Bir matris olarak, genellikle demir dışı metaller kullanılır - alüminyum, magnezyum, nikel veya bunların alaşımları. Kompozitlerin yapısı kullanılan dolgu maddesine bağlıdır. Aşağıdaki yapı türleri vardır (Şekil 1):

granüler (Şekil 1, a);

lifli (Şekil 1, B);

dolgu liflerinin sürekli döşenmesi ile katmanlı (Şekil 1, v);

doku (Şekil 1, G);

hacimsel (Şekil 1, D).

1. Metal matrisli kompozit malzemelerin yapısal diyagramları:

a- grenli; B- lifli; v- sürekli lif döşenmesi ile katmanlı;

G- kumaş; D- liflerin toplu ambalajlanması ile

V fiber kompozitler dolgu maddesi bir sertleştiricidir. Fiber uzunluğunun çapına oranı ise L/ D= 10 ... 10 3, o zaman fiber kompozitler denir ayrık... Ayrık lifler matriste rastgele yerleştirilir ve oranın değeri ne kadar büyük olursa L/ D, sertleşme derecesi ne kadar yüksekse. Eğer L/ D→ ∞, o zaman kompozitler sürekli fiber olacaktır.

Alüminyum ve magnezyum elyaf kompozitleri için, silikon karbürlerden ve ayrıca karbürlerden, nitrürlerden ve refrakter metallerin oksitlerinden ve yüksek mukavemetli çelikten bor, karbon elyafları kullanılır. Titanyum ve alaşımlarının güçlendirilmesi için molibden tel, safir lifler, silisyum karbür ve titanyum borür kullanılır. Yüksek sıcaklıklı nikel fiber kompozitler için tungsten veya molibden tel fiberler kullanılır.

Fiber kompozitler, yüksek mukavemet özellikleri, düşük çatlama eğilimi ve yüksek özgül mukavemeti ile geleneksel alaşımlardan farklıdır. Güçleri, liflerin özelliklerine göre belirlenir. Matris, lifleri bir arada tutar ve gerilimleri aralarında dağıtır. nerede Mekanik özellikler fiberler boyunca fiber kompozitler enine yönde olduğundan çok daha iyidir.

Lifli kompozitler düşük plastiktir, ancak içlerindeki çatlak yayılma hızı o kadar düşüktür ki, ani tahribat olasılığı pratik olarak dışlanır. Bunların bir diğer özelliği de zamanla yumuşama oranının düşük olmasıdır. Bu tür kompozitlerin dezavantajı, aynı zamanda, ara tabaka kesmeye karşı nispeten düşük bir dirençtir, ancak bu direnç, elyafların toplu olarak paketlendiği elyaflı kompozitlerde çok daha yüksektir.

Liflinin aksine, dispersiyonla güçlendirilmiş kompozitlerde matris yükü alan temel olurken, dolgu maddesi olan dağılmış partiküller matristeki dislokasyonların hareketini engeller. En uygun parçacık boyutu 10 ... 15 nm ve aralarındaki mesafe 100 ... 150 nm'dir ve homojen bir parçacık dağılımı ile. Bu tür kompozitler, teknolojide kullanılan hemen hemen tüm metaller ve alaşımlar, örneğin SAP - sinterlenmiş alüminyum tozu temelinde elde edilebilir. SAP'de matris alüminyumdur ve dolgu maddesi küçük alüminyum oksit Al 2 O 3 parçacıklarıdır (% 6 - 8). Al 2 O 3 içeriğindeki bir artışla SAP'nin çekme mukavemeti artar ve bağıl uzaması azalır.

1.2. Metalik olmayan matris kompozitler

Aşağıdaki malzemeler genellikle bu tür kompozitler için matris olarak kullanılır:

polimer (epoksi, fenol-formaldehit, poliamid ve diğer reçineler),

karbonlu,

seramik.

Lifler sertleştirici görevi görür:

bardak,

karbon,

• organik,

  bıyıklara dayalı (oksitler, boritler, karbürler, nitrürler),

  metal tel.

Kompozitlerin özellikleri, bileşimin bileşimine, bileşenlerin kombinasyonuna ve aralarındaki bağların gücüne bağlıdır. Matrisin özellikleri, kompozitin kesme ve basınç dayanımını ve yorulma aşınmasına karşı direnci belirler. Sertleştiricinin özellikleri esas olarak malzemenin mukavemeti ve sertliği ile belirlenir.

Laboratuvar çalışmasında, güçlendirilmiş cam elyafından yapılmış profilli ürünleri ele alacağız.

Uzmanlar tahmin ediyor: zamanla bu malzeme hem pahalı metallerin hem de çürüyen ahşabın yerini alacak. Analogları yoktur ve daha yüksek özellik ve niteliklerde geleneksel malzemelerden farklıdır:

geliştirilmiş fiziksel ve mekanik özellikler,

düşük özgül ağırlık (çelikten 4 kat daha hafif),

yüksek korozyon ve biyolojik direnç,

hava koşullarına, ultraviyole radyasyona ve su ortamına karşı yüksek direnç,

lineer genleşmenin düşük termal katsayısı,

-60 ila +80 0 С arasında geniş bir çalışma sıcaklığı aralığı,

sismik direnç - deformasyon sonrası %100 elastik toparlanma, 300 km/s'ye kadar rüzgar hızlarında rüzgar yüklerine karşı direnç,

Uygulamalar: inşaat, konut ve toplumsal hizmetler, tüketim malları, enerji, tıp, kimyasal endüstri vb.

Pultruded fiberglas, en az 50 yıllık hizmet ömrüne sahip 21. yüzyılın benzersiz bir kompozit malzemesidir.

Bu tür kompozit malzemeler, dağılmış alüminyum oksit parçacıkları ile alüminyum takviyeli SAP (sinterlenmiş alüminyum tozu) gibi malzemeleri içerir. Alüminyum tozu, erimiş metalin püskürtülmesi ve ardından oksijen varlığında bilyalı değirmenlerde yaklaşık 1 mikron boyutuna öğütülmesiyle elde edilir. Öğütme süresinin artmasıyla toz daha ince hale gelir ve içindeki alüminyum oksit içeriği artar. SAP'den ürünlerin ve yarı bitmiş ürünlerin üretimi için diğer teknoloji, ek ısıl işleme tabi tutulabilen bitmiş ürünler biçiminde sinterlenmiş alüminyum kütüğün soğuk presleme, ön sinterleme, sıcak presleme, haddeleme veya ekstrüzyonunu içerir.

SAP alaşımları, havacılık teknolojisinde, 300–500 ° C'ye kadar sıcaklıklarda çalışan, yüksek özgül mukavemet ve korozyon direncine sahip parçaların üretimi için kullanılır. Piston kollarının, kompresör kanatlarının, yakıt elemanlarının kabuklarının ve ısı eşanjör borularının yapımında kullanılırlar.

