Композиты на основе титана С металлическими волокнами получают тфм.

Способы решения проблемы совместимости волокон с матрицей в КМ на основе титана:

 

- использование  высокоскоростных и низкотемпературных методов получения КМ, обеспечивающие минимальную толщину реакционной зоны

- использование матриц с низкой реакционной способностью (сложнолегированный сплав титана состава 69,5 % Ti, 13 % V, 10 % Мо, 5 % Zr, 2,5 % Аl)

- создание МКМ из систем с повышенным допуском на толщину реакционной зоны. К таким системам относятся Ti — А l ₂ 0₃, Ti — Be, Ti — Мо

- использование барьерных покрытий на волокнах.

 

 

Рис. 2 Граница раздела в КМ Ti-SiC.

Волокно:

типа 1 (на вольфрамовом керне, без покрытия) (а),

типа 2 (на вольфрамовом керне, с покрытием) (б),

и SCS-6 (на углеродном керне, с покрытием) (в)

 

Результаты исследования прочности  МКМ (при растяжении )

 

Сплав Ti–6Al–4V, армированный волокнами SiC	σв, МПа
Типа 1	1036
Типа 2	1260
SCS-6	1521

 

МВКМ Ti - B, B/SiC ( чаще всего ), SiC

Композиция	0бъемная доля наполнителя, %	Предел прочности, ГПа	Модуль упругости, ГПа	Относительное удлинение, %
Ti - B	25- 50	0,9 – 1,2	180 - 240	0,3 - 0,7
Ti - B / SiC	10 - 50	1,0 – 1,4	130 - 270	0,7 -,0,6
Ti - SiC	28 - 50	1,0 – 1,2	250	0,6

СВОЙСТВА И МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ МВКМ НА ОСНОВЕ Ni

Особенности

 - Высокая жаропрочность (Траб = 1300 С - это выше, чем у  сплавов Ni.)

Армируют тугоплавкими наполнителями.

МВКМ Ni – С

 

Композиция	0бъемная доля наполнителя, %	Предел прочности, ГПа	Модуль упругости, ГПа	Относительное удлинение, %
Ni–Торнел-50	50	1,22	300	0,5

 

МВКМ Ni - W, Мо   

В связи с тем, что W, Мо интенсивно окисляются при нагревах, композиты получают в вакууме или защитной атмосфере.

Композиция	0бъемная доля наполнителя, %	Предел прочности, ГПа	Модуль упругости, ГПа	Относительное удлинение, %
Ni - W	50	0,9	220	0,4

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ МВКМ

- при низких, высоких и сверхвысоких температурах,

- в агрессивных средах,

- при статических, циклических, ударных, вибрационных и других нагрузках.

 

Наиболее эффективно используются МВКМ в конструкциях, особые условия работы которых не допускают применения традиционных металлических материалов.

Однако чаще всего в настоящее время армированием металлов волокнами стремятся улучшить свойства матричного металла, чтобы повысить рабочие параметры тех конструкций, в которых до этого использовали неармированные материалы.

 

1) использование МВКМ на основе Al, Mg в конструкциях летательных аппаратов, благодаря их высокой удельной прочности, позволяет достичь важного эффекта - снижения массы.

2) замена традиционных материалов на МВКМ в основных деталях и узлах самолетов, вертолетов и космических аппаратов уменьшает массу изделия на 20 - 60%. (корпуса насосов, приборов, элементы конструкций, элементы жесткости (панели, лонжероны, шпангоуты), механические соединения (крепеж).

Высокожаропрочные МВКМ на основе никеля и хрома - детали газотурбинных двигателей.

 

См. таблицу выше!!

ДИСПЕРСНО–УПРОЧНЕННЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ

МАТЕРИАЛЫ (ДКМ)

Структура ДКМ:

 

В матрице из чистого металла или сплава равномерно распределены тонкодисперсные частицы армирующей (упрочняющей) фазы, искусственно введенные в материал на одной из технологических стадий.

 

Размер частиц - 0,01 - 0,1 мкм

Объемная доля частиц составляет 1—20 %.

Расстояние между частицами - 0,01 -0,5 мкм.

 

В качестве армирующей фазы используют стабильные тугоплавкие соединения, не растворяющиеся в матричном материале (дисперсные частицы оксидов, карбидов, нитридов, боридов и других тугоплавких соединений, а также интерметаллических соединений).

Сущность процесса упрочнения: ………….

Тонкодисперсные частицы препятствуют движению дислокаций, таким образом, стабилизируя структуру матрицы, что способствует:

- повышению жаропрочности ( чем меньше частицы и чем ближе, тем выше жаропрочность!!!!!), увеличению сопротивления высокотемпературной ползучести (высокая прочность ДКМ сохраняется до Т= 0,9-0,95 Т_пл).

МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ДКМ

ДКМ относятся к классу порошковых, поэтому их в основном получают порошковой технологией ( но существуют и другие способы, например метод непосредственного введения наполнителей в жидкий металл или сплав перед разливкой в формы).