Сапфировое волокно

Cтраница 2

Благодаря возможности использование при высоких температурах, высоким показателям механических свойств и хорошей совместимости со связующим сапфировые волокна представляют большой интерес для создания металлсодержащих композиций. Стоимость волокон обычно высока. Однако в недалеком будущем стоимость должна существенно понизиться в результате усовершенствования процессов изготовления волокон, в частности повышения скорости их выращивания. [16]

В связи с этим титан, который часто добавляется в суперсплавы для образования упрочняющей у - фазы, является нежелательной добавкой в матрице, используемой для упрочнения сапфировыми волокнами. Очень прочные твердеющие сплавы также нежелательно использовать в качестве матриц из-за трудностей при изготовленшфа особенно в связи с повышением вероятности механического повреждения волокон в д процессе диффузионной сварки. [17]

На рис. 19 показана граница раздела после того, как жидкая капля нихрома была введена в контакт с напыленным на сапфировый диск покрытием HfC; расплавленный металл, оказалось, разрушает покрытие и, что едце более существенно, приводит к образованию второй фазы на границе раздела с сапфиром. Было установлено, что этой фазой должна быть ШО2, образующаяся преимущественно вследствие восстановления А1аО3 гафнием. Обнаружено также, что если сапфировое волокно с покрытием НЮ поместить в жидкий нихром, то оно теряет прочность. Хотя эти результаты получены в жидком металле, в котором диффузия гораздо выше, чем в твердой фазе, при достаточно длительных выдержках при повышенных температурах аналогичные реакции следует ожидать и в твердом состоянии. [18]

Трехслойная горячепрессованная композиция [ девять волокон а - А12О8 внихромовой ( 80 % Ni-20 % Сг матрице ], сформованная в виде небольшой турбинной лопатки. [19]

Тайно С - ориентации при повышенных температурах, как показано выше, низкая, а волокна ( стержни) - ориентации, хотя и имеют большую прочность при высоких температурах ( см. рис. 7), в силу характера ориентации подвержены деформации за счет базисного скольжения. Напряжения, при которых может быть инициировано базисное скольжение в пламенно-полированных стержнях, выращенных по Вернейлю, высокие, если поверхность стержней не повреждена ( см. табл. 2), так что деформацию в стержнях с защищенной поверхностью можно устранить. Ясно, что если проблема термоудара и разрешима, будет необходимо решение проблем, связанных с температурным коэффициентом линейного расширения, высокотемпературной прочностью, твердостью и жесткостью матричного сплава, а также с ориентацией роста сапфировых волокон для того, чтобы избежать скольжения или двойникования во время охлаждения композиции от температуры изготовления. [20]

Данных о прочности никелевых сплавов, упрочненных сапфировым волокном, имеется немного вследствие трудностей, связанных с изготовлением композиций, подходящих для использования в качестве образцов для испытания. Большинство результатов получено при испытаниях на растяжение небольших образцов. Теоретические свойства в этих исследованиях обычно рассчитывались по правилу смеси, используемому для большинства композиционных систем. Однако для системы Ш - А13О8 рассчитанная прочность достигалась редко. В настоящей главе представлены имеющиеся в наличии данные по композициям на основе никелевых сплавов, упрочненных сапфировыми нитевидными кристаллами, пламенно-полированными сапфировыми волокнами и рубиновыми стержнями, а также сапфировыми волокнами Тайко. [21]

Сапфирные волокна в форме нитевидных кристаллов, индивидуально изготовленных стержней и непрерывных волокон применялись для армирования никелевых матриц в течение последних десяти лет с различной степенью успеха в достижении упрочнения. В данной главе эти работы рассмотрены одновременно с изложением ситуации на сегодняшний день, а также дана оценка перспективности системы. Основные выводы, которые вытекают из этих работ, приведены ниже. Непрерывные волокна большого диаметра существенно облегчают изготовление композиций и обеспечивают большую эффективность упрочнения, чем это возможно с дискретными нитевидными кристаллами, несмотря на более высокую прочность последних. Поверхность упрочнителя деградирует в результате химического взаимодействия с матрицей при высокой температуре и должна быть защищена покрытиями, обеспечивающими сохранение прочности, а следовательно, и эффективность упрочнения. Большая разница в температурных коэффициентах линейного расширения волокна и матрицы вызывает разрушение связи на границе раздела в процессе термо-циклирования: в предельных случаях результатом такого механического взаимодействия может быть разрушение волокон. Сапфир подвергается пластической деформации именно при тех температурах, при которых требуется упрочнение матрицы на никелевой основе; это снижает степень упрочнения, которую могут обеспечить волокна. При высоком наполнении волокнами, необходимом для обеспечения прочности, превосходящей прочность суперсплавов, изготовление композиции сложно. Другие характеристики системы, такие, как сопротивление удару, снижаются по сравнению с потенциальными возможностями композиционной системы. Кроме того, стоимость сапфировых волокон, пригодных для упрочнения, остается высокой, что препятствует в большинстве случаев их применению, несмотря на значительный прогресс, достигнутый недавно в производстве непрерывных волокон. [23]

Страницы: 1 2