dhe të larta të përafërta fibroze janë kristale filamenteore nga oksidi dhe nitride alumini, karabit dhe nitride silic, karabit bor, etj, duke pasur
Në tab. 44 Janë dhënë vetitë e disa materialeve fibroze të përbërë.
Materialet e përbërë në një bazë metalike kanë forcë të lartë dhe të ngrohtë, në të njëjtën kohë ata janë të vegjël. Megjithatë, fibrat në materialet e përbërë zvogëlojnë shpejtësinë e përhapjes së çara, që dalin në matricë, dhe pothuajse tërësisht përjashtojnë një papritur
Fik. 197. Varësia e modulit të elasticitetit e (a) dhe rezistencës kohore (b) të materialit të përbërë boroalumin përgjatë (1) dhe të gjithë (2) të boshtit të përforcimit nga përmbajtja volumetrike e fibrave të borxhit
shkatërrim i brishtë. Një tipar dallues i materialeve uniaxial të përbërë fibroze janë anisotropia e vetive mekanike përgjatë dhe në të gjithë fibrat dhe ndjeshmërinë e ulët ndaj koncentrave të tensionit.
Në Fig. 197 tregon varësinë dhe materialin e përbërë nga përmbajtja e fibrave të borxhit përgjatë (1) dhe në të gjithë aksin e përforcimit. Sa më i madh të jetë përmbajtja volumetrike e fibrave, më e lartë dhe e përgjatë aksit të përforcimit. Megjithatë, është e nevojshme të merret parasysh se matrica mund të transmetojë tensione për fibrat vetëm nëse ka një lidhje solide në sipërfaqen e seksionit që përforcon matricën e fibrave. Për të parandaluar kontaktin midis fibrave, matrica duhet të rrethojë tërësisht të gjithë fibrat, të cilat arrihen kur përmbahen të paktën 15-20%.
Matrica dhe fibra nuk duhet të ndërveprojnë me njëri-tjetrin (duhet të ketë difuzion të ndërsjellë) në prodhimin ose operacionin, pasi kjo mund të çojë në një rënie në fuqinë e materialit të përbërë.
Anisotropia e vetive të materialeve të përbërë fibroze merret parasysh gjatë hartimit të pjesëve për të optimizuar pronat duke përputhur fushën e rezistencës me 6 fusha të tensionit.
Përforcimi i aluminit, magnezit dhe lidhjeve të titanit nga fibrat e vazhdueshme të fortë të boronit, karabit silic, diboridi titan dhe oksid alumini në mënyrë të konsiderueshme rrit rezistencën e nxehtësisë. Një tipar i materialeve të përbërë është shkalla e ulët e prishjes në kohë (Figura 198, a) me një rritje të temperaturës.
Fik. 198. Forca e qëndrueshme e një materiali të përbërë boroalumin që përmban 50% fibër borik, krahasuar me forcën e lidhjeve të titanit (a) dhe fuqinë e gjatë të materialit të përbërë të nikelit në krahasim me forcën e lidhjeve të forcimit të shpërndarjes (b): 1 - përbërë boroaluminum; 2 - aliazh titani; 3 - Materiali i përbërë i forcuar i shpërndarjes; 4 - lidhjet e forcimit të shpërndarjes
Disavantazhi kryesor i materialeve të përbërë nga përforcimi i një dhe dy-dimensional është rezistenca e ulët e ndryshimit të interlayer dhe shkëmbit tërthor. Kjo mungesë është e privuar nga materialet në përforcim të pjesa më e madhe.
Materialet e përbërë të ngurtë të shpërndarë. Në kontrast me materialet e përbërë fibroze në materialet e përbërë të shpërndara, matrica është elementi kryesor që mban ngarkesën, dhe grimcat e shpërndara pengojnë dislokimet në të. Forca e lartë arrihet me një madhësi të grimcave prej 10-500 nm në një distancë mesatare midis tyre 100-500 nm dhe shpërndarjen uniforme të tyre në matricën. Forca dhe rezistenca e nxehtësisë në varësi të përmbajtjes së vëllimit të fazave forcimin nuk i binden ligjit të additivitetit. Përmbajtja optimale e fazës së dytë për metalet e ndryshme nuk është e njëjtë, por zakonisht nuk tejkalon
Përdorimi i përbërësve të qëndrueshëm të fortë si fazat e forcimit (oksidet e toriumit, hafnium, yttrium, komponimet komplekse të oksideve dhe metalet e rralla të tokës), të cilat i nënshtrohen metalit të matricës, ju lejon të ruani forcën e lartë të materialit më parë. Në këtë drejtim, materialet e tilla përdoren më shpesh si rezistente ndaj nxehtësisë. Materialet e përbërë të forcuara të shpërndara mund të merren në bazë të shumicës së metaleve dhe lidhjeve të përdorura në teknik.
Lidhjet me bazë alumini janë përdorur gjerësisht - SAP (pluhur alumini i sintered). PSA përbëhet nga grimca alumini dhe shpërndarë, grimca në mënyrë efektive ngadalësojnë lëvizjen e dislokimeve dhe në këtë mënyrë të rrisë forcën
aliazh. Përmbajtja në CAP ndryshon nga dhe për rritjen e përmbajtjes rritet nga 300 për të për të dhe zgjatja relative është duke u zvogëluar nga 8 në 3%. Dendësia e këtyre materialeve është e barabartë me dendësinë e aluminit, ata nuk janë inferior ndaj tij me rezistencë ndaj korrozionit dhe madje mund të zëvendësojnë çelikun e titanit dhe korrozionit kur punojnë në vargun e temperaturës me forcë afatgjatë, ato tejkalojnë lidhjet e deformueshme të aluminit. Forca afatgjatë për lidhjet kur
Perspektivat e mëdha për materialet e ngurtësuara të nikelit. Rezistenca më e lartë e nxehtësisë ka lidhje të bazuara në nikel nga 2-3 rreth. Torium ose hafnium tooxide. Matrica e këtyre lidhjeve është zakonisht zgjidhje e ngurtë. Përdorimi i gjerë i lidhjeve (nikel, i forcuar dioksid toriumi), (nikel, i forcuar nga hafnia dioksid) dhe (matrica e ngurtësuar nga oksid torami). Këto lidhje kanë rezistencë të lartë të nxehtësisë. Në temperatura, aliazh ka një aliazh të materialeve të përbërë të forcuara të shpërndara, si dhe fijor, racks për të zbutur me një rritje të temperaturës dhe kohëzgjatjes së ekspozimit në një temperaturë të caktuar (shih Fig. 198).
Aplikacionet e materialeve të përbërë nuk janë të kufizuara. Ato përdoren në aviacionin për pjesë të ngarkuara me ngarkesë të lartë (mbështjellje, spars, brinjë, panele, etj) dhe motorët (blades kompresor dhe turbinat, etj.), Në \u200b\u200bteknologjinë e hapësirës për nyjet e strukturave të energjisë të pajisjeve të ekspozuara ndaj ngrohjes , për vendosjen e elementeve, panelet, në industrinë e automobilave për të lehtësuar trupin, burimet, kornizat, panelet flluskë, bumpers etj, në industrinë e minierave (instrument i shpimit, pjesë të kombinimeve, etj.), Në \u200b\u200binxhinieri civile (ura, elemente të strukturave të parafabrikuara të strukturave të larta, etj.) Dhe në fusha të tjera të ekonomisë kombëtare.
