Файл: Колпашников, А. И. Армирование цветных металлов и сплавов волокнами.pdf

мически обрабатывают в электрических или газовых пе­ чах. При выполнении термической обработки необходимо тщательно контролировать температурный режим, осо­ бенно на заключительном этапе, а также скорость нагре­ ва и состав защитной среды. В качестве защитных сред используют инертные газы, галоиды, углеводороды либо смесь водяного пара, водорода и угарного газа (СО).

Термическую обработку гидратделлюлозного сырья можно вести в вакууме, но этот процесс связан со значи­ тельными техническими сложностями.

В ряде случаев вискозные волокна подвергают пиро­ лизу при нагреве до 250—400°С в различных органиче­ ских средах под давлением, а также в солевых и метал­ лических расплавах. Для повышения прочностных ха­ рактеристик волокон используют различные тугоплавкие и жаростойкие соединения — соли и окислы алюминия, хрома, никеля, цинка, меди, молибдена, марганца, бе­ риллия, кадмия, магния, ванадия, циркония, бария, бора,

Общий недостаток углеродных, волокон — их низкая стойкость против истирания и относительно низкая тем­ пература окисления. В связи с этим углеродные волокна целесообразно покрывать тонкими пленками тугоплав­ ких металлов, карбидов, нитридов или |боридов. В частности, весьма положительные результаты получены при покрытии углеродных волокон карбидами титана либо никеля, либо циркония, либо их смесью.

В табл. 37 приведены свойства нескольких видов

119

относительно редких высокопрочных волокон, особенно­ сти производства которых не рассматриваются.

Поликристаллические волокна можно получать и из

чение). Для этой цели можно использовать электрохими­ ческие методы, формирование волокон из расплава, осаждение металла из тазовой фазы и др. В частности, сделаны удачные попытки получения никелевой про­ волоки сечением 35x200 мкм избирательным электро­ химическим осаждением в спиральную канавку цилин­ дрической оправки. Однако следует отметить сложность изготовления оснастки и значительные затраты на про­ ведение процесса, который к тому же отличается крайне низкой производительностью.

Значительно дешевле и производительнее процесс вытягивания нитей из металлических расплавов. Таким способом, например, получена нить из стали с пределом прочности 4000 МН/м2 (400 кгс/мм2) за счет совершен­ ной поверхности. При получении этим способом нитей из тугоплавких металлов чрезвычайно сложен выбор материала фильер и контейнеров для расплава.

Получение металлических волокон осаждением из газовой фазы рассмотрено выше, при описании процессов производства борволокна.

Волокнистые монокристаллы, иногда называемые «усами», при совершенном строении имеют прочность, весьма близкую к теоретической, и по прочностным по­ казателям значительно превосходят поликристаллические волокна (предел прочности «усов» составляет 10—20% от модуля упругости).

120

Выращивание «усов» происходит по трем основным механизмам:

а) из жидкой фазы (растворов или расплавов); б) из паровой фазы посредством химической реак­

ции либо возгонки; в) из твердых фаз путем диффузии.

Наиболее распространены в области производства армированных материалов волокнистые монокристаллы окиси алюминия. Эти волокна получают при контроли­ руемом окислении металла. При пропускании влажного водорода над алюминиевым порошком [окиси алюминия или интерметаллида, содержащего алюминий (темпера­ тура нагрева 1300—1500°С)] образуются иглообразные прозрачные волокнистые (Монокристаллы, которые ох­ лаждаются в холодной зоне печи.

При взаимодействии влаги с алюминием или водо­ рода с окисью алюминия ' устанавливается равновесие

= А120 з+4А1. Скорость последней реакции должна быть

туры медленно; они сохраняют высокие прочностные ха­ рактеристики до 1200°С (рис. 53) [2].

Помимо совершенства строения монокристаллов, прочность их зависит от поперечного размера (рис. 54— 56). Несмотря на то что с увеличением сечения прочность

121

Рис. 54. Влияние поперечного размера на прочность волок­

монокристаллов снижается, она остается на более вы­ соком уровне, чем у поликристаллических волокон (рис..

57) [2].

Графитовые волокнистые монокристаллы растут в виде (плотноскрученной фольги, т. е. имеют микрокри­

Z ^ 7

* Правильный шестиугольник.

122