ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
5. КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
НА МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ОСНОВЕ.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5
Цель работы: изучение структуры и механических свойств КМ на
металлической основе.
Задание: изучить воздействие упрочнителей на механические свойства
КМ с различной металлической основой.
5.1. Общие сведения
Преимуществом КМ на металлической основе являются более высокие
значения характеристик, зависящих от свойств матрицы. Это, прежде всего
временное сопротивление и модуль упругости при растяжении в направлении,
перпендикулярном оси армирующих волокон, прочность при сжатии и изгибе,
пластичность, вязкость разрушения. Кроме того, КМ с металлической матрицей
сохраняют свои прочностные характеристики до более высоких температур,
чем многие материалы с неметаллической основой. Они более влагостойки,
негорючи, обладают электрической проводимостью.
Наиболее перспективными материалами для матриц металлических КМ
являются металлы, обладающие небольшой плотностью (Al, Mg, Ti), и сплавы
на их основе, а также никель - широко применяемый в настоящее время в
качестве основного компонента жаропрочных сплавов. Свойства некоторых
КМ на металлической основе приведены в табл. 5.1.
Таблица 5.1
Механические свойства одноосно-армированных КМ с металлической матрицей
КМ Матрица
Наполнитель
р, т/м
3
км
Я.ГПа
Elipg)-
10"
3
,
км
<7„, МПа
(20°С)
<7_ь МПа
(на базе
10
7
циклов)
КМ Матрица
Материал
Коли-
чество,
%
(об.)
р, т/м
3
км
Я.ГПа
Elipg)-
10"
3
,
км
<7„, МПа
(20°С)
<7_ь МПа
(на базе
10
7
циклов)
ВКА-1 Алюминий
Борное
волокно
50 2,65 45 240
9
1200 600
ВКУ-1
»
Углеродное
волокно
30-40
2,2-2,3
42
270
12
900-
1000
200
КАС-1 »
Стальная
проволока
40 4,8 33 120
2
1600 350
ВКМ-3
Магний
Борное
волокно
45 2,2
57
200
9 1250
-
5.2. Композиционные материалы с алюминиевой матрицей
Нашедшие промышленное применение КМ с алюминиевой матрицей в
основном армируют стальной проволокой, борным и углеродными волокнами.
В качестве матрицы используют как технический алюминий (например, АД1),
так и сплавы (АМгб, В95, Д20 и др.).
28
Свойства волокнистых КМ в большей степени зависят от схемы
армирования (рис. 3.2). Ввиду значительного различия в свойствах волокон и
матрицы при одноосном армировании физическим и механическим свойствам
КМ присуща анизотропия. При растяжении временное сопротивление и модуль
упругости КМ достигают наибольших значений в направлении расположения
волокон, наименьших - в поперечном направлении. Например КМ с матрицей
из технического АД1, упрочненный волокнами бора, в направлении волокон
б 0,4 0,8 г,%
Рис. 3.2. Схемы армирования (1-5) КМ Рис. 3.3. Зависимость временного
и их влияние на напряжения при сопротивления КМ ВКА-1 от содержания
растяжении эпоксидных углепластиков и ориентации волокон
17
имеет
а в поперечном направлении - всего 60...90 МПа.
Анизотропия свойств не наблюдается при двухосном армировании с взаимно
перпендикулярным расположением упрочняющих волокон (рис. 3.2). Однако
по сравнению с одноосным армированием прочность вдоль оси волокон
уменьшается почти в 3 раза - с 1000 до 350 МПа (рис. 3.3). Остаются низкими
характеристики при сжатии и сдвиге. При растяжении материала вдоль волокон
нагрузки в основном воспринимают высокопрочные волокна, а матрица
служит средой для передачи усилий. Нагрузки, воспринимаемые волокнами
и матрицей
выражаются через возникающие в них напряжения
следующим образом
где
- объем волокна.
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 15
- 16
- 17
- 18
- 19
- …
- следующая ›
- последняя »