Përdorimi i materialeve të përbërë siguron një kërcim të ri me cilësi të lartë në rritjen e fuqisë së motorëve, energjisë dhe impianteve të transportit, duke reduktuar masën e makinave dhe instrumenteve.
Teknologjia e marrjes së produkteve gjysmë të gatshme dhe produkteve nga materialet e përbërë është mjaft i zhvilluar mirë.
Ky lloj i materialeve të përbërë përfshin materiale të tilla si PSA (pluhur alumini i sintered), të cilat janë alumini, të forcuar nga grimcat e oksidit të aluminit të shpërndarë. Pluhur alumini është marrë duke spërkatur metalin e shkrirë, e ndjekur nga bluarje në fabrikat e topit deri në madhësi rreth 1 μm në prani të oksigjenit. Me një kohëzgjatje në rritje të qëndrueshmërisë, pluhuri bëhet më i vogël dhe përmbajtja e oksidit të aluminit rritet në të. Teknologji të mëtejshme për prodhimin e produkteve dhe produkteve gjysmë të gatshme nga PSA përfshin shtypur ftohtë, para-sintering, shtypur nxehtë, kodrina ose shtrydhje të billet alumini sintered në formën e produkteve të gatshme që mund të jenë subjekt i trajtimit shtesë të ngrohjes.
Lidhjet e shkrimit të SAP përdoren në teknologjinë e avionëve për prodhimin e pjesëve me forcë të lartë specifike dhe rezistencë korrozioni që veprojnë në temperatura deri në 300 - 500 ° C. Nga këto, shufrat pistoni janë bërë, blades e kompresorë, guaskë e elementeve të karburantit dhe tubave të shkëmbyesit të nxehtësisë.
Përforcimi i aluminit dhe lidhjeve të saj me tela të çelikut rritë forcën e tyre, rrit modulin e elasticitetit, rezistencën e lodhjes dhe zgjeron intervalin e temperaturës së materialit.
Përforcimi me fibra të shkurtra kryhet nga metodat e metalurgjisë pluhur që përbëhet nga ngutja, e ndjekur nga hidrocentrali ose rrotullimi i boshllëqeve. Në përforcimin e fibrave të vazhdueshme të përbërjes së llojit të sanduiçit, të përbërë nga shtresa të alternuara të fletë metalike të aluminit dhe fibrave, të aplikojnë kodrina, shtypjen e nxehtë, saldimin e shpërthimit, saldimin e difuzionit.
Një material shumë premtues është përbërja e telit alumini-berllium në të cilin vetitë e larta fiziko-mekanike të përforcimit të berylliumit dhe, para së gjithash, përcaktohen dendësia e saj e ulët dhe ngurtësia e lartë specifike. Përbërjet me berellium Wire difuzionit paketat e saldimit të shtresave alternative të tela berllium dhe fletë matricë janë marrë. Nga lidhjet e aluminit, të përforcuar me tela çeliku dhe beryllium, bëjnë pjesë të kabinetit të raketave dhe tankeve të karburantit.
Në përbërjen "alumini - fibër karboni", kombinimi i densitetit të ulët të përforcimit dhe matricës ju lejon të krijoni materiale të përbërë me forcë dhe ngurtësi të lartë specifike. Disavantazhi i fibrave të karbonit është brishtësia e tyre dhe reaktiviteti i lartë. Përbërja e aluminit - karboni është marrë nga fibra të karbonit impregnuar me metal të lëngët ose metoda të metalurgjisë pluhur. Teknologjikisht, më thjesht zgjerimi i trarëve të fibrave të karbonit përmes shkrirjes së aluminit.
Alumini i përbërë është përdorur në harton e tankeve të karburantit të luftëtarëve modernë. Për shkak të forcës së lartë specifike dhe ngurtësisë së materialit, masa e rezervuarëve të karburantit zvogëlohet me 30%. Ky material përdoret gjithashtu për të bërë blades e turbinave të motorëve të turbinave të aviacionit.
Materialet e përbërë me një matricë jo metalike janë përdorur gjerësisht në industri. Polimer, karboni dhe materiale qeramike përdoren si matricat jo metalike. Nga matricat polimer, epoxy, fenoloformaldehyde, poliamide është marrë përhapjen më të madhe. Matricat e qymyrit janë të ndërlikuara ose të marra nga polimeret sintetike që i nënshtrohen pirolizës (dekompozimit, prishjes). Matrica lidhet me përbërjen, duke i dhënë një formular. Referencat janë fibra: qelqi, karboni, borika, organike, bazuar në kristalet filamentous (oksidet, karbidet, bordes, nitridet, etj.), Si dhe metal (tela) me forcë të lartë dhe ngurtësi.
Vetitë e materialeve të përbërë varen nga përbërja e komponentëve, kombinimet e tyre, marrëdhënia sasiore dhe forca e marrëdhënieve mes tyre.
Përmbajtja e përfundimit në materialet e orientuara është 60 - 80 të gjithë. %, në jo të orientuar (me fibra diskrete dhe kristale filamentous) - 20-30 vol. %. Sa më i lartë të jetë forca dhe moduli i elasticitetit të fibrave, aq më i lartë forca dhe ngurtësia e materialit të përbërë. Vetitë e matricës përcaktojnë forcën e përbërjes gjatë zhvendosjes dhe ngjeshjes dhe rezistencës ndaj shkatërrimit të lodhjes.
Me formën e përfundimit, materialet e përbërë klasifikohen në tekstil me fije qelqi, fibrat e karbonit, fibrat e karbonit, fibrat e boronolit dhe organet-fibra.
Në materialet e fibrave të shtresuara, temat, kaseta të ngopura me lidhësin, vendosen paralelisht me njëri-tjetrin në planin e hedhjes. Shtresat e aeroplanëve mblidhen në pjatë. Prona janë marrë anisotropic. Për punën e materialit në produkt, është e rëndësishme të merret parasysh drejtimi i ngarkesave ekzistuese. Ju mund të krijoni materiale si me isotropic dhe me pronat anisotropike. Mund të vë fibra nën kënde të ndryshme, Duke ndryshuar vetitë e materialeve të përbërë. Nga rendi i shtresave të shtresave në trashësinë e paketës, ngurtësia flexural dhe gjarpëruese e materialit varet.
Zbatohet vendosja e ndërtesës së tre, katër ose më shumë fijeve (Figura 7). Përdorimi më i madh ka një strukturë të tre fijeve të ndërsjella në mënyrë reciproke. Reinforcers mund të vendosen në drejtime aksiale, radiale dhe periferike.
Materialet tre-dimensionale mund të jenë çdo trashësi në formën e blloqeve, cilindrave. Indet volumetrike rrisin forcën në ndarjen dhe rezistencën e ndryshimit në krahasim me shtresa. Sistemi i katër temave bazohet në rregullimin e diagonaleve të Kubës. Struktura e katër filamenteve është ekuilibri, ka rritur ngurtësinë gjatë zhvendosjes në aeroplanët kryesorë. Megjithatë, krijimi i katër materialeve të drejtuara është më e komplikuar se tre të drejtuara.
Fik. 7. Skema e përforcimit të materialeve të përbërë: 1- drejtkëndëshe, 2-gjashtëkëndor, 3-ricolous, 4- me fibra të lakuar, 5 - Sistemi nga n Threads
Më efikase në aspektin e përdorimit në kushtet më të ngurtë të fërkimit të thatë janë materialet anti-fërkime të bazuara në poltiketrafluoroetilen (PTFE).
Për PTFE, karakterizohet një koeficient mjaft i lartë fërkimi statik, por në procesin e fërkimit të rrëshqitjes në sipërfaqen e PTFE, formohet një shtresë shumë e hollë e një polimeri të orientuar drejt, e cila ndihmon në harmonizimin e koeficientëve statik dhe dinamikë të fërkimit dhe të qetë lëvizje kur rrëshqitesh. Kur ndryshohet drejtimi rrëshqitës, prania e një filmi sipërfaqësor të orientuar shkakton një rritje të përkohshme në koeficientin e fërkimit, vlera e së cilës është ulur përsëri si shtresa e sipërfaqes riorientuar. Kjo sjellje e PTFE nën fërkime çoi në përdorimin e saj të përhapur në industri, ku jo PTFE e mbushur kryesisht përdoret për prodhimin e kushinetave. Në shumë raste, kushinetat jo të lubrifikuara duhet të veprojnë me norma më të larta të fërkimit. Në të njëjtën kohë, për PTFE jo të plotësuar, vlerat e larta të koeficientit të fërkimit dhe shkallën e veshit janë karakteristike. Si material për kushineta jo të lubrifikuara që veprojnë në kushte të tilla, materialet e përbërë janë të zakonshme, më shpesh të bazuara në PTFE.
Mënyra më e lehtë për të zvogëluar shpejtësinë relativisht të lartë të veshin PTFE gjatë fërkimit të thatë është futja e mbushësve pluhur. Në të njëjtën kohë, rezistenca e zvarritjes në rritjen e ngjeshjes dhe një rritje e konsiderueshme e rezistencës së veshit është vërejtur gjatë fërkimit të thatë. Futja e sasisë optimale të mbushësit ju lejon të rrisni rezistencën për të veshur deri në 10 4 herë.
Polimere dhe materiale të përbërë në bazë të tyre posedojnë një kompleks unik të vetive fizikekanike, për shkak të së cilës ata konkurrojnë me sukses me çelikun dhe lidhjet tradicionale strukturore, dhe në disa raste pa përdorimin e materialeve polimerike është e pamundur të sigurohen karakteristikat e kërkuara funksionale dhe performancën Produkte të veçanta dhe makina. Prodhim të lartë dhe intensitet të vogël të energjisë të teknologjive të përpunimit të plastikës në produktin në kombinim me avantazhet e lartpërmendura të PCM i bëjnë ato materiale shumë premtuese për pjesë të makinave të destinacionit të ndryshëm.
Materialet e përbërë përbëhen nga një matricë metalike (më shpesh al, mg, ni dhe lidhjet e tyre), forcohen me fibra të forta (materiale fibroze) ose grimca të ndara të shpërndara që nuk zgjidhin kryesisht metalin (materialet e ngurtësuara të shpërndara). Matrica metalike lidh fibrat (grimcat e shpërndara) në një numër të plotë të vetëm. Fibrat (grimcat e shpërndara) plus një bandë (matricë), të cilat përbëjnë një ose një përbërje tjetër, ka marrë një material të përbërë nga emra.
Materialet e përbërë me një matricë jo metalike janë përdorur gjerësisht. Polimer, karboni dhe materiale qeramike përdoren si matricat jo metalike. Nga matricat polimer, epoxy, fenoloformaldehyde dhe poliamide janë marrë përhapjen më të madhe.
Matricat e qymyrit janë të mbështjellura ose pirun e karbonit janë marrë nga polimeret sintetike që i nënshtrohen pirolizës. Matrica lidhet me përbërjen, duke i dhënë një formular. Referencat janë fibra: qelqi, karboni, borika, organike, bazuar në kristalet filamentous (oksidet, karbidet, bordes, nitridet dhe të tjerët), si dhe metalin (tela) me forcë të lartë dhe ngurtësi.
Vetitë e materialeve të përbërë varen nga përbërja e komponentëve, kombinimet e tyre, marrëdhënia sasiore dhe forca e marrëdhënieve mes tyre.
Materialet përforcuese mund të jenë në formën e fibrave, pajimet, temat, kaseta, pëlhura multilayer.
Konsistenca e përfundimit në materialet e orientuara është 60-80% nga vëllimi, në jo të orientuar (me fibra diskrete dhe kristale filamente) - 20-30% nga vëllimi. Sa më i lartë të jetë forca dhe moduli i elasticitetit të fibrave, aq më i lartë forca dhe ngurtësia e materialit të përbërë. Vetitë e matricës përcaktojnë forcën e përbërjes gjatë zhvendosjes dhe ngjeshjes dhe rezistencës ndaj shkatërrimit të lodhjes.
Me formën e përfundimit, materialet e përbërë klasifikohen në tekstil me fije qelqi, fibrat e karbonit, fibrat e karbonit, fibrat e boronolit dhe organet-fibra.
Në materialet e fibrave të shtresuara, temat, kaseta të ngopura me lidhësin, vendosen paralelisht me njëri-tjetrin në planin e hedhjes. Shtresat e sheshta mblidhen në pjatë. Prona janë marrë anisotropic. Për punën e materialit në produkt, është e rëndësishme të merret parasysh drejtimi i ngarkesave ekzistuese. Ju mund të krijoni materiale si me isotropic dhe me pronat anisotropike. Ju mund të vendosni fibra në kënde të ndryshme, duke ndryshuar vetitë e materialeve të përbërë. Nga rendi i shtresave të shtresave në trashësinë e paketës, ngurtësia flexural dhe gjarpëruese e materialit varet.
Zbaton vendosjen e ngurtësimit të tre, katër ose më shumë fijeve.
Përdorimi më i madh ka një strukturë të tre fijeve të ndërsjella në mënyrë reciproke. Reinforcers mund të vendosen në drejtime aksiale, radiale dhe periferike.
Materialet tre-dimensionale mund të jenë çdo trashësi në formën e blloqeve, cilindrave. Indet volumetrike rrisin forcën në ndarjen dhe rezistencën e ndryshimit në krahasim me shtresa. Sistemi i katër temave bazohet në dekompozimin e forcimit të diagonaleve të Kubës. Struktura e katër filamenteve është ekuilibri, ka rritur ngurtësinë gjatë zhvendosjes në aeroplanët kryesorë.
Megjithatë, krijimi i katër materialeve të drejtuara është më e komplikuar se tre të drejtuara.
38.1. Klasifikim
Materialet e përbërë janë materiale të përforcuara nga mbushësit, siç përcaktohet në matricën e mbushësve, më shpesh janë substanca me obligacione të larta ndëratomike, me forcë të lartë dhe energji të lartë, megjithatë, në kombinim me matricat e brishta, mund të aplikohen mbushës të grumbullit të lartë
Komponentët e detyrueshëm, ose matricë, në materialet e përbërë mund të jenë të ndryshme - polimer, qeramike, metal ose të përziera. Në rastin e fundit, ata flasin për materialet polymatrike të përbërë.