Alüminyum ve alaşımlarının çelik tel ile güçlendirilmesi, mukavemetlerini arttırır, elastikiyet modülünü, yorulma direncini arttırır ve malzeme servisinin sıcaklık aralığını genişletir.

Kısa liflerle takviye, preslemenin ardından hidroekstrüzyon veya kütüklerin haddelenmesinden oluşan toz metalurjisi yöntemleriyle gerçekleştirilir. Alternatif alüminyum folyo ve lif katmanlarından oluşan sürekli liflerle sandviç tipi bileşimleri güçlendirirken, haddeleme, sıcak presleme, patlama kaynağı ve difüzyon kaynağı kullanılır.

Çok umut verici malzeme berilyum takviyesinin yüksek fiziksel ve mekanik özelliklerini ve her şeyden önce düşük yoğunluğunu ve yüksek özgül sertliğini uygulayan "alüminyum - berilyum teli" bileşimidir. Bileşimler, berilyum teli ile değişen berilyum teli ve matris levha katmanlarının paketlerinin difüzyon kaynağı ile elde edilir. Çelik ve berilyum tellerle güçlendirilmiş alüminyum alaşımlarından roket gövde parçaları ve yakıt depoları yapılır.

"Alüminyum - karbon fiberler" bileşiminde, düşük yoğunluklu takviye ve matris kombinasyonu, yüksek özgül mukavemet ve sertliğe sahip kompozit malzemelerin oluşturulmasına izin verir. Karbon fiberlerin dezavantajı kırılganlıkları ve yüksek reaktiviteleridir. "Alüminyum - karbon" bileşimi, karbon fiberlerin sıvı metal ile emprenye edilmesi veya toz metalurjisi yöntemleri ile elde edilir. Teknolojik olarak, karbon fiber demetlerini bir alüminyum eriyiği içinden çekmek en basit şekilde mümkün.

Alüminyum-karbon kompoziti, modern savaşçıların yakıt tanklarının tasarımlarında kullanılır. Malzemenin yüksek özgül mukavemeti ve sertliği nedeniyle, yakıt tanklarının kütlesi şu şekilde azaltılır:
% otuz. Bu malzeme aynı zamanda uçak gaz türbini motorları için türbin kanatlarının imalatında da kullanılır.

38.1. sınıflandırma

Kompozit malzemeler, matris içinde belirli bir şekilde yer alan dolgu maddeleri ile güçlendirilmiş malzemelerdir Dolgu maddeleri çoğunlukla yüksek atomlar arası bağlara, yüksek mukavemete ve yüksek modüle sahip maddelerdir, ancak kırılgan matrislerle kombinasyon halinde yüksek oranda plastik dolgu maddeleri de kullanılabilir

Kompozit malzemelerdeki bağlayıcı bileşenler veya matrisler farklı olabilir - polimerik, seramik, metalik veya karışık. İkinci durumda, polimatnik kompozit malzemelerden söz edilir.

Takviye fazlarının morfolojisine göre kompozit malzemeler şu şekilde ayrılır:

sıfır boyutlu (belirtme: 0,) veya matriste rastgele dağılmış farklı dağılımlı parçacıklarla güçlendirilmiş;

tek boyutlu lifli (sembol: 1) veya tek yönlü sürekli veya ayrı liflerle güçlendirilmiş;

iki boyutlu katmanlı (tanım: 2) veya eşit olarak yönlendirilmiş takviye lamelleri veya katmanları içeren (Şekil 38.1).

Kompozit malzemelerin anizotropisi, ilgili yapılarda kullanmak amacıyla önceden "tasarlanmış", yapısal olarak adlandırılır.

Takviye fazlarının boyutuna veya takviye hücresinin boyutuna göre kompozit malzemeler aşağıdaki gibi alt bölümlere ayrılır:

alt mikrokompozitler (takviye hücresi boyutu, lif veya parçacık çapı<С 1 мкм), например, дисперсноупрочненные сплавы или волокни­стые композиционные материалы с очень тонкими волокнами:

mikrokompozitler (takviye hücresinin boyutu, liflerin çapı, partiküller veya katmanların kalınlığı ^ 1 mikron), örneğin partiküller, karbon lifleri, silisyum karbür, bor vb., tek yönlü ötektik alaşımlar ile güçlendirilmiş malzemeler ;

makrokompozitler (takviye bileşenlerinin çapı veya kalınlığı -100 mikron), örneğin bakır veya alüminyum alaşımlarından yapılmış, tungsten veya çelik tel veya folyo ile güçlendirilmiş parçalar. Makrokompozitler çoğunlukla takımlarda sürtünme parçalarının aşınma direncini artırmak için kullanılır.

38.2. Kompozit malzemelerde arayüzey etkileşimi

38.2.1. Bileşenlerin fizikokimyasal ve termomekanik uyumluluğu

Kimyasal bileşim ve fiziksel özellikler açısından önemli ölçüde farklılık gösteren maddelerin bir malzemedeki kombinasyonu, kompozit malzemelerin geliştirilmesi, üretilmesi ve birleştirilmesinde bileşenlerin termodinamik ve kinetik uyumluluğu sorununu ön plana çıkarır. Hermo altında

dinamik uyumluluk, bir matrisin ve takviye edici dolgu maddelerinin, üretim ve çalışma sıcaklıklarında sınırsız bir süre için bir termodinamik denge durumunda olma yeteneği olarak anlaşılır. Yapay olarak oluşturulmuş hemen hemen tüm kompozit malzemeler termodinamik olarak uyumsuzdur. Tek istisna, sınırsız temas süresi boyunca fazlar arasında kimyasal ve difüzyon etkileşiminin olmadığı birkaç metalik sistemdir (Cu-W, Cu-Mo, Ag-W).

Kinetik uyumluluk - kompozit malzemelerin bileşenlerinin belirli sıcaklık-zaman aralıklarında yarı kararlı dengeyi koruma yeteneği. Kinetik uyumluluk sorununun iki yönü vardır: 1) fizikokimyasal - bileşenler arasında güçlü bir bağ sağlamak ve çözünme süreçlerini sınırlamak, ara yüzeylerde hetero- ve reaksiyon difüzyonu, bu da kırılgan etkileşim ürünlerinin oluşumuna ve maddenin gücünün bozulmasına yol açar. takviye aşamaları ve bir bütün olarak kompozit malzeme; 2) termomekanik - termal ve mekanik kaynaklı iç gerilimlerin uygun bir dağılımını sağlamak ve seviyelerini azaltmak; matrisin gerinim sertleşmesi ile gerilmeleri gevşetme yeteneği arasında rasyonel bir ilişki sağlayarak, sertleşme fazlarının aşırı yüklenmesini ve erken tahribatını önler.

