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

14—20%, находится в пределах (4,5—5,5)-1(Н Н/м (4,5—5,5 кгм/см2) .

Армированные алюминиевые листы (о частности, на основе сплавов марок АМГ6 и Ак8) имеют удовлет­ ворительную технологическую пластичность (табл. 55).

* Данные получены авторами совместно с А. А. Дунаевым.

Сталеалюминиевые армированные материалы не разрабатываются как высокомодульные, но они имеют повышенные упругие характеристики (табл. 56).

Таблица 56

Упругие характеристики армированных листов АМгб — Х18Н9Т*

* Данные получены авторами совместно с А. А. Дунаевым.

215

Таблица 57

Прочность армированных листов сплав марки АМгб—сталь

_____________ при повышенных температурах_________________

Приведенные выше данные получены при нормаль­ ных условиях, т. е. при комнатной температуре испыта­ ния армированных полуфабрикатов.

Армированные полуфабрикаты имеют повышенную прочность'И при повышенных температурах (табл. 57) и превосходят по этому показателю теплопрочные алюми­ ниевые материалы, включая САП.

Еще значительнее эффект повышения теплопрочности при армировании волокнами из нержавеющей ста­ ли порошкового материала типа САП [|128]. Армирова­ ние САПа при прессовании (температура прессования 550°С) мерными волокнами высокопрочной проволоки из стали марки Х18Н9Т позволяет при комнатной темпе­

Угол разориентирования волокон в прессованных полу­ фабрикатах не превышает 16°.

Армирование алюминия и его сплавов волокнами из

216

Однако волокна из нержавеющих высокопрочных сталей используются значительно чаще, чем из высокоуглеродистых сталей. Это объясняется, по-види­ мому, различием в поведении углеродистых и нержавею­ щих сталей при повышении температуры в контакте с алюминием. Во-первых, нержавеющие стали заслужива­ ют предпочтения из-за образования на их поверхности пассивирующей окисной пленки -при повышенных темпе­ ратурах в окислительной атмосфере. Характер дей­ ствия такой пленки напоминает характер действия окисйой пленки алюминия. Во-вторых, наиболее опасно при совместной деформации алюминия и сплавов на основе железа образование интерметаллического соединения FeAl3. Это соединение в условиях напряженного контак­ та образуется предпочтительно через ферритную фазу, доля которой в высокоуглеродистых сталях с перлитной структурой значительна. Нержавеющие высокопрочные проволочные волокна имеют либо аустенитную, либо мартенситную структуру, при которых хрупкое интер­ металлическое соединение образуется с большим трудом и при более высоких температурах.

Армирование алюминия и его сплавов высокоуглеро­ дистыми сталями позволяет обеспечить высокое качест­ во соединения компонентов после никелирования во­ локон гальваническим способом, но введение этой опе­ рации удорожает и усложняет производство.

В итоге рассмотрения механических характеристик полуфабрикатов на основе алюминия и его сплавов, армированных высокопрочными стальными волокнами,

п р о ч н ы х с т а л е й ( г л а в н ы м о б р а з о м н е р ж а ­ в е ющи х ) п о з в о л я е т с у щ е с т в е н н о п о в ы с и т ь их а б с о л ю т н у ю и у д е л ь н у ю п р о ч н о с т ь ( ~ в 1,5—4 р а з а ) , с о х р а н и т ь у д о в л е т в о р и т е л ь ­

Материалы на основе алюминиевой матрицы можно армировать и другими видами металлических волокон, например из бериллия и вольфрама. Прочностные ха­ рактеристики листов А1—Be и А1—W, полученных свар­ кой взрывом, приведены в табл. 58 [130]. Сварка взры-

Таблица 58

Прочность листов А1—Be и AI—W, полученных сваркой взрывом

вом многослойных заготовок указанных составов ус­ пешно осуществляется как в обычной воздушной ат­ мосфере, так и после вакуумирования заготовок. Направление взрывной волны, как правило, совпадает с направлением волокон в заготовке. Между заготовкой, установленной на массивной плите из алюминия или стали, и слоем взрывчатых веществ располагают слой силиконовой резины, полихлорвинила или другого эла­ стичного материала. Заготовки предварительно поме­ щают в коробчатые кожухи типа пенала.

Прочность листов после сварки взрывом на 5—30% ниже теоретической (по правилу смеси), причем упроч­ нение более ослабляется на краевых участках листов. Атмосфера заготовки практически не влияет на проч­ ность листов.

** *

Алюминий и его сплавы могут быть армированы и другими видами волокон либо волокнистыми монокри­ сталлами. Как отмечалось выше (см. гл. II и III), ар­ мирование волокнами бора, окиси кремния, карбида кремния, окиси алюминия, углеродными волокнами и т. д. сопряжено со значительными технологическими

218

осложнениями, однако эти варианты армирования сле­ дует считать весьма перспективными, так как получен­ ные в этих случаях материалы имеют высокие прочно­ стные характеристики в широких интервалах темпера­ тур, более широких, чем при использовании материалов, армированных металлическими (в частности, стальны­ ми, титановыми и бериллиевыми) волокнами. ■

Армирование алюминия волокнами i6opa позволяет повысить предел прочности в Л 0—12 раз, а модуль уп­ ругости— в 3—4 раза. Данные механических испытаний

изменение свойств в результате армирования волокнами

Боралюминиевые высокопрочные армированные ма­ териалы имеют высокие показатели сопротивления тер­ мическому удару (в интервале температур до 425°С) и баллистические показатели (в частности, их показатели превосходят характеристики титановых сплавов) [131]. Армированный материал получен вакуумным прессова­

течение 30 мин. Плоскую заготовку получали намоткой волокон бора диаметром 0,1 мм на пластины матрично­ го алюминиевого сплава марки 2024. Чтобы волокна не повреждались в результате взаимного контакта, между ними располагали (также намоткой) проволочные алю­ миниевые волокна диаметром 0,13 мм.

Однако полученный материал имеет серьезный не­