Sipas morfologjisë së fazave përforcuese, materialet e përbërë janë të ndara në:
zero-dimensionale (përcaktimi: 0,), ose forcuar nga grimcat e shpërndarjes së ndryshme, të shpërndara rastësisht në matricë;
fibroze njëdimensionale (përcaktimi: 1), ose i ngurtësuar me fibra të vazhdueshme ose diskrete të paidirektive;
vendndodhja dy-dimensionale (përcaktimi: 2), ose që përmban lamellat ose shtresat e orientuara në mënyrë të barabartë (Figura 38.1).
Anisotropia e materialeve të përbërë, "parashikuar" paraprakisht për ta përdorur atë në strukturat përkatëse, quhet ndërtim.
Në madhësinë e fazave përforcuese ose madhësinë e qelizës së përforcimit, materialet e përbërë të përmbajtura ndahen si më poshtë:
submicrocomposites (madhësia e qelizës së përforcimit, diametri i fibrave ose grimcave<С 1 мкм), например, дисперсноупрочненные сплавы или волокнистые композиционные материалы с очень тонкими волокнами:
mikrokompozimet (madhësia e qelizës së përforcimit, diametri i fibrave, grimcave ose trashësia e shtresave ^ 1 μm), për shembull, materialet e përforcuara nga grimcat, fibrat e karbonit, karabit të silikonit, bor, etj., Lidhje eutectike unidirektive;
macrocomposites (diametër ose trashësi e komponentëve përforcues -100 μm), për shembull, pjesët e bëra nga lidhjet e bakrit ose aluminit të përforcuar me tela tungsten ose çeliku ose fletë metalike. Macrocomposites janë përdorur më shpesh për të rritur rezistencën e veshin e detajeve të fërkimit në pajisjet teknologjike.
38.2. Ndërveprim ndërfacial në materialet e përbërë
38.2.1. Physico-kimike dhe pajtueshmërinë termomechanical të komponentëve
Kombinimi i substancave në një material në mënyrë të konsiderueshme të ndryshme në përbërjen kimike dhe pronat fizike thekson zhvillimin, prodhimin dhe kombinimin e materialeve të përbërë për problemin e përputhshmërisë termodinamike dhe kinetike të komponentëve. Në afërsi të heroit
përputhshmëria dinamike e kuptojnë aftësinë e matricës dhe mbushësit përforcues të jenë në një gjendje të ekuilibrit termodinamik të pakufizuar në temperatura të prodhimit dhe funksionimit. Pothuajse të gjitha materialet e përbëra të krijuara artificialisht janë termodinamikisht të papajtueshme. Përjashtimet janë vetëm disa sisteme metalike (CI-W, CI, AG-W), ku nuk ka ndërveprim kimik dhe difuzionesh midis fazave të PRN të kohës së pakufizuar të kontaktit të tyre.
Pajtueshmëria kinetike - aftësia e komponentëve të materialeve të përbërë për të mbajtur një ekuilibër metastable në një temperaturë të caktuar dhe intervale kohore. Problemi i përputhshmërisë kinetike ka dy aspekte: 1) fiziko-kimike - duke siguruar një lidhje të fortë midis komponentëve dhe një kufizim në sipërfaqet e proceseve të shpërbërjes, përhapjes hetero dhe reagimit, të cilat çojnë në formimin e produkteve të brishta të ndërveprimit dhe degradimit e forcës së fazave përforcuese dhe materialit të përbërë në tërësi; 2) termomechanical-arritshmëria e një shpërndarje të favorshme të streseve të brendshme të origjinës termike dhe mekanike dhe një reduktim në nivelin e tyre; Sigurimi i marrëdhënieve racionale midis forcimit të deformimit të matricës dhe aftësisë së tij për t'u çlodhur relaksimin e streseve, duke parandaluar mbingarkesat dhe shkatërrimin e parakohshëm të fazave forcimin.
Ekzistojnë mundësitë e mëposhtme për përmirësimin e përputhshmërisë fizikokimike të matricave metalike me mbushëse përforcuese:
Unë , etj.
II duke aplikuar veshje barrierë në mbushëse përforcuese, të tilla si veshjet nga metalet refraktare, karbidet titan, hafnium, boroni, nitridet e titanit, borin, oksidet e yttriumit në fibrat e karbonit, boroni, karabit silic. Disa veshje barriere në fibra, kryesisht metalike, shërbejnë si një mjet për të përmirësuar lagështinë e fibrave me shkrirjen e matricës, e cila është veçanërisht e rëndësishme kur prodhojnë materiale të përbërë me metoda të lëngëta. Veshje të tilla shpesh quhen teknologjike
Jo më pak e rëndësishme është efekti i plastifikimit, manifestohet në stabilizim dhe madje rrit fuqinë e fibrave (për shembull, kur fibrat e fibrave të borës po shtrihen përmes një banjë me shkrirje ose në prodhimin e nikelit të fibrave të karbonit, të ndjekur nga trajtimi i ngrohjes ).
III. Aplikimi në materialet e përbërë të matricave metalike, doped me elemente me një afinitet të madh për mbushësin përforcues sesa matricat metalike ose aditivët e surfaktuesit. Ndryshimi në përbërjen kimike të kufijve të seksionit duhet të parandalojë zhvillimin e bashkëveprimit ndërfacial të lidhjes së lidhjeve të matricës me aditivë sipërfaqësorë-aktivë ose të formimit të carbidos, si dhe zbatimin e veshjeve teknologjike të fibrave, mund të ndihmojë në përmirësimin e lagështirës e mbushësit përforcues me metalet metalike.
Iv. Dogging nga matrica sipas elementeve që rrisin potencialin kimik të mbushësit përforcues në aliazhin e matricës, ose aditivizon materialin e mbushësit përforcues në përqendrimet e ngopjes në temperatura të marrjes së një operacioni të materialit të përbërë. Doping të tilla parandalon shpërbërjen e fazës së përforcimit, kështu që me radhë rrit stabilitetin termik të përbërjes.
V. Krijimi i materialeve të përbërë "artificiale" sipas llojit të kompozimeve "natyrore" eutectike duke zgjedhur përbërjen përkatëse të komponentëve.
VI. Zgjedhja e kohëzgjatjes optimale të komponentëve të kontaktimit në një kohë ose një proces tjetër të marrjes së materialeve të përbërë ose në kushtet e tyre të shërbimit të tyre, I.E., duke marrë parasysh temperaturën dhe faktorët e energjisë. Kohëzgjatja e kontaktimit, nga njëra anë, duhet të jetë e mjaftueshme për shfaqjen e obligacioneve të qëndrueshme të ngjitjes midis komponentëve; Nga ana tjetër, nuk çojnë në ndërveprim intensiv kimik, formimin e fazave të brishta të ndërmjetme dhe një rënie në forcën e materialit të përbërë.
Përputhshmëria termomekanike e komponentëve në materialet e përbërë:
zgjedhja e lidhjeve të matricave dhe mbushëse me ndryshim minimal në modulot e elasticitetit, koeficientët poisson, koeficientët e zgjerimit termik;
përdorimi i shtresave të ndërmjetme dhe veshjeve të fazave përforcuese, reduktimi i dallimeve në vetitë fizike të matricës dhe fazave;
kalimi nga përforcimi nga komponenti i një specie në Polyarmirov - III, I.E., një kombinim në një material të përbërë të fibrave forcuese, grimcave ose shtresave të ndryshme në përbërje dhe vetitë fizike;
ndryshimi i gjeometrisë së pjesëve, diagrameve dhe armatosjes; morfologjia, madhësia dhe fraksioni i vëllimit të fazave përforcuese; zëvendësimi i pjesëve të vazhdueshme të mbushjes;
zgjedhja e metodave dhe mënyrave të prodhimit të materialit të përbërë, duke siguruar një nivel të caktuar të forcës së lidhjes së komponentëve të tij.
38.2.2. Mbushës të përforcuar
Për përforcimin e matricave metalike, me forcë të lartë, mbushës të lartë modulus janë përdorur - metal të vazhdueshëm dhe diskrete, fibra jo-metalike dhe qeramike, fibra të shkurtra dhe grimca, kristalet e ndërprera (Tabela 38.1).
Fibrat e karbonit janë një nga më të zhvilluarit në prodhimin e materialeve premtuese përforcuese. Avantazhi i rëndësishëm i fibrave të karbonit është përqindja e tyre e ulët, përçueshmëria termike afër metaleve (i \u003d 83.7 w / (m-k)), kosto relativisht të ulët.
Fibrat furnizohen në formën e pajisëve të butë ose të shtrembëruar misterioze, indeve ose shirita të tyre. Në varësi të llojit të lëndës së parë burim, diametri i Filantit ndryshon nga 2 në 10 μm, numri i Filameteve në parzmore - nga qindra në një çadër të mijëra copa.
Fibrat e karbonit kanë rezistencë të lartë kimike në kushtet atmosferike dhe acidet minerale. Rezistenca e nxehtësisë së fibrave është e ulët: temperatura e operacionit afatgjatë në ajër nuk kalon 300-400 ° C. Për të rritur rezistencën kimike në kontakt me metalet në sipërfaqen e fibrave, veshjet penguese nga titan dhe zirconium Borides, karbidet titan, zirconium, silic, metalet refraktare janë aplikuar.
Fibrat e Borny janë marrë nga reshjet e borës së përzierjes së gazit të hidrogjenit dhe bor kloridi i borlit të nxehtë në një temperaturë prej 1100-1200 ° C tela tungsten ose monofilament karboni. Kur ajri është ndezur, fibra e borit fillon të oksid në temperatura prej 300-350 ° C, në 600-800 ° C të humbasë plotësisht forcën. Ndërveprimi aktiv me shumicën e metaleve (Al, MG, TI, FE, NI) fillon në temperatura prej 400-600 ° C. Për të rritur rezistencën e nxehtësisë së fibrave të borës, shtresat e hollë (2-6 μm) të karabit të silikonit (sic / b / w), karabit bor 2 (b4c / b / w), nitride boron (bn / b / w) janë aplikuar me një metodë të fazës së gazit.
Fibrat e karabit të silikonit me një diametër prej 100-200 μm janë precipituar në 1300 ° C nga një përzierje e avullit të gazit të silikonit dhe kuadrimit të metanit, të holluar me hidrogjen në një raport prej 1: 2: 10 dhe tela tungsten
|
Fibra të karbonit
|
|
Tabela 38.2. Lidhjet e përdorura si matrica në materialet e përbërë
|
ose pecovy karboni im. Mostrat më të mira të fibrave kanë një forcë prej 3000-4000 MPa në 1100 ° C
Fibrat e karabit të silikonit janë silic në formën e pajimet multifylamate të marra nga organosilanët e lëngët duke tërhequr dhe pirolizë, përbëhet nga kristalet ultra të hollë f).
Fibrat metalike janë prodhuar në formën e një tel me një diametër prej 0.13; 0.25 dhe 0.5 mm. Fibrat nga çeliku me forcë të lartë, lidhjet e berylliumit janë të destinuara kryesisht për të përforcuar matricat nga lidhjet e lehta dhe titan. Fibrat e bëra nga metalet e zjarrtë, të zhveshur me titan, titan, oksid dhe faza karabit, janë përdorur për të ngurtësuar ichkelchrombhrous rezistente ndaj nxehtësisë, titan dhe lidhjeve të tjera.
Kristalet e formuara në formë të përdorura për përforcim mund të jenë metalike ose qeramike. Struktura e kristaleve të tilla mono-kristaline, diametri është zakonisht deri në 10 μm me një raport të gjatësisë në një diametër prej 20-100, kristalet filamente janë marrë nga metoda të ndryshme: rritje nga veshjet, reshjet elektrolitike, reshjet nga avullia- Mesatare e gazit, kristalizimi nga faza e gazit përmes fazës së lëngshme. Sipas mekanizmit me avull - të lëngshme - kristal, pirolizë, kristalizimi nga zgjidhjet e ngopura, vizistim
38.2.3. Lidhjet e matricës
Në materialet e përbërë metalike, matricat kryesisht përdoren nga mushkëritë deformuese dhe hedh lidhjet e aluminit dhe magnezit, si dhe nga bakri, nikeli, kobalt, zinku, kallaj, plumbi, lidhjet e argjendta; Nikel rezistent ndaj nxehtësisë Chromium, titan, zirconium, lidhje vanadium; Lidhje të metaleve të kromit dhe niobiumit (Tabela 38 2).
38.2.4. Llojet e komunikimit dhe strukturave të sipërfaqeve të seksionit në materialet e përbërë
Në varësi të materialit të mbushësit dhe matricave, metodave dhe mënyrave të prodhimit në sipërfaqet e seksionit të materialeve të përbërë, zbatohen gjashtë lloje të komunikimit (Tabela 38.3). Lidhja më e qëndrueshme midis komponentëve në kompozime me matricat metalike siguron ndërveprim kimik. Një lloj i zakonshëm i komunikimit është i përzier, i paraqitur nga zgjidhjet e ngurta dhe fazat intermetalike (për shembull, përbërja "aluminumborne fibrave" të marra nga metoda e hedhjes së vazhdueshme) ose zgjidhjeve të forta, faza intermetallike dhe oksid (e njëjta përbërje e fituar duke shtypur plazmën gjysmë - produkte të ndezura), etj.
38.3. Metodat për prodhimin e materialeve të përbërë
Teknologjia e prodhimit të materialeve të përbërë metalike përcaktohet nga dizajni i produkteve, veçanërisht nëse ata kanë një formë komplekse dhe kërkojnë përgatitjen e përbërësve të komponimeve me saldim, saldim, ngjitje ose riveting, dhe, si rregull, është një shumë të ardhura .
Baza elementare për prodhimin e pjesëve ose produkteve gjysmë të gatshme (fletët, tubat, profilet) nga materialet e përbërë më shpesh i shërbejnë të ashtuquajturit prepregs, ose kaseta me një shtresë të përforcimit të mbushjes, të ngopura ose të veshura aliazhe të matricave; I ngopur me fibra metalike ose fibra individuale me veshje të bëra nga lidhjet e matricës.
|
Llojet e komunikimit në sipërfaqet e seksionit në materialet e përbërë
|
Detajet dhe produktet gjysmë të gatshme merren nga një kompleks (kompaktim) i parapegjeve fillestare nga impregnimi, paketa të nxehta, të nxehta ose të vizatimit nga prepregs. Ndonjëherë prepregs, dhe produktet e bëra nga materiale të përbërë janë bërë nga të njëjtat metoda, për shembull, me pluhur ose teknologji të shkritore, për mënyra të ndryshme dhe në maska \u200b\u200btë ndryshme teknologjike.
Metodat për marrjen e prepregs, produktet gjysmë të gatshme dhe produktet nga materialet e përbërë me matricat metalike mund të ndahen nga pesë grupet themelore: 1) parogazofazia; 2) kimike dhe elektrokimike; 3) faza e lëngshme; 4) faza solide; 5) faza solide.
38.4. Prona të materialeve të përbërë me një matricë metalike
Materialet e përbërë me matricat metalike kanë një numër avantazhesh të padiskutueshme mbi materialet e tjera strukturore, të parashikueshme për të punuar në kushte ekstreme. Këto avantazhe përfshijnë: forcë të lartë dhe. ngurtësia në kombinim me viskozitet të lartë të shkatërrimit; Forcë dhe ngurtësi të lartë specifike (raporti i forcës dhe modulit të elasticitetit në peshën specifike të A / Y dhe E / Y); kufiri i lodhjes së lartë; Rezistencë e lartë e nxehtësisë; Ndjeshmëria e vogël ndaj ndikimeve termike, defekteve të sipërfaqes, vetitë e larta të zbutjes, energjia elektrike dhe përçueshmëria termike, prodhimi gjatë hartimit, përpunimit dhe kompleksit (Tabela 38 4).
|
Materialet e përbërë me matricat metalike në krahasim me materialet më të mira metalike strukturore |
|
Tabela 385. |
|
Vetitë mekanike të materialeve të përbërë me matricat metalike
|
Në mungesë të kërkesave të veçanta për materialet për përçueshmërinë termike, përçueshmërinë elektrike, rezistencën e ftohtë dhe pronat e tjera, vargjet e temperaturës së materialeve të përbërë përcaktohen si më poshtë:<250 °С - для материалов с полимерными матрицами; >1000 ° C - për materialet me matricat qeramike; Materialet e përbërë me matricat metalike përputhen me kufijtë e p.sh.
Karakteristikat e forcës së disa materialeve të përbërë janë dhënë në Tabelën 38 5.
Llojet kryesore të përbërjes së materialeve të përbërë sot - Bolted, riveted, ngjitës, bashkim dhe saldim dhe komponimet e kombinuara bashkim dhe saldim janë veçanërisht premtuese, pasi është e mundur që më së shumti të zbatojë vetitë unike të materialit të përbërë në dizajn, por zbatimin e tyre është një detyrë komplekse shkencore dhe teknike dhe shumë raste nuk kanë dalë nga eksperimenti
38.5. Problemet e saldimit të materialeve të përbërë
Nëse nën saldueability për të kuptuar aftësinë e materialit për të formuar nyje ngjitur, jo inferiore ndaj saj në pronat e saj, atëherë materiale të përbërë me matricat metalike, veçanërisht fibroze, duhet t'i atribuohen materialeve të vështira. Sepse ka disa arsye.
I. Metodat e saldimit dhe bashkimit përfshijnë materialet e përbërë për materialet e përbërë në një matricë metalike. Filler përforcues në shtresën e salduar ose të ngjitur është plotësisht i munguar (për shembull, në seams prapanicë të vendosur në të gjithë drejtimin e përforcimit në materialet e përbërë fibroze ose të shtresuara), ose është i pranishëm në një fraksion volumetrik të reduktuar (kur saldimi i forcuar me tela që përmbajnë Një fazë e përforcimit diskrete), ose ka një shkelje të vazhdimësisë dhe drejtimit të përforcimit (për shembull, me saldim të difuzionit të kompozimeve fibroze në të gjithë drejtimin e përforcimit). Rrjedhimisht, shtresa e ngjitur ose e ngjitur është një zonë e dobësuar e dizajnit nga materiali i përbërë, i cili kërkon kontabilitet gjatë hartimit dhe përgatitjes së kryqëzimit të përbashkët. Në literaturë ka propozime për saldim autonom të përbërësve të përbërjes për të ruajtur vazhdimësinë e përforcimit (për shembull, saldimi i fibrave tungsten në përbërjen e tungsten - bakri), por saldimi autonom i materialeve të përbërë fibroze kërkon përgatitje të veçantë e skajeve, aderimin e rreptë të hapit të përforcimit dhe është i përshtatshëm për materialet e përforcuara të fibrave metalike. Një propozim tjetër është përgatitja e komponimeve prapanicë me mbivendosjen e fibrave në gjatësi më kritike, megjithatë, është e vështirë të plotësoni materialin e përbashkët nga matrica dhe të sigurohet lidhja e fortë në kufirin e matricës së fibrave.
II. Efekti i ngrohjes së saldimit në zhvillimin e reagimit fizikocemik në materialin e përbërë është i përshtatshëm për t'u marrë parasysh në shembullin e një përbërjeje të formuar nga inversi i harkut të përforcimit të përforcimit (Fig. 38.2). Nëse matrica metalike nuk ka një polimorfizëm (për shembull, al, mg, cu, ni, etj), pastaj në kompleks ju mund të zgjidhni 4 zona kryesore: 1 - zona e nxehtë në temperaturën e rimbursimit të matricës (me analogji Me saldimin e materialeve homogjene, le ta quajmë këtë faqe nga materiali kryesor); 2 - Zona, e kufizuar në temperaturat e kthimit dhe rikristalizimi i matricës metalike (zona e kthimit); 3- zonë,
recrystalizimi i kufizuar dhe matrica e shkrirjes (Zona e rikristalizimit); 4 është zona e ngrohjes mbi pikën e shkrirjes së matricës (le ta quajmë këtë zonë me një saldim). Nëse matrica në materialin e përbërë është lidhjet e TI, ZR, FE dhe metaleve të tjera që kanë transformime polymorfike, pastaj në zonën 3 nënzones me fazën e plotë ose të pjesshme që recrystallization të matricës, dhe për këtë konsideratë, ky moment është i paplotë.
Ndryshimet në vetitë e materialit të përbërë fillojnë në zonën 2. Këtu proceset e rimbursimit heqin forcimin e deformimit të matricës së arritur gjatë kompaktimit të fazës së ngurtë të materialit të përbërë (në kompozimet e marra nga metodat e fazës së lëngshme, zbutjen në këtë zonë nuk është vërejtur).
Në zonën 3, recrystallization dhe rritja e drithërave metalike të matricës ndodh. Për shkak të lëvizshmërisë së difuzionit të atomeve të matricës, bëhet e mundur që të zhvillohen më tej ndërveprimin ndërfacial, fillimi i të cilave u gjet në proceset e prodhimit të materialit të përbërë, trashësia e ndërveprimeve të brishta rritet dhe vetitë e materialit të përbërë në përgjithësi përkeqësohet. Kur saldimi shkrirja e nënës
peshkimi i marrë nga metodat e kompaktimit të fazës së ngurta të pluhurave ose prepregs me një shtresë pluhuri ose një matricë të mbuluar, poroziteti është i mundur përgjatë kufirit të bashkimit dhe kufijve ndërfacial të ngjitur me të, duke përkeqësuar jo vetëm forcën e forcës, por edhe ngushtësinë e forcës e përbashkët të ngjitur.
Në zonën 4 (shtresë e ngjitur), ju mund të nxjerrë në pah 3 seksione:
Seksioni 4 ", ngjitur me aksin e shtresës, ku për shkak të mbinxehjes së fortë nën harkun e matricës metalike shkrihet dhe kohëzgjatja më e madhe e qëndrimit metalik në shtetin e shkrirë, faza e përforcimit është plotësisht e tretur;
Plot 4 ", e karakterizuar nga një temperaturë më e ulët e shkrirjes së ngrohjes dhe një kohëzgjatje më të vogël të kontaktimit me fazën e përforcimit me një shkrirje. Këtu kjo fazë është pjesërisht e tretur në shkrihet (për shembull, diametri i fibrave zvogëlohet në sipërfaqen e tyre ; përforcimi unidirectional është i shqetësuar);
Komploti 4 "", ku nuk ndodh një ndryshim i dukshëm në madhësinë e fazës së përforcimit, por ndërveprimi intensiv me shkrirjen e shkrirjes, shtresat ose ishujt e produkteve të brishta të ndërveprimit janë reduktuar, forca e fazës së përforcimit është zvogëluar. Si rezultat, zona 4 bëhet një zonë e dëmtimit maksimal të materialit të përbërë gjatë saldimit.
III. Për shkak të dallimeve në zgjerimin termik të materialit të matricës dhe fazës së përforcimit në komponimet e ngjitur të materialeve të përbërë, lindin stresi shtesë termoplastik, duke shkaktuar formimin e defekteve të ndryshme: plasaritje, shkatërrimin e fazave të brishta përforcuese në zonën më të nxehtë në zonën më të nxehtë 4 komponime, bundles kufitare ndërfaciale në zonën 3.
Për të siguruar vetitë e larta të materialeve të përziera të ngjitura, rekomandohet në vijim.
Së pari, nga metodat e njohura të kompleksit, duhet të preferohen metodat e saldimit në fazën solide, në të cilën degradimi minimal i vetive të komponentëve mund të arrihet si rezultat i një furnizimi më të vogël të komponentëve në zonën e kyçjes.
Së dyti, mënyrat e saldimit të presionit duhet të zgjidhen në mënyrë që të përjashtojnë kompensimin ose dërrmimin e komponentit përforcues.
Së treti, kur saldimi shkrirja e materialeve të përbërë, është e nevojshme të zgjidhni metodat dhe mënyrat që ofrojnë pajisje minimale në zonën e lidhjes.
Së katërti, saldimi i shkrirjes duhet të rekomandohet për të lidhur materiale të përbërë me komponente termodinamike të pajtueshme, të tilla si bakri - tungsten, bakri - molibden, argjendi - tungsten, ose mbushës rezistente ndaj nxehtësisë, të tilla si fibrave të karabit të silikonit, të tilla si fibra bora me veshje karabit bor ose karabit silic.
Së pesti, elektroda ose materiali shtesë ose materiali i vendosjes së ndërmjetme për saldimin ose bashkimin e ujit duhet të përmbajnë aditivë alloying që kufizojnë shpërbërjen e komponentit përforcues dhe formimin e ndërveprimeve të brishta të produktit në procesin e saldimit dhe në funksionimin pasues të nyjeve të ngjitura.
38.5.1. Saldimi i materialeve të përbërë
Materialet e përbërë fibroze dhe të shtresuara janë më shpesh të lidhura nga pectorist. Raporti i gjatësisë së mbivendosjes në trashësinë e materialit zakonisht tejkalon 20. Komponimet e tilla mund të përforcohen më tej me gozhdë ose lidhje të mbështjella. Së bashku me përbërjen e lundrimit, është e mundur të kryhet nyje të ngjitura dhe këndore në drejtim të përforcimit dhe, më pak të ngjarë, në të gjithë drejtimin e përforcimit. Në rastin e parë, me zgjedhjen e duhur të metodave dhe mënyrave të saldimit ose bashkimit, është e mundur të arrihet barazimi i lidhjes; Në rastin e dytë, forca e përbërësit zakonisht nuk e kalon forcën e materialit të matricës.
Materialet e përbërë të përforcuara nga grimcat, fibrat e shkurtra, kristalet filamente, saldimi duke përdorur të njëjtat teknika si lidhjet e forcimit të shpërndarjes ose materialeve pluhur. Barazia e komponimeve të salduara Materiali kryesor në këtë rast mund të arrihet me kusht që materiali i përbërë të bëhet nga metodat e teknologjisë së fazës së lëngshme, të përforcuar me mbushëse rezistente ndaj nxehtësisë dhe gjatë zgjedhjes së mënyrave të duhura të saldimit dhe saldimit. Në disa raste, elektroda ose materiali shtesë mund të jetë i ngjashëm ose i afërt me përbërjen e materialit kryesor.
38.5.2. Saldim ARC në gazra mbrojtëse
Metoda është përdorur për saldim duke shkrirë materiale të përbërë me një matricë të metaleve kimikisht aktive dhe lidhjeve (alumini, magnez, titan, nikel, krom). Saldimi kryhet nga një elektrodë jo e pajtueshme në një atmosferë të argon ose një përzierje me helium. Për të rregulluar efektet termike të saldimit në materiale, është e këshillueshme që të përdoret një hark i pulsuar, një hark i ngjeshur ose një hark me tre faza.
Për të rritur forcën e komponimeve, rekomandohet të kryeni seams me elektroda të përbërë ose tela të shtrembëruara me një vëllim të fazës së përforcimit 15-20%. Ndërsa fazat përforcuese, përdoren fibra të shkurtra të boronit, safir, nitride ose silic të karabit.
38.5.3. Saldim me rreze elektronike
Avantazhet e metodës janë në mungesë të oksidimit të metaleve të shkrirë dhe mbushës përforcues, degazimin e vakumit të metalit në zonën e saldimit, përqendrimin e lartë të energjisë në rreze, duke lejuar marrjen e komponimeve me gjerësinë minimale të zonës së shkrirjes dhe zona e afërt. Avantazhi i fundit është veçanërisht i rëndësishëm gjatë kryerjes së përbërësve të materialeve të përbërë fibroze në drejtim të përforcimit. Me përgatitjen e veçantë të përbërësve, saldimi është i mundur duke përdorur spacer shtesë.
38.5.4. Saldim i kontaktit
Prania e fazës së përforcimit në materialin e përbërë zvogëlon përçueshmërinë e saj të ngrohjes dhe elektrike krahasuar me materialin e matricës dhe parandalon formimin e kernelit të hedhur. Rezultatet e kënaqshme u morën me saldim pikë të materialeve të përbërë me gjethe të hollë me shtresa të claurit. Kur fletët e saldimit të trashësisë së ndryshme ose fletëve të përbërë me fletë metalike homogjene në mënyrë që të nxjerrin kernelin e pikës së ngjitur në planin e prekjes së fletëve dhe të balancojnë ndryshimin në përçueshmërinë elektrike të materialit, janë përzgjedhur elektrodat me përçueshmëri të ndryshme , me ngjeshjen e zonës periferike, diametrin dhe rreze të rrethrrotullimit të elektrodave, trashësia ndryshon shtresën e ftohtë, aplikoni gaskets shtesë.
Forca mesatare e pikës së salduar gjatë saldimit të blloqeve të vetme të pllakave të aluminit me një trashësi prej 0.5 mm (me një fraksion të vëllimit të fibrave prej 50%) është 90% e forcës së boronit - luminja e seksionit ekuivalent të kryqit. Forca e lidhjes së fletëve të Borrranumit me përforcimin e ndër-përforcimit është më e lartë se fletët me përforcim uniaxial.
38.5.5. Saldim i difuzionit
Procesi kryhet në presion të lartë pa përdorimin e lidhësit. Kështu, detajet e borxhit për t'u lidhur janë të ndezur në një retort hermetik në një temperaturë prej 480 ° C në një presion deri në 20 MPA dhe mbahen në këto kushte për 30-90 minuta. Procesi teknologjik i saldimit të pikave të difuzionit të rezistencës së bordhit me titan është pothuajse jo i ndryshëm në saldimin e pikëve të shkrirjes. Dallimi është se modaliteti i saldimit dhe forma e elektrodave janë përzgjedhur në mënyrë që temperatura e ngrohjes e matricës së aluminit të jetë afër pikës së shkrirjes, por më poshtë. Si rezultat, një zonë e difuzionit prej 0.13 deri në 0.25 μm është formuar në pikën e kontaktit.
Mostrat u ngjitën me një saldim të pikave të difuzionit, kur testimi i tërheqjes në rangun e temperaturës prej 20-120 ° C, ato shkatërrohen nga materiali kryesor me një përkulje përgjatë fibrave. Në një temperaturë prej 315 ° C, mostrat shkatërrohen nga një ndryshim në vendndodhjen e lidhjes.
38.5.6. Saldim Cligovaya
Për të lidhur finalet nga lidhjet strukturore konvencionale me tuba ose raste të materialeve të përbërë, është zhvilluar një metodë për saldimin e metaleve heterogjene, të ndryshme ndryshojnë në ngurtësinë, e cila mund të quhet mikro-clinopresses. Presioni i marrjes është marrë nga streset termike që rrjedhin nga ngrohja e mandrizit dhe prerja e pajisjes për saldimin e ngjeshjes termike të bërë nga materiale me koeficientë të ndryshëm të zgjerimit termik (K. tr). Elementet e përfundimit, në sipërfaqen e kontaktit të të cilave aplikohet gdhendja e pykë, të mbledhë me një tub nga një material i përbërë, si dhe me një mandre dhe litar. Pajisja e mbledhur është ndezur në një medium mbrojtës në një temperaturë prej 0.7-0.9 mbi pikën e shkrirjes së metalit më të ulët të shkrirjes. Mandreli i instalimit ka një CTR më të madh se klip. Në procesin e ngrohjes, distanca midis sipërfaqeve të punës së mandrizit dhe klipit është zvogëluar, dhe zgjatjet ("wedges") të fijeve në fund janë të përfshira në shtresat e plating të tubit. Forca e kompleksit të fazës solide nuk është më e ulët se forca e matricës ose metaleve të plating.
38.5.7. Shpërthimi i saldimit
Saldimi i shpërthimit përdoret për të lidhur fletët, profilet dhe tubacionet e bëra nga materiale të përbërë prej metali të përforcuar me fibra metalike ose shtresa që kanë vetitë mjaft të larta plastike për të shmangur dërrmimin e fazës së përforcimit, si dhe për të lidhur materialet e përbërë me materiale të minierave nga metale të ndryshme dhe lidhjeve . Forca e përbërësve zakonisht është e barabartë me ose edhe më e lartë (nga forcimi i deformimit) forca e materialit më pak të fortë të matricës që përdoret në pjesë të lidhura. Gaskets të ndërmjetme nga materiale të tjera përdoren për të rritur forcën e komponimeve.
Zakonisht nuk ka asnjë poret ose çarje në komponimet. Zonat e shkrirë në zonën e tranzicionit, veçanërisht me shpërthimin e metaleve heterogjene, janë përzierjet e fazave të tipit eutectik.
38.6. Bashkim i materialeve të përbërë
Proceset e bashkimit janë shumë premtuese për kompozimin e materialeve të përbërë, pasi ato mund të kryhen në temperatura që nuk ndikojnë në mbushësin përforcues dhe ndërveprimin ndërfacial jo-zhvillues.
Udhëtimi kryhet nga teknikat teknike konvencionale, I.E. Zhytja në saldim ose në furre. Çështja e cilësisë së përgatitjes së sipërfaqes nën bashkim është shumë e rëndësishme. Komponimet e kryera nga lidhës të ngurta duke përdorur flukse janë subjekt i korrozionit, kështu që fluksi duhet të hiqet plotësisht nga zona e lidhjes.
Soot e saldatorëve të ngurta dhe të buta
Zhvilloi disa opsione për të bashkuar Boroughuminoutous. Udhëtime të trubble për bashkim të temperaturës së ulët. 55% CD -45% AG, 95% CD -5% AG, 82.5% CD-17.5% ZN janë të rekomanduara për pjesët që veprojnë në temperatura jo më të larta se 90 ° C; Udhëtimi 95% ZN - 5% AL - për operimin e temperaturave deri në 315 ° C. Për të përmirësuar lagështinë dhe përhapjen e lidhësit në sipërfaqet e lidhur, aplikohet një shtresë nikeli me një trashësi prej 50 μm. Mbështetja e temperaturës së lartë prodhohet duke përdorur rendimentet eutectike të aluminit - silic në temperatura prej rreth 575-615 ° C. Koha e bashkimit duhet të minimizohet për shkak të rrezikut të degradimit të forcës së fibrave të lindura.
Vështirësitë kryesore në bashkimin e kompozimeve të qymyrit midis tyre dhe lidhjeve të aluminit janë të lidhur me lagështinë e dobët të bashkave të aluminit të karbonit. Udhëheqësit më të mirë janë aliazh 718 (A1-12% SI) ose shtresa të alternuara të pllakave nga aliazh 6061. Udhëtimi është prodhuar në furre në një atmosferë argoni në një temperaturë prej 590 ° C për 5-10 minuta. Për kombinimin e Borocyniumit dhe aluminit të karbonit me Titanium, mund të aplikohen saldatorët e sistemit të aluminit - Magnezi Silicon. Për të rritur forcën e kompleksit, rekomandohet të aplikoni një shtresë nikel në sipërfaqen e titanit.
Bashkim eutectic difuzionit. Metoda është që të aplikoni në sipërfaqen e pjesëve të ngjitura të shtresës së hollë të metalit të dytë që formon eutectik me metalin e matricës. Për matricat nga lidhjet e aluminit, shtresat e AG, C, MG, GE, ZN janë përdorur, temperatura eutectike me alumini, respektivisht, 566, 547, 438, 424 dhe 382 ° C. Si rezultat i procesit të difuzionit, përqendrimi i elementit të dytë në zonën e kontaktit po zvogëlohet gradualisht dhe pika e shkrirjes së kompleksit ngrihet, duke iu afruar pikës së shkrirjes së matricës. Kështu, komponimet e saldimit mund të veprojnë në temperatura që tejkalojnë temperaturën e punkut.
Me një saldim të difuzionit të sipërfaqes së sipërfaqes së pjesëve të kombinuara janë të veshura me argjend dhe bakër, pastaj të ngjeshur dhe të mbahen nën presion në 7 MPA në një temperaturë prej 510-565 ° C në stacionin e çelikut në vakum të atmosferës së inertit të najlit .