Metal matrislerin takviye edici dolgu maddeleriyle fizikokimyasal uyumluluğunu geliştirmek için aşağıdaki olasılıklar vardır:

I. Seramik elyaflar, kıllar ve silisyum karbürler, titanyum, zirkonyum, bor, alüminyum oksitler, zirkonyum, silikon nitrürler, bor gibi dağılmış parçacıklar gibi yüksek sıcaklıklarda metal matrislerle temasa dayanıklı yeni tip takviye dolgu maddelerinin geliştirilmesi , vb.

II Güçlendirici dolgu maddelerine bariyer kaplamalarının uygulanması, örneğin, refrakter metallerin, titanyum karbürlerin, hafniyum, boron, titanyum nitrürlerin, boron, itriyum oksitlerin karbon elyafları, bor, silisyum karbür kaplamaları. Lifler üzerinde özellikle metalik olan bazı bariyer kaplamalar, kompozit malzemelerin sıvı faz yöntemleriyle üretiminde özellikle önemli olan matris eriyikleriyle liflerin ıslanmasını iyileştirmenin bir yolu olarak hizmet eder. Bu tür kaplamalara genellikle teknolojik denir

Teknolojik kaplamaların uygulanması sırasında keşfedilen ve liflerin mukavemetini stabilize etmede ve hatta arttırmada kendini gösteren plastikleştirici etki daha az önemli değildir (örneğin, bor lifleri bir eriyik ile bir banyodan çekilerek alüminize edildiğinde veya karbon lifleri sertleştirildiğinde). müteakip ısıl işlemle nikelize edilir).

III. Takviye dolgu maddesi için matris metalinden daha yüksek bir afiniteye sahip elementlerle alaşımlanmış metal matrislerin kompozit malzemelerinde veya yüzey aktif katkı maddelerinde uygulama. Ara yüzeylerin kimyasal bileşiminde ortaya çıkan değişiklik, fazlar arası etkileşimin gelişmesini önlemelidir.Matriks alaşımlarının yüzey aktif veya karbür oluşturucu katkı maddeleri ile alaşımlanması ve ayrıca teknolojik kaplamaların lifler üzerinde birikmesi, takviyenin ıslanabilirliğini iyileştirebilir. metal eriyik ile dolgu.

IV. Matris alaşımındaki takviye dolgu maddesinin kimyasal potansiyelini artıran elementlerle matrisin alaşımlanması veya kompozit malzemenin elde edildiği veya çalıştırıldığı sıcaklıklarda doygunluk konsantrasyonlarına takviye dolgu malzemesinin eklenmesi. Bu alaşımlama, takviye fazının çözünmesini önler, yani bileşimin termal stabilitesini arttırır.

V. Bileşenlerin uygun bileşimini seçerek "doğal" ötektik bileşim tipinde "yapay" kompozit malzemelerin oluşturulması.

VI. Kompozit malzemeler elde etmek için belirli bir süreçte veya hizmet koşullarında, yani sıcaklık ve kuvvet faktörlerini dikkate alarak bileşenlerle en uygun temas sürelerinin seçimi. Temas süresi bir yandan bileşenler arasında güçlü yapışkan bağların oluşması için yeterli olmalıdır; Öte yandan yoğun kimyasal etkileşime, kırılgan ara fazların oluşumuna ve kompozit malzemenin mukavemetinde azalmaya yol açmaz.

Kompozit malzemelerdeki bileşenlerin termomekanik uyumluluğu şu şekilde sağlanır:

elastik modüller, Poisson oranları, termal genleşme katsayıları arasında minimum fark olan matris alaşımlarının ve dolgu maddelerinin seçimi;

matris ve fazların fiziksel özelliklerindeki farklılıkları azaltan ara katmanların ve kaplamaların ve takviye fazlarının kullanılması;

tek tip bir bileşenle takviyeden çoklu takviyeye geçiş, yani bileşim ve fiziksel özelliklerde farklılık gösteren takviye edici liflerin, parçacıkların veya katmanların bir kompozit malzemesindeki bir kombinasyon;

parçaların geometrisini, şemasını ve donatı ölçeğini değiştirmek; takviye fazlarının morfolojisi, boyutu ve hacim oranı; sürekli dolgunun ayrık ile değiştirilmesi;

bileşenlerinin belirli bir düzeyde bağlanma kuvveti sağlayan bir kompozit malzemenin üretim yöntemleri ve modlarının seçimi.

38.2.2. Takviye dolgu maddeleri

Metal matrislerin güçlendirilmesi için yüksek mukavemetli, yüksek modüllü dolgu maddeleri kullanılır - sürekli ve ayrı metal, metal olmayan ve seramik lifler, kısa lifler ve parçacıklar, bıyıklar (Tablo 38.1).

Karbon fiberler, üretimde en yaygın kullanılan ve gelecek vaat eden takviye malzemelerinden biridir. Karbon fiberlerin önemli bir avantajı düşük olmalarıdır. spesifik yer çekimi, termal iletkenlik, metallere yakın (R = 83,7 W / (m-K)), nispeten düşük maliyetli.

Elyaflar, düz veya bükülmüş miyofilament demetleri, kumaşlar veya bunlardan şeritler şeklinde sağlanır. Hammaddenin cinsine bağlı olarak filamentlerin çapı 2 ila 10 mikron arasında değişir, ipteki filameit sayısı yüzlerce ile on binlerce arasında değişir.

Karbon lifleri, atmosferik koşullara ve mineral asitlere karşı kimyasal olarak oldukça dirençlidir. Liflerin ısı direnci düşüktür: havada uzun süreli çalışma sıcaklığı 300-400 ° C'yi geçmez. Metallerle temas halindeki kimyasal direnci arttırmak için fiber yüzeyine titanyum ve zirkonyum borürler, titanyum karbürler, zirkonyum, silikon ve refrakter metallerin bariyer kaplamaları uygulanır.

Bor lifleri, bir hidrojen ve bor triklorür gaz karışımından ve 1100-1200 ° C sıcaklığa ısıtılmış bir tungsten tel veya karbon monofilamentlerinden borun çökeltilmesiyle elde edilir. Bor lifleri havada ısıtıldığında 300-350 °C sıcaklıkta oksitlenmeye başlar, 600-800 °C sıcaklıkta ise tamamen mukavemetini kaybeder. Çoğu metalle (Al, Mg, Ti, Fe, Ni) aktif etkileşim, 400-600 ° C sıcaklıklarda başlar. Bor liflerinin termal stabilitesini arttırmak için ince katmanlar (2-6 μm) silisyum karbür (SiC / B / W), bor karbür (B4C / B / W), bor nitrür (BN / B / W) uygulanır. bir gaz fazı yöntemi.

