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

жатке заготовок вдоль расположения волокон на их проч­ ность. Эти испытания проводили на образцах различных составов.

Влияние продольной деформации (при прокатке вдоль волокон при температуре 400°С) на прочность ком­ пактного армированного материала Д20—Х18Н9Т при суммарной степени деформации 50% приведене ниже:

В процессе изучения армированных материалов важ­ ное место занимают металлографические исследования, позволяющие установить характер взаимодействия во­ локон и матрицы, наличие и состояние переходной зоны, состояние компонентов после нагрева, деформации и пол­ ной упрочняющей термической обработки. В ряде случа­ ев металлографические исследования позволяют уста­ новить и дефекты в армированных материалах.

На рис. 118 приведены микрофотографии армирован­ ных сталеалюминиевых материалов.

К числу методов исследования армирования материа­ лов относится и метод определения микротвердости. На рис. 119 показана зависимость микротвердости матрицы из сплава марки АМгб от расстояния между контролиру­ емой точкой и границей волокно—матрица. В данном случае выявлено, что волокно воздействует на прилегаю­ щие к нему слои матричного материала и вызывает в них повышенное увеличение твердости (и, по-видимому, прочности). Определяя микротвердость матрицы, можно прогнозировать изменения структуры, возможные дефек­ ты и т. д., которые, например, должна внести упрочняю­ щая термическая обработка.

205

Глава V

СВОЙСТВА АРМИРОВАННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Армирование . материалов и сплавов волокнами в большинстве случаев преследует щель повышения проч­

прочностных характеристик матричных материалов. Предел прочности и модуль упругости армированного материала обычно рассчитываются через соответствую­

упругости компонентов, напряжения в матрице в момент разрушения волокон и объемных долей матрицы и воло­ кон, характеристики армированных материалов зави­ сят также от множества других факторов. К ним сле­ дует относить:

1)метод получения армированного полуфабриката или изделия;

2)уровень технологии производства;

3)природа матрицы и волокон;

4) присутствие или отсутствие промежуточного слоя

207

щая от объемной доли, технологии армирования и жест­

7)температурные условия армирования;

8)добавочная деформация волокон в процессе армирования;

9)наличие и режим окончательной термической об­ работки армированного материала.

лов через «действительные» характеристики компо­ нентов, объединенных в материал.

Однако не следует забывать, что одно и то же изме­ нение действительных характеристик компонентов и отличие их значений от первоначальных >(т. е. характе­ ристик компонентов до сборки заготовок) может быть вызвано различными факторами. Эти факторы, кроме всего прочего, взаимозависимы, т. е. в каждом конкрет­ ном случае нужно учитывать все факторы, либо группы, либо отдельные факторы. Тогда замена прочности «дей­ ствительно прочностью», например, в формуле расче­ та предела прочности армированного материала, втео-

Введение в правило смеси коэффициента использо­ вания прочности волокон и учет средней длины волокон решают задачу уточненного расчета лишь частично.

Правильнее не заменять символы исходных характе­ ристик компонентов символами «действительных» ха­ рактеристик, а вводить общий коэффициент изменения характеристик компонентов, который в свою очередь должен представлять собой произведение частных коэффициентов, учитывающих влияние отдельных фак­ торов. В этом случае полученные отклонения от резуль­ тата расчета по классическому правилу смеси можно предвидеть, адресуясь к конкретным факторам, свойст­ венным проектируемому технологическому процессу

208

армирования, либо к составу армированного материала и т. д., а также к статистическим данным о количествен­ ном влиянии этих факторов. Такое представление поз­ волит вносить корректировку в состав заготовки, режим обработки, т. е. в технологию производства армирован­ ных полуфабрикатов или изделий с заданными свойст­ вами.

Для того чтобы располагать такими обширными статистическими данными, необходимо провести мас­ совое исследование в лабораторных и производственных условиях, досконально изучить влияние всех факторов на конечные характеристики армированных материа­ лов.

К настоящему времени накоплены данные о свой­ ствах лишь небольшого числа пар компонентов. Наибо­ лее изучены свойства армированных материалов алю­ миний—сталь и медь—вольфрам.

Ниже рассмотрим влияние процесса армирования различными волокнами на свойства цветных металлов и сплавов, а также влияние различных факторов на ре­ зультат армирования.

1. СВОЙСТВА АРМИРОВАННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ И МАГНИЯ

Из армированных материалов наиболее изучены

(ПО—140 кгс/мм2) при плотности 3,5—4,0 г/см3.

При получении листовых армированных полуфабри­ катов продольной или продольно-поперечной прокаткой необходимо учитывать изменение предела прочности изза их добавочной долевой деформации (см. главу IV). Естественно, это сказывается и на прочности армиро­ ванных листов, а именно: если долевая, деформация снижает прочность волокон, с увеличением степени де­ формации ухудшаются свойства армированного листа. Это положение иллюстрируется данными исследования влияния степени долевой деформации при прокатке за­ готовок из сплава марки Д20 с волокнами из стали мар­

203

ки Х18Н9Т (VB=6°/o) на свойства армированных листов*:

ния вызывает весьма существенные колебания их проч­ ности**:

ется при lB/dB^.Q0. Увеличение отношения длины воло­ кон к диаметру (при постоянной объемной доле воло­ кон) повышает прочность армированного изделия до тех пор, пока предел прочности не достигнет установленного значения. В данном случае упрочнение стабилизируется при использовании волокон с /в/^в^ 6 0 .

Перепады в свойствах армированных листов в за­ висимости от отношения lB/dB тем больше, чем выше прочность волокон и чем значительнее разница в проч­ ности волокон и матрицы.

210