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

изделия предназначены для работы в условиях высоких внутренних давлений. Схема получения армированных труб гидростатическим прессованием сборных заготовок (см. рис. 75, а) представлена на рис. 97*. При гидроста-

тичеоком прессовании сборных заготовок с армирующи­ ми волокнами деформация происходит в условиях отсут­ ствия непосредственного контакта заготовка— инстру­ мент как при продвижении заготовки в полости контей­ нера, так и 'при истечении трубы через очко матрицы. Труба выдавливается под непосредственным воздейст­ вием жидкости высокого давления, что благоприятно оказывается на параметрах процесса (деформации и тем­ пературе заготовки, обеспечивающих схватывание мат­ ричных слоев между собой и матрицы с волокнами). В частности, алюминиевая труба, армированная высоко­ прочной стальной проволокой (рис. 98), была получена гидростатическим прессованием на гидравлическом прессе усилием 600 тс при температуре подогрева ос­ настки вместе с заготовкой 200°С и обжатии по сече­ нию 50%.

Примером процесса получения прессованных полу­ фабрикатов, армированных дискретными волокнами, яв­ ляется производство прутков из сплава Ti—6А1—4V, упрочненного волокнами бериллиевой проволоки**. Го­ рячему прессованию (температура подогрева инструмен­ та 480°С) подвергают закаленные гранулы, заключенные предварительно вместе с волокнами в оболочку из мят>

* Эта схема разработана авторами совместно с В. А. Вяловым

ЙА. А. Федоровым.

**П ат. (СШ А ), кл. 29—<192 (В 22), № 3475142, 1970.

169

выми волокнами позволяет повысить предел прочности при 'высоких температурах в 2—16 раз, в то .время как армирование дискретными произвольно ориентированны­ ми волокнами— ее более чем в 1,7 раза (рис. 99) [81].

Рис. 99. Упрочнение горячепрессованных жаропрочных ма­ териалов волокнами из вольфрама. Температура испыта­ ний 1090°С; диаметр волокон 0,25 мм:

Прессование стальных профилей, армированных не­ прерывными волокнами, расположенными в форме спи­ ралей на поверхностях раздела матричных слоев, позво­ ляет значительно повысить их механические свойства при повышенных температурах (табл. 44 и 45) [95].

Прессование профилей с объемной долей волокон до 50% производят с обжатием по сечению 90—92%. Тем­ пературу нагрева и время выдержки меняли с изменени­ ем объемной доли волокон. Например, заготовки е 16% волокон нагревали до 1060°С и выдерживали 20—30 мин, заготовки с 50% волокон нагревали до 1200°€ и выдер­ живали в течение 1—3 ч. Прессование вели на прессе с усилием. 600 тс со стеклянной смазкой. При введении 50% волокон матрицы выдерживали только одну прес­ совку.

По тем же режимам можно получать горячепрессо­ ванные стальные профили и прутки, армированные мо­ либденовой проволокой, превосходство которых над мат­ ричным материалом увеличивается до температуры 983°С, а затем снижается (табл. 46), в то время как превосход­ ство армированного вольфрамовыми волокнами матери­

172

ала над матрицей увеличивается неуклонно с повышением температуры испытания.

Рассмотренные армированные материалы «а основе нержавеющей стали могут применяться при температу­ рах ^1093°С (при больших температурах из-за взаимодиффузии на границе матрица — волокно материал охрупчивается, снижаются ого прочностные характери­ стики) либо кратковременно при более высоких темпера­ турах.

Таблица 44

Совершенно особый процесс получения полуфабрика­ тов, армированных волокнами,— это обработка горячим прессованием некоторых двухфазных сплавов. Если во всех случаях, рассмотренных выше, матричные и арми­ рующие элементы сначала получали отдельно, затем собирали заготовку и ее подвергали деформации, то в данном случае волокнистый материал получают дефор­ мацией трехкомпонентных двухфазных сплавов при вьгсо-

173

Таблица 45

Характеристики армированного материала нержавеющая сталь — вольфрам в сравнение с характеристиками матрицы

_____ (нержавеющей стали). Объемная доля волокон 22% [95]______

Таблица 46

Характеристики армированного материала нержавеющая сталь — молибден в сравнении с характеристиками матрицы

(нержавеющей стали). Объемная доля волокон 18% [95]

174