100-200 mikron çapında silisyum karbür lifler, 1: 2: 10 oranında hidrojen ile seyreltilmiş bir buhar-gaz silikon tetraklorür ve metan karışımından 1300 ° C'de biriktirilerek üretilir ve bir tungsten teli

ya da karbon fiberlerimi at. En iyi lif örnekleri 1100 °C'de 3000-4000 MPa mukavemete sahiptir.

Sıvı organosilanlardan germe ve piroliz yoluyla elde edilen multifilameit halatlar şeklindeki çekirdeksiz silisyum karbür lifler, ultra ince f)-SiC kristallerinden oluşur.

Metal lifler 0,13 çapında tel şeklinde üretilmekte olup; 0,25 ve 0,5 mm. Yüksek mukavemetli çeliklerden, berilyum alaşımlarından elde edilen lifler, esas olarak hafif alaşımlardan ve titanyumdan yapılmış kalıpların güçlendirilmesi için tasarlanmıştır. Renyum, titanyum, oksit ve karbür fazlar katkılı refrakter metallerin lifleri, ısıya dayanıklı nikel-krom, titanyum ve diğer alaşımları güçlendirmek için kullanılır.

Takviye için kullanılan bıyıklar metalik veya seramik olabilir. Bu tür kristallerin yapısı monokristaldir, çap genellikle 20-100 uzunluk-çap oranı ile 10 mikrona kadardır.Bıyıklar çeşitli yöntemlerle elde edilir: kaplamalardan büyütme, elektrolitik biriktirme, buhar-gaz ortamından biriktirme, kristalleştirme gaz fazından sıvı faza geçer. buhar - sıvı - kristal mekanizması, piroliz, doymuş çözeltilerden kristalleşme, tüylenme

38.2.3. matris alaşımları

Metal kompozit malzemelerde, matrisler esas olarak hafif deforme olabilen ve alüminyum ve magnezyumun döküm alaşımlarından ve ayrıca bakır, nikel, kobalt, çinko, kalay, kurşun, gümüş alaşımlarından; ısıya dayanıklı nikel-krom, titanyum, zirkonyum, vanadyum alaşımları; refrakter metaller krom ve niyobyum alaşımları (tablo 38 2).

38.2.4. Kompozit malzemelerde bağ türleri ve arayüz yapıları

Dolgu malzemesinin ve matrislerin malzemesine, kompozit malzemelerin arayüzleri boyunca elde etme yöntemlerine ve modlarına bağlı olarak, altı tip bağ uygulanmaktadır (Tablo 38.3). Metal matrisli bileşimlerde bileşenler arasındaki en güçlü bağ kimyasal etkileşim ile sağlanır. Ortak bir bağ türü karıştırılır, katı çözeltiler ve intermetalik fazlar (örneğin, sürekli döküm ile elde edilen "alüminyum boron lifleri" bileşimi) veya katı çözeltiler, intermetalik ve oksit fazlar (plazma yarı mamul ürünlerin preslenmesiyle elde edilen aynı bileşim) ile temsil edilir. , vb.

38.3. Kompozit malzemelerin üretim yöntemleri

Metal kompozit malzemelerin üretim teknolojisi, özellikle karmaşık bir şekle sahiplerse ve kaynak, lehimleme, yapıştırma veya perçinleme ile derzlerin hazırlanmasını gerektiriyorsa ve kural olarak çok geçişliyse, ürünlerin tasarımı ile belirlenir.

Kompozit malzemelerden parçaların veya yarı mamul ürünlerin (levhalar, borular, profiller) üretimi için temel temel, çoğunlukla prepregler veya bir kat takviye dolgulu, emprenye edilmiş veya matris alaşımları ile kaplanmış bantlardır; metal emdirilmiş lifler veya matris alaşım kaplamalı özel lifler.

Parçalar ve yarı mamul ürünler, orijinal prepreglerin emprenye, sıcak presleme, haddeleme veya prepreglerden paket çekme yoluyla birleştirilmesi (sıkıştırılması) ile elde edilir. Bazen hem prepregler hem de kompozit malzemelerden ürünler aynı yöntemlerle, örneğin toz veya döküm teknolojisi ile, farklı modlar altında ve farklı teknolojik eksenlerde yapılır.

Prepregler, yarı bitmiş ürünler ve metal matrisli kompozit malzemelerden ürünler hazırlama yöntemleri beş ana gruba ayrılabilir: 1) buhar-gaz fazı; 2) kimyasal ve elektrokimyasal; 3) sıvı faz; 4) katı faz; 5) katı-sıvı faz.

38.4. Metal matrisli kompozitlerin özellikleri

Metal matrisli kompozit malzemeler, zorlu koşullarda çalışmak üzere tasarlanmış diğer yapı malzemelerine göre bir takım tartışılmaz avantajlara sahiptir. Bu avantajlar şunları içerir: yüksek mukavemet ve. yüksek kırılma tokluğu ile birlikte sertlik; yüksek özgül mukavemet ve sertlik (nihai mukavemet ve elastik modülün özgül ağırlık a / y ve E / y'ye oranı); yüksek yorgunluk limiti; yüksek ısı direnci; termal şoka, yüzey kusurlarına karşı düşük hassasiyet, yüksek sönümleme özellikleri, elektrik ve termal iletkenlik, tasarım, işleme ve birleştirmede üretilebilirlik (Tablo 38 4).

Isıl iletkenlik, elektriksel iletkenlik, soğuğa dayanıklılık ve diğer özellikler açısından malzemeler için özel gereksinimlerin olmaması durumunda, kompozit malzemelerin çalışması için sıcaklık aralıkları aşağıdaki gibi belirlenir:<250 °С - для материалов с полимерными матрицами; >1000 ° С - seramik matrisli malzemeler için; Metal matrisli kompozit malzemeler, örneğin sınırları kapsar

Bazı kompozit malzemelerin mukavemet özellikleri tablo 38 5'te verilmiştir.

Günümüzde ana kompozit malzemeleri birleştirme türleri cıvatalı, perçinli, yapıştırılmış, lehimli ve kaynaklı ve birleştirilmiştir. çoğu durumda henüz deney aşamasından ayrılmamıştır.

38.5. Kompozit malzemelerin kaynaklanabilirlik sorunları

Kaynaklanabilirlik ile bir malzemenin özelliklerinden daha düşük olmayan kaynaklı bağlantılar oluşturma yeteneğini kastediyorsak, metal matrisli kompozit malzemeler, özellikle lifli olanlar, kaynaklanması zor malzemeler olarak sınıflandırılmalıdır. Bunun birkaç nedeni var.

I. Kaynak ve sert lehimleme yöntemleri, kompozit malzemelerin bir metal matris üzerinde birleştirilmesini içerir. Kaynaklı veya sert lehimli bir dikişte takviye edici dolgu maddesi yoktur veya tamamen yoktur (örneğin, lifli veya katmanlı kompozit malzemelerde takviye yönü boyunca bulunan alın kaynaklarında) veya azaltılmış bir hacim fraksiyonunda bulunur (dağılma ile sertleştirilmiş malzemelerin tellerle kaynaklanması sırasında) ayrı bir takviye fazı içeren) veya takviyenin sürekliliği ve yönünün ihlali var (örneğin, lifli bileşimlerin takviye yönü boyunca difüzyon kaynağı olduğunda). Sonuç olarak, kaynaklı veya sert lehimli bir dikiş, kompozit malzeme yapısının zayıflatılmış bir bölümüdür ve birleştirmeyi kaynak için tasarlarken ve hazırlarken dikkate alınması gerekir. Literatürde, takviyenin sürekliliğini korumak için bileşim bileşenlerinin özerk kaynaklanması için öneriler vardır (örneğin, bir tungsten - bakır bileşiminde tungsten elyaflarının basınçlı kaynağı), ancak elyaflı kompozit malzemelerin özerk alın kaynağı özel kenar hazırlığı gerektirir, Takviye aşamasına sıkı sıkıya bağlı kalınır ve sadece metal elyaf takviyeli malzemeler için uygundur. Diğer bir öneri, kritik olandan daha uzun bir uzunlukta üst üste binen liflerle alın derzleri hazırlamaktır, ancak eklemi matris malzemesiyle doldurmada ve lif-matris ara yüzü boyunca güçlü bir bağ sağlamada zorluklar ortaya çıkar.

II. Kaynak ısıtmasının kompozit malzemede fizikokimyasal etkileşimin gelişimi üzerindeki etkisini, bir arkın takviye yönü boyunca lifli bir malzemeyi erittiği zaman oluşan bir bağlantı örneğini kullanarak düşünmek uygundur (Şekil 38.2). Matris metali polimorfizme sahip değilse (örneğin, Al, Mg, Cu, Ni, vb.), Eklemde 4 ana bölge ayırt edilebilir: 1 - matris dönüş sıcaklığına ısıtılan bölge (kaynak ile benzer şekilde) homojen malzemelerden, bu bölüme ana malzeme diyeceğiz); 2 - matris metalinin geri dönüş sıcaklıkları ve yeniden kristalleşmesi ile sınırlı bölge (dönüş bölgesi); 3- bölge,

matrisin yeniden kristalleşme ve erime sıcaklıkları ile sınırlıdır (yeniden kristalleşme bölgesi); 4 - matrisin erime noktasının üzerindeki ısıtma bölgesi (bu bölgeye kaynak diyelim). Kompozit malzemedeki matris, polimorfik dönüşümlere sahip Ti, Zr, Fe ve diğer metallerin alaşımlarıysa, o zaman bölge 3'te matrisin tam veya kısmi faz yeniden kristalleşmesine sahip alt bölgeler görünecektir, ancak bu değerlendirme için bu an önemsizdir.

Kompozit malzemenin özelliklerindeki değişiklikler 2. bölgede başlar. Burada geri kazanım işlemleri, kompozit malzemenin katı fazda sıkıştırılması sırasında elde edilen matrisin gerinim sertleşmesini ortadan kaldırır (sıvı faz yöntemleriyle elde edilen kompozitlerde yumuşama gözlenmez). bu bölge).

3. bölgede, matris metalinin tanelerinin yeniden kristalleşmesi ve büyümesi meydana gelir. Matris atomlarının difüzyon hareketliliği nedeniyle, kompozit malzemenin üretiminde başlatılan fazlar arası etkileşimi daha da geliştirmek mümkün hale gelir, kırılgan tabakaların kalınlığı artar ve bir bütün olarak kompozit malzemenin özellikleri bozulur. füzyon kaynağı
Tozların veya prepreglerin bir toz veya püskürtme matrisi ile katı fazda sıkıştırılması yöntemleriyle elde edilen balıklarda, füzyon sınırı ve bitişik interfaz sınırları boyunca gözeneklilik mümkündür, bu sadece mukavemet özelliklerini değil, aynı zamanda kaynaklı eklemin sıkılığını da kötüleştirir.

4. bölgede (kaynak dikişi), 3 alan ayırt edilebilir:

Bölüm 4 "kaynak eksenine bitişik, burada, metal matris eriyiğinin arkı altındaki güçlü aşırı ısınma ve metalin erimiş halde kalma süresinin en uzun olması nedeniyle, takviye fazının tamamen çözünmesi meydana gelir;

Bölüm 4 ", eriyiğin daha düşük bir ısıtma sıcaklığı ve takviye fazının eriyikle daha kısa temas süresi ile karakterize edilir. Burada bu faz eriyik içinde sadece kısmen çözülür (örneğin, liflerin çapı azalır, boşluklar görünür yüzeyleri, donatının tek yönlülüğü bozulur);

Bölüm 4 "", takviye aşamasının boyutlarında gözle görülür bir değişiklik meydana gelmez, ancak eriyik ile yoğun etkileşim gelişir, ara katmanlar veya kırılgan etkileşim ürünleri adaları oluşur ve takviye fazının gücü azalır. Sonuç olarak, bölge 4, kaynak sırasında kompozit malzemeye maksimum zarar veren bölge olur.

III. Matris malzemesinin termal genleşmesindeki farklılıklar ve kompozit malzemelerin kaynaklı bağlantılarındaki takviye fazındaki farklılıklar nedeniyle, çeşitli kusurların oluşmasına neden olan ek termoelastik stresler ortaya çıkar: çatlama, en ısıtılmış bölge 4'te kırılgan takviye fazlarının yok edilmesi. eklem, bölge 3'teki fazlar arası sınırlar boyunca delaminasyon.

Kompozit malzemelerin kaynaklı bağlantılarının yüksek özelliklerini sağlamak için aşağıdakiler önerilir.

İlk olarak, bilinen birleştirme yöntemleri arasında, daha düşük girdi enerjisi nedeniyle, bağlantı bölgesindeki bileşenlerin özelliklerinin minimum bozulmasını sağlamanın mümkün olduğu katı faz kaynak yöntemleri tercih edilmelidir.

İkinci olarak, basınçlı kaynak modları, takviye bileşeninin yer değiştirmesini veya ezilmesini önleyecek şekilde seçilmelidir.

Üçüncüsü, kompozit malzemelerin ergitme kaynağı yapılırken, bağlantı bölgesine minimum ısı girdisini sağlayan yöntemler ve modlar seçilmelidir.

Dördüncüsü, bakır-tungsten, bakır-molibden, gümüş-tungsten gibi termodinamik olarak uyumlu bileşenler içeren veya silikon karbür elyaflar gibi ısıya dayanıklı dolgu maddeleri veya bariyer kaplamalı dolgu maddeleri ile güçlendirilmiş kompozitlerin birleştirilmesi için füzyon kaynağı önerilmelidir. lifler olarak bor karbür veya silisyum karbür kaplamalı bor.

Beşinci olarak, elektrot veya dolgu malzemesi veya ergitme kaynağı veya sert lehimleme için ara ara parçalarının malzemesi, kaynak işlemi sırasında ve sonraki işlem sırasında takviye bileşeninin çözünmesini ve ara yüzey etkileşiminin kırılgan ürünlerinin oluşumunu sınırlayan alaşım katkı maddeleri içermelidir. kaynaklı montajlar.

38.5.1. Kompozit malzemelerin kaynağı

Lifli ve lamine kompozitler çoğunlukla üst üste biner. Levha uzunluğunun malzeme kalınlığına oranı tipik olarak 20'den fazladır. Bu tür bağlantılar, perçinli veya cıvatalı bağlantılarla daha da güçlendirilebilir. Bindirme derzleri ile birlikte, takviye yönünde ve daha az sıklıkla takviye yönünde alın ve köşe kaynaklı birleştirmeler yapmak mümkündür. İlk durumda, doğru yöntem ve kaynak veya lehimleme modları seçimi ile eşit bir bağlantı mukavemeti elde etmek mümkündür; ikinci durumda, bağ kuvveti genellikle matris malzemesinin kuvvetini aşmaz.

Parçacıklar, kısa lifler ve bıyıklarla güçlendirilmiş kompozit malzemeler, dispersiyon sertleştirme alaşımları veya toz malzemelerle aynı teknikler kullanılarak kaynaklanır. Bu durumda, kompozit malzemenin sıvı faz teknolojisi ile yapılması, ısıya dayanıklı dolgu maddeleri ile güçlendirilmesi ve uygun kaynak modlarının ve kaynak sarf malzemelerinin seçilmesi şartıyla, ana malzemeye kaynaklı bağlantıların tek tip mukavemeti elde edilebilir. Bazı durumlarda, elektrot veya dolgu malzemesi, bileşim olarak baz malzemeye benzer veya ona yakın olabilir.

38.5.2. Gaz korumalı ark kaynağı

Yöntem, kompozit malzemelerin bir reaktif metal ve alaşım matrisi (alüminyum, magnezyum, titanyum, nikel, krom) ile füzyon kaynağı için kullanılır. Kaynak, bir argon atmosferinde veya helyum ile bir karışımda tüketilmeyen bir elektrot ile gerçekleştirilir. Kaynağın malzemeler üzerindeki termal etkisini düzenlemek için darbeli ark, sıkıştırılmış ark veya üç fazlı ark kullanılması tavsiye edilir.

Eklemlerin mukavemetini arttırmak için, takviye fazının hacimsel içeriği% 15-20 olan kompozit elektrotlar veya dolgu telleri ile dikişlerin yapılması tavsiye edilir. Takviye fazı olarak bor, safir, silisyum nitrür veya silisyum karbürden oluşan kısa lifler kullanılır.

38.5.3. Elektron ışını kaynağı

Yöntemin avantajları, erimiş metal ve takviye dolgu maddesinin oksidasyonunun olmaması, kaynak bölgesinde metalin vakumla gazdan arındırılması, kirişte yüksek enerji konsantrasyonu, bu da minimum erime genişliğine sahip bağlantıların elde edilmesini mümkün kılar. bölge ve ısıdan etkilenen bölge. İkinci avantaj, özellikle lifli kompozitlerin takviye yönünde bağlantıları yapılırken önemlidir. Özel derz hazırlığı ile dolgu ara parçaları kullanarak kaynak yapmak mümkündür.

38.5.4. Direnç nokta kaynağı

Kompozit bir malzemede bir takviye fazının varlığı, matris malzemesine kıyasla ısı ve elektrik iletkenliğini azaltır ve bir döküm çekirdek oluşumunu engeller. Kaplama katmanları ile ince sac kompozit malzemelerin punta kaynağında tatmin edici sonuçlar elde edildi. Farklı kalınlıktaki levhaların veya kompozit levhaların homojen metal levhalarla kaynağında, kaynak yapılan noktanın çekirdeğini levhaların temas düzlemine getirmek ve malzemenin elektriksel iletkenlik farkını dengelemek için farklı iletkenliğe sahip elektrotlar seçilir, periferik bölgenin sıkıştırılmasıyla, elektrotların eğrilik çapı ve yarıçapı, kaplama tabakasının kalınlığı, ek contalar kullanılır.

0,5 mm kalınlığında tek eksenli takviyeli boron alüminyum levhaların (% 50'lik bir elyaf hacim oranı ile) kaynaklanması sırasında noktanın ortalama mukavemeti, boron-ışık eşdeğer bölümünün mukavemetinin %90'ıdır. Çapraz donatılı boralümen levhaların bağlanma mukavemeti, tek eksenli donatılı levhalardan daha yüksektir.

38.5.5. difüzyon kaynağı

İşlem lehim kullanılmadan yüksek basınçta gerçekleştirilir. Böylece birleştirilecek boralümenli malzemelerden yapılmış parçalar sızdırmaz bir imbik içinde 20 MPa'ya kadar olan bir basınçta 480 °C sıcaklığa ısıtılır ve bu şartlar altında 30-90 dakika bekletilir. Boralüminin titanyum ile difüzyon dirençli nokta kaynağının teknolojik süreci, füzyon nokta kaynağı ile neredeyse aynıdır. Aradaki fark, kaynak modunun ve elektrotların şeklinin, alüminyum matrisin ısıtma sıcaklığının erime sıcaklığına yakın, ancak bunun altında olacak şekilde seçilmesidir. Sonuç olarak, temas noktasında 0.13 ila 0.25 µm kalınlığında bir difüzyon bölgesi oluşur.

Difüzyon nokta kaynağı ile üst üste binen numuneler, 20-120 ° C sıcaklık aralığında gerilim altında test edildiğinde, elyaflar boyunca bir yırtılma ile temel malzeme boyunca başarısız olur. 315 °C'lik bir sıcaklıkta, numuneler bağlantı noktasındaki kesme ile yok edilir.

38.5.6. Kama pres kaynağı

Konvansiyonel yapısal alaşımlardan yapılmış uçları, kompozit malzemelerden yapılmış borular veya gövdelerle birleştirmek için, mikro-klinopres olarak adlandırılabilecek, sertlikte keskin bir şekilde farklı olan farklı metalleri kaynaklama yöntemi geliştirilmiştir. Enjeksiyon basıncı, farklı termal genleşme katsayılarına (K. TP) sahip malzemelerden yapılmış, mandrelin ve termo sıkıştırma kaynak aletinin tutucusunun ısıtılması sırasında ortaya çıkan termal stresler nedeniyle elde edilir. Bir kama ipliğinin uygulandığı temas yüzeyindeki ucun elemanları, kompozit bir malzemeden yapılmış bir borunun yanı sıra bir mandrel ve bir kafes ile birleştirilir. Monte edilen cihaz, koruyucu bir ortamda, en düşük erime noktalı metalin erime noktasından 0,7-0,9 sıcaklığa kadar ısıtılır. Takım tutucu, tutucudan daha büyük bir CTE'ye sahiptir. Isıtma işleminde, mandrelin çalışma yüzeyleri ile tutucu arasındaki mesafe azaltılır ve uçtaki ipliğin çıkıntıları ("takozlar") borunun kaplama katmanlarına bastırılır. Katı faz bağlantısının gücü, matrisin veya kaplanmış metalin gücünden daha düşük değildir.

38.5.7. Patlama kaynağı

Patlama kaynağı, metal kompozit malzemelerden yapılmış, metal liflerle veya takviye fazının ezilmesini önlemek için yeterince yüksek plastik özelliklere sahip katmanlarla takviye edilmiş levhaları, profilleri ve boruları birleştirmek için ve ayrıca çeşitli metal ve alaşımlardan oluşan oluklarla kompozit malzemeleri birleştirmek için kullanılır. Eklemlerin mukavemeti genellikle (gerilme sertleşmesi nedeniyle) birleştirilecek parçalarda kullanılan en az güçlü matris malzemesinin mukavemetine eşit veya hatta daha yüksektir. Eklemlerin mukavemetini arttırmak için diğer malzemelerden yapılmış ara ayırıcılar kullanılır.

Eklemlerde genellikle gözenekler veya çatlaklar yoktur. Geçiş bölgesindeki erimiş alanlar, özellikle farklı metallerin patlaması sırasında, ötektik tipteki fazların karışımlarıdır.

38.6. Kompozit malzemelerin lehimlenmesi

Lehimleme işlemleri, takviye edici dolgu maddesini etkilemeyen ve fazlar arası etkileşimin gelişmesine neden olmayan sıcaklıklarda gerçekleştirilebildiğinden, kompozit malzemelerin birleştirilmesi için çok umut vericidir.

Lehimleme, genel teknikler kullanılarak, yani lehime veya fırına batırılarak gerçekleştirilir. Lehimleme için yüzey hazırlığının kalitesi sorunu çok önemlidir. Flux lehimli bağlantılar korozyona karşı hassastır, bu nedenle eritkenin bağlantıdan tamamen çıkarılması gerekir.

Sert ve yumuşak lehimlerle lehimleme

Bor alüminyumun lehimlenmesi için çeşitli seçenekler geliştirilmiştir. Düşük sıcaklıkta lehimleme için lehimler test edilmiştir. Bileşimin lehimleri %55 Cd - %45 Ag, %95 Cd - %5 Ag, %82.5 Cd-17.5 Zn, 90 ° C'den yüksek olmayan sıcaklıklarda çalışan parçalar için tavsiye edilir; %95 Zn - %5 Al bileşimli lehim - 315 ° С'ye kadar çalışma sıcaklıkları için. Lehimin ıslanmasını ve yayılmasını iyileştirmek için birleştirilecek yüzeylere 50 μm kalınlığında bir nikel tabakası uygulanır. Yüksek sıcaklıkta lehimleme, alüminyum-silikon sisteminin ötektik lehimleme alaşımları kullanılarak 575-615 ° C sıcaklıklarda gerçekleştirilir. Bor liflerinin mukavemetinin bozulma riskinden dolayı lehimleme süresi en aza indirilmelidir.

Alüminyum-karbon bileşimlerinin hem birbirleriyle hem de alüminyum alaşımlarıyla sert lehimlenmesindeki ana zorluklar, alüminyum-karbonun lehimlerle zayıf ıslanabilirliği ile ilişkilidir. En iyi lehimler, alaşım 718 (A1-12% Si) veya 6061 alaşımından alternatif folyo katmanlarıdır. Lehimleme, bir fırında argon atmosferinde 590 ° C sıcaklıkta 5-10 dakika boyunca gerçekleştirilir. Boralüminyum ve karbon-alüminyumu titanyum ile birleştirmek için alüminyum-silikon-magnezyum sisteminin sert lehim alaşımları kullanılabilir. Yapışma mukavemetini arttırmak için titanyum yüzeye nikel tabakası uygulanması tavsiye edilir.

Ötektik difüzyon lehimleme. Yöntem, kaynaklanacak parçaların yüzeyine, matris metali ile ötektik oluşturan ince bir ikinci metal tabakasının uygulanmasından oluşur. Alüminyum alaşımlarından yapılmış matrisler için, ötektik sıcaklığı alüminyum ile sırasıyla 566, 547, 438, 424 ve 382 ° C olan Ag, Cu, Mg, Ge, Zn katmanları kullanılır. Difüzyon işleminin bir sonucu olarak, temas bölgesindeki ikinci elementin konsantrasyonu yavaş yavaş azalır ve bileşiğin erime noktası artar, matrisin erime sıcaklığına yaklaşır. Böylece lehim bağlantıları, punkların sıcaklığından daha yüksek sıcaklıklarda çalışabilir.

Boraluminyumun difüzyon lehimlemesinde birleştirilecek parçaların yüzeyleri gümüş ve bakır ile kaplanır, daha sonra vakumda çelik bir imbikte 510-565 ° C sıcaklıkta 7 MPa'ya kadar basınç altında sıkıştırılır ve tutulur. atıl atmosfer.

Kompozit malzemeler bir metal matristen oluşur(daha sık A1, Mg, Ni ve alaşımları), yüksek mukavemetli lifler (lifli malzemeler) veya ince refrakter parçacıklar ile güçlendirilmiş, ana metalde çözülmez (dağılımla sertleştirilmiş malzemeler). Metal matris, lifleri (dağılmış parçacıklar) tek bir bütün halinde bağlar. Fiber (dağılmış parçacıklar) artı oluşturan bir bağlayıcı (matris)

Pirinç. bir

1 - granüler (dağılımla sertleştirilmiş) malzeme (l / d- BENCE): 2 - ayrık lifli kompozit malzeme; 3 - sürekli lifli kompozit malzeme; 4 - liflerin sürekli döşenmesi; 5 - liflerin iki boyutlu istiflenmesi; 6,7 - liflerin toplu ambalajlanması

veya başka bir kompozisyon, adını aldı kompozit malzemeler(şek. 196).

Lifli kompozit malzemeler.

İncirde. 196, lifli kompozit malzemelerin takviye şemalarını göstermektedir. Takviye edici etki mekanizmasına göre lifli dolgulu (sertleştiricili) kompozit malzemeler, lif uzunluğunun çapa oranının l / d “10-tL03 ve sürekli lifli olduğu ayrı olanlara ayrılır. hangi l / d = co. Ayrık lifler matriste rastgele yer alır. Liflerin çapı, kesirlerden yüzlerce mikrometreye kadardır. Fiberin uzunluğunun çapına oranı ne kadar büyük olursa, sertleşme derecesi o kadar yüksek olur.

Çoğu zaman kompozit malzeme, her bir katmanın çok sayıda paralel sürekli fiberle takviye edildiği katmanlı bir yapıdır. Her katman, aynı zamanda, nihai malzemeye karşılık gelen genişlik ve uzunlukta orijinal şekil olan bir kumaşa dokunan sürekli liflerle de güçlendirilebilir. Çoğu zaman, lifler üç boyutlu yapılar halinde dokunur.

Kompozit malzemeler, daha yüksek nihai çekme mukavemeti ve dayanıklılık limiti (% 50-100), elastik modül, sertlik katsayısı gibi geleneksel alaşımlardan farklıdır. (Ely) ve çatlak oluşumu için azaltılmış bir eğilim. Kompozit malzeme kullanımı yapının rijitliğini arttırırken metal tüketimini azaltır.

Tablo 44

Metal bazlı kompozit malzemelerin mekanik özellikleri

Kompozit (lifli) malzemelerin mukavemeti, liflerin özelliklerine göre belirlenir; matris, esas olarak, takviye elemanları arasındaki gerilmeleri yeniden dağıtmalıdır. Bu nedenle, liflerin mukavemeti ve elastik modülü, matrisin mukavemetinden ve elastik modülünden önemli ölçüde daha büyük olmalıdır. Sert takviye lifleri, yükleme sırasında bileşimde ortaya çıkan gerilimleri emer, bileşime lif yönü yönünde mukavemet ve sertlik kazandırır.

Bor, alüminyum, magnezyum ve alaşımlarını sertleştirmek için kullanılır (yaklaşık b = 2500 - * - 3500 MPa, E = 38h-420 GPa) ve karbon (st v = 1400-g-3500 MPa, E 160-450 GPa) lifler ve ayrıca yüksek mukavemet ve elastikiyet modülüne sahip refrakter bileşiklerden (karbürler, nitrürler, boritler ve oksitler) lifler. Yani 100 mikron çapında silisyum karbür lifler st b = 2500- * t3500 MPa'ya sahiptir, E= 450 GPa. Yüksek mukavemetli çelik teller genellikle elyaf olarak kullanılır.

Titanyum ve alaşımlarının güçlendirilmesi için molibden tel, safir lifler, silisyum karbür ve titanyum borür kullanılır.

Nikel alaşımlarının ısı direncinde bir artış, onları tungsten veya molibden tel ile güçlendirerek elde edilir. Metal lifler ayrıca yüksek ısı ve elektrik iletkenliğinin gerekli olduğu durumlarda da kullanılmaktadır. Yüksek mukavemetli ve yüksek modüllü lifli kompozit malzemeler için umut verici sertleştiriciler, b = 15.000-g-28.000 MPa'ya sahip alüminyum oksit ve nitrür, silisyum karbür ve nitrür, bor karbür vb. E= 400 - * - 600 GPa.

Tablo 44, bazı lifli kompozitlerin özelliklerini göstermektedir.

Metal bazlı kompozit malzemeler yüksek mukavemete (st b, a_x) ve ısı direncine sahiptir, aynı zamanda düşük plastiktir. Bununla birlikte, kompozitlerdeki lifler, matristen kaynaklanan çatlakların yayılma hızını azaltır ve ani çatlakları neredeyse tamamen ortadan kaldırır.

Pirinç. 197. Elastikiyet modülünün bağımlılığı (a) ve (b) boron-alüminyum kompozit malzemede (/) boyunca ve boyunca nihai direnç (2) bor lifinin hacimsel içeriğinden takviye ekseni

kırılgan yıkım. Tek eksenli lifli kompozit malzemelerin ayırt edici bir özelliği, lifler boyunca ve boyunca mekanik özelliklerin anizotropisi ve stres yoğunlaştırıcılara karşı düşük hassasiyettir.

İncirde. 197, a c bağımlılığını gösterir ve E(/) boyunca ve () boyunca bor fiber içeriğinden boron-alüminyum kompozit malzeme 2 ) takviye ekseni. Liflerin hacimsel içeriği ne kadar yüksek olursa, a b, a_ t ve E takviye ekseni boyunca. Bununla birlikte, matrisin, yalnızca takviye edici elyaf-matris ara yüzeyinde güçlü bir bağ olduğunda elyaflara stres iletebileceği akılda tutulmalıdır. Lifler arasındaki teması önlemek için matris, en az %15-20'lik bir içerikle elde edilen tüm lifleri tamamen çevrelemelidir.

Matris ve fiber, kompozit malzemenin mukavemetinde bir azalmaya yol açabileceğinden, imalat veya operasyon sırasında birbirleriyle etkileşime girmemelidir (karşılıklı difüzyon olmamalıdır).

Direnç alanını stres alanlarıyla eşleştirerek özellikleri optimize etmek için parçaların tasarımında lifli kompozit malzemelerin özelliklerinin anizotropisi dikkate alınır.

Alüminyum, magnezyum ve titanyum alaşımlarının bor, silisyum karbür, titanyum diborid ve alüminyum oksitten oluşan sürekli refrakter liflerle güçlendirilmesi, ısı direncini önemli ölçüde artırır. Kompozit malzemelerin bir özelliği, zamanla düşük yumuşama hızıdır (Şekil 198, a) artan sıcaklık ile.

Pirinç. 198. Titanyum alaşımlarının mukavemetine kıyasla %50 boron fiber içeren bor-alüminyum kompozit malzemenin uzun vadeli mukavemeti (a) ve nikel kompozit malzemenin uzun vadeli mukavemeti, çökelme ile sertleşen alaşımların mukavemetine (b) kıyasla :

/ - boron-alüminyum kompozit; 2 - titanyum alaşımı; 3 - dispersiyonla güçlendirilmiş kompozit malzeme; 4 - çökelme sertleştirme alaşımları

Bir ve iki boyutlu takviyeli kompozitlerin ana dezavantajı, tabakalar arası kesme ve enine kırılmaya karşı düşük dirençtir. Dökme donatıdaki malzemeler bu dezavantajdan yoksundur.

• Polimer, seramik ve diğer matrisler yaygın olarak kullanılmaktadır.