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

Рис. 76. Армированные гранулы

Для получения армированных гранул используются различные процессы и их комбинации. Например, цилиндрические армированные гранулы (рис. 76) можно изготовлять мерной резкой биметаллической нити. Эта

146

тор работает в диапазоне частот 100—200 Гц и с ампли­ тудами колебаний 5—50 мкм [99]. Применяются коле­ бания, осевые по отношению к волокнам, ориентирую­ щимся в одном (долевом) направлении.

Армированные заготовки можно получать и электро­ литическим способом. На вращающуюся в ванне оправ­ ку (катод) наматываются волокна. Одновременно с неподвижного анода осаждается матричный металл. Указанным способом можно получать заготовки из ме­ ди, армированной волокнами проволоки из нержавею­ щей стали, а также заготовки из сплавов системы Ni— Сг, армированных вольфрамовой или молибденовой проволокой [100].

2. ПОЛУЧЕНИЕ АРМИРОВАННЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ ПРОКАТКОЙ И ВОЛОЧЕНИЕМ

Наиболее производителен процесс производства ар­ мированных полуфабрикатов прокаткой и волочением. Совместная пластическая деформация сборных загото­ вок производится с целью получения компактных арми­ рованных материалов. При этом следует учитывать множество факторов, главным из которых является способность материала волокон к пластической дефор­ мации. Наиболее часто методами пластической дефор­ мации получают материалы, армированные различными металлическими и неметаллическими дискретными во­ локнами, длина которых значительно превышает крити ческую. Металлические непрерывные волокна деформи­ руются в сборных заготовках со степенями обжатий,

147

значительно превышающими значения, характерные для тех же волокон, деформируемых отдельно при той же температуре. Это объясняется с позиций теории сов­ местной пластической деформации разнородных ме­ таллов и теории плакирования [101] следующим образом.

Деформация малопластичного компонента (в дан­ ном случае волокон) в пластичной оболочке возрастает, так как пластичный матричный, металл внедряется в М'икроучастки зародышей повреждений волокон и «залечивает» их, что способствует повышению допусти­ мой деформации волокон. При выборе режима дефор­ мации сборных заготовок -необходимо знать допусти­ мую деформацию в направлении вдоль волокон, чтобы исключить возможность не только их разрушения, но и ослабления, а также правильно определить температуру деформации, при которой должна обеспечиваться отно­ сительно высокая способность волокон к деформации, НО' не должна снижаться их прочность. Кроме того, ог­ ромное значение имеет знание особенностей течения ар­ мированного материала при деформации. Это позволит добиться оптимальной упаковки волокон в материале предотвратить непосредственный контакт волокон, часто приводящий к их повреждениям.

Волокна с покрытием легко хранить и готовить к сборке. Практически можно рекомендовать применение воло­ кон с покрытиями при объемных долях волокон выше 30%, так как при большом содержании арматуры кон­ такт волокон весьма вероятен даже в случае правиль­ ной их укладки при сборке заготовок из-за неравномер­ ности деформации, особенно во время обработки круп­ ных заготовок.

Прокатка заготовок с волокнами должна обеспечи­ вать прочное соединение компонентов между собой и получение армированных листовых полуфабрикатов оп­ ределенной толщины с определенными прочностными, пластическими и другими характеристиками.

Технология производства листовых армированных полуфабрикатов имеет много общего с технологией производства биметаллических листов, но в отличие от

148

рица. Режимы прокатки многих разнородных (пластич­ ных материалов изучены достаточно подробно, так что проблемы соединения матричных слоев .во многих слу­ чаях ;не существует. Сложнее обстоит дело с обеспече­ нием схватывания (матрицы с волокном, так как, вопервых, механические свойства армирующих волокон значительно отличаются от свойств (прочных и твердых компонентов биметаллов, во-вторых, размер волокон по сравнению с величиной слоя в биметаллических лис­ тах ничтожно мал, а суммарная величина поверхности схватывания велика. В процессе деформации заготовки армированного материала компоненты в начальной ста­ дии (когда еще нет схватывания компонентов) дефор­ мируются явно неодинаково, кроме того, более твердые волокна вдавливаются в более 'мягкую матрицу, и схва­ тывание может произойти даже при отсутствии дефор­

разцы, а также подробные результаты испытаний изло­ жены в гл. IV), полученных поперечной прокаткой. Кроме того, (прокатывали многослойные образцы из мат­ ричных материалов в тех же условиях. Перед прокаткой производили очистку поверхностей компонентов по опти­ мальным режимам. Переменными параметрами прокат­ ки были температура и степень деформации.

Температуру деформации необходимо выбирать с учетом природы волокон. При исследовании пары алю­ миний и его сплавы — нержавеющая сталь необходимо иметь в виду, что разупрочнение волокон может прои­ зойти при температурах выше 450°С '(стали марок 2Х15Н5АМЗ, ЭП322 и Х18Н9) либо выше 400°С (стали марок Х18Н9Т и Х18Н10Т). При температурах 250—

* В данном случае поперечная прокатка означает прокатку в на­ правлении, перпендикулярном по отношению к расположению воло­ кон в заготовке.

149

450 н 200—400°С соответственно прочность волокон из этих сталей может даже повышаться в результате ста­ рения [31]. Для большей надежности режима ориенти­ ровочной была признана температура 4О0°С. Результаты экспериментов приведены на рис. 79—82.

Последующие эксперименты с образцами из различ­ ных сплавов «а основе алюминия, плакированными сплавом АД-'l, показали, что оптимальные параметры

150