Вольфрамовое волокно
Cтраница 4
Значительные усилия направляются на разработку армированных волокнами металлических композитов, в которых металлическая матрица усиливается высокомодульными волокнами. Одна из главных целей разработки таких композитов состоит в использовании их в качестве конструкционных материалов для элементов конструкций, которые должны выдерживать высокие напряжения при повышенных температурах. Для подобного класса композитов кажется логически оправданным выбор вольфрамовых волокон благодаря их высокой прочности на растяжение как при комнатной, так и при повышенной температурах и благодаря их устойчивости при высоких температурах. [46]
На первой стадии программы изучены также композиции, упрочненные проволокой из молибденового сплава. Все четыре матричных сплава, разработанные для изучения их совместимости с вольфрамовыми волокнами, сильно реагировали с молибденом. Из этого следует, что сплавы-матрицы, разработанные для вольфрамовых волокон не обязательно будут оптимальными для волокон из молибдена. [47]
При исследовании длительной прочности композитов, армированных разрывными волокнами, в которых нагрузка передается от одного волокна к другому посредством сдвига матрицы, соответствующая характеристика матрицы - ее длительная прочность при сдвиге. В работе [29] показано, что скорость ползучести композитов, содержащих разрывные волокна, по-видимому, зависит от скорости ползучести матрицы под действием сдвиговых напряжений, которые возникают вблизи границы волокно - матрица. На основе данных [29] в [27] осуществлено исследование долговечности меди, армированной разрывными вольфрамовыми волокнами. [48]
 |
Поверхность раздела композиции вольфрам - медь после литья. [49] |
Взаимодействие, возникающее на поверхности раздела волокна с матрицей, связывается с различными значениями прочности и пластичности. Выло установлено три типа взаимодействия: 1) диффузия, сопровождающаяся рекристаллизацией периферийной зоны вольфрамового волокна; 2) выделение второй фазы в матрице вблизи периферии волокна, не сопровождающееся рекристаллизацией; 3) взаимодействие в твердом растворе без рекристаллизации в волокне. На рис. 1 и 2 не видно взаимодействия или рекристаллизации на поверхности раздела медной матрицы с вольфрамовым волокном. [50]
В отношении металлических и керамических КМ пока нет четко установленных правил присвоения названий. Например, обозначение медь-вольфрам ( Cu-W) относится к КМ с медной матрицей и вольфрамовыми волокнами. Но в литературе иногда вначале указывают материал волокна, а затем - матрицы. [51]
 |
Удельная длительная прочность ( за 1000 ч композиций из жаропрочного сплава и тугоплавкой проволоки ( в км. Приведены композиции, содержащие 70 об. % упрочняющего компонента. [52] |
Наиболее важным свойством является длительная прочность, так как она в большей степени определяет возможность использования материала при высоких температурах. Величины отношения прочности к плотности для жаропрочного сплава, упрочненного ламповыми нитями вольфрама 2 % ThO2 ( марки 218) и проволокой из сплава вольфрам - гафний - углерод, сравниваются с соответствующими данными для обычных жаропрочных сплавов и эвтектических сплавов, полученных методом направленной кристаллизации. Единицы на оси ординат ( рис. 15), показывающие отношение напряжения к плотности, характеризуют высокую плотность вольфрамовых волокон. [53]
Обнадеживающим результатом было то, что некоторые элементы только очень незначительно снижали свойства. Основываясь на этих данных, могут быть разработаны составы матриц из жаропрочных сплавов, вызывающих ограниченное взаимодействие с волокном и минимальную потерю их свойств. Четыре состава жаропрочных сплавов, приведенные в табл. 3, были выбраны с таким расчетом, чтобы уменьшить взаимодействие с вольфрамовыми волокнами. Результаты, полученные при использовании этих четырех сплавов, приведены на рис. 12 ( а, б и 8, д), характеризующем различную степень взаимодействия сплавов с вольфрамовой проволокой; на рис. 12, в показана типичная картина почти завершенной реакции взаимодействия и рекристаллизации всех четырех сплавов с молибденовой проволокой. [54]
 |
Разрушение кромки вольфрамового волокна в матрице Си - 10 % Ni. Температура испытания 650 С ( X 86 5. [55] |
Разрушение образцов, имеющих хрупкий слой на поверхности, фактически происходит аналогично разрушению того же металла с равноценной глубиной надреза. Оказалось, что хрупкий поверхностный слой рекристаллизованного вольфрама действует подобно кольцевому надрезу, снижая деформацию до разрушения. Были проведены механические испытания композиционных материалов с матрицами из меди, сплавов меди с 10 % Ni и меди с 2 % Сг, армированных вольфрамовыми волокнами, в области температур от комнатной до 980 С. Основные результаты, показанные на рис. 7, аналогичны результатам, полученным при комнатной температуре, в том отношении, что для композиций с матрицей из двойного сплава величины предела прочности были ниже, чем в случае матрицы из чистой меди. [56]
На первой стадии программы изучены также композиции, упрочненные проволокой из молибденового сплава. Все четыре матричных сплава, разработанные для изучения их совместимости с вольфрамовыми волокнами, сильно реагировали с молибденом. Из этого следует, что сплавы-матрицы, разработанные для вольфрамовых волокон не обязательно будут оптимальными для волокон из молибдена. [57]
Большинство испытаний проводилось при повышенных температурах, что может привести к недооценке свойств композита из-за взаимодействия между волокнами и матрицей. Мак-Данелсом и др. [39] исследована длительная прочность и скорость ползучести композитов на основе меди, армированных вольфрамовыми волокнами; полученные данные сопоставлены со свойствами компонентов при помощи соответствующего анализа. Испытания проведены при 649 С и 816 С. [58]
Взаимодействие, возникающее на поверхности раздела волокна с матрицей, связывается с различными значениями прочности и пластичности. Выло установлено три типа взаимодействия: 1) диффузия, сопровождающаяся рекристаллизацией периферийной зоны вольфрамового волокна; 2) выделение второй фазы в матрице вблизи периферии волокна, не сопровождающееся рекристаллизацией; 3) взаимодействие в твердом растворе без рекристаллизации в волокне. На рис. 1 и 2 не видно взаимодействия или рекристаллизации на поверхности раздела медной матрицы с вольфрамовым волокном. [59]
С повышением верхней температуры цикла и интервала температурных колебаний растет и размах пластических деформаций нихрома. Напряжения, возникающие в вольфрамовом волокне, остаются ниже предела пропорциональности. Поскольку вольфрамовое волокно, как и композиция, во время термоциклирования изменяет размеры, механизм деформации вольфрама остается невыясненным. Судя по тому, что амплитуда осевых напряжений в волокне сдвинута в область сжимающих напряжений, можно предсказать характер размерных изменений вольфрама при термоциклировании. Указанному формоизменению вольфрамового волокна не должно препятствовать то, что высокие сжимающие напряжения возникают на низкотемпературной стадии цикла, ибо механические свойства вольфрама, в противоположность нихрому, мало чувствительны к изменению температуры в исследованном температурном интервале. [60]
Страницы: 1 2 3 4 5