 |
Слоистые композиционные материалы
|
|
|
|
Слоистые интерметаллидные композиты (СИК) представляют собой принципиально новый класс конструкционных материалов, обладающих уникальным сочетанием физических и механических свойств. Их производство оказалось возможным благодаря оптимальному конструированию структуры в виде чередующихся по толщине сплошных основных и интерметаллидных слоев.
В качестве основных слоев используются разнородные металлы из сочетаний Ti-Fe, Mg-Al, Cu-Al, Nb-Fe и др., способны за счет реактивной диффузии при нагревах образовывать интерметаллидные прослойки заданной толщины. От их объемной доли и состава зависят физические и механические свойства композитов.
Так, слоистые интерметаллидные композиты системы Ti-Fe в диапазоне рабочих температур 6000…8500С обладают жаропрочностью, превышающей в 4-9 раз жаропрочность исходных металлов, что выше жаропрочности большинства дорогостоящих высоколегированных сталей.
С помощью сварки взрывом, штамповки, вальцовки, гибки, термообработки существует возможность создавать плоские и объемные титано-стальные узлы и конструкции типа ребро-настил, тавровые и двутавровые балки и т.п.
К современным металлополимерным слоистым композитам относится материал АЛОР. Он представляет собой сочетание чередующихся, адгезионно соединенных слоев органопластика и алюминиевого сплава. Равнопрочный АЛОР имеет механические свойства на уровне алюминиевого сплава, однако за счет более низкой плотности достигается выигрыш по массе. Данный материал предназначен для изготовления элементов конструкции летательных аппаратов.
Алюмостеклопластики (СИАЛы) являются новым семейством гибридных листовых композиционных материалов, предназначенных для конструкционного использования в основных элементах летательных аппаратов. Они включают в свой состав тонкие алюминиевые листы (0,25…0,6 мм) и промежуточные тонкие слои полимерного композита (0,2…0,4 мм), состоящего из термореактивных клеевых и термопластичных связующих с высокопрочными армирующими стеклянными волокнами.
|
|
|
Данные материалы предназначены для замены алюминиевых конструкционных монолитных листов с целью снижения массы (на 15…40%), повышения надежности и снижения стоимости эксплуатации конструкции.
Возможности повышения рабочих температур современных жаропрочных и жаростойких сплавов на основе титана, никеля и тугоплавких металлов за счет их твердорстворного упрочнения практически исчерпаны. Поэтому большое внимание исследователей привлекают композиционные материалы на основе интерметаллидов, тугоплавких металлов, упрочненные дисперсными волочениями или непрерывными волокнами более тугоплавких, прочных и жестких, чем матрица.
Разнообразные комбинации упрочняющих фаз и матриц, способов изготовления из них композитов обеспечивают получение широкого спектра служебных свойств. Для композитов, предназначенных для длительной высокотемпературной службы, решающими моментами при выборе являются не только достигаемые высокие механические свойства, но главное, их стабильность в течение длительного времени при высоких температурах и нагрузках. Следовательно, при конструировании высокотемпературных композитов и подборе пар упрочняющая фаза – матрица большое значение приобретают не только прочность исходных материалов, их объемная доля, схема армирования, но и термическая стабильность компонентов при взаимном контакте друг с другом, т.е. механическая совместимость и физико-химическая совместимость.
Список литературы:
1. Арзамасов Б.Н. и др. Материаловедение М.Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002 г. 648 с.
|
|
|
2. Богданов В.В. Удивительный мир резины. М. «Знание», 1989г. 192 с.
3. Вологдин В.В. и др. Индукционная пайка М. Мшиностроение, 1989г. 72 с.
4. Волков С.С., Черняк Б.Я. Сварка пластмасс ультразвуком. М. Химия. 1986г. 256 с.
5. Волокнистые композиционные материалы/под ред. Д. Уитона и Э. Скала. Перевод с англ. М. Металлургия, 1978г. 240 с.
6. Газотермическое напыление композиционных порошков/под ред. Кулик А.Я. М. Машиностроение, 1985г. 199 с.
7. Духовской Е.А., А.М. Клейман Резина в век полимеров. М. «Знание», 1981г. 64 с.
8. Дальский А.М. и др. «Технология конструкционных материалов». М. Машиностроение, 1985 г. 448 с.
9. Ермаков С.С., Вязников Н.Ф. Порошковые стали и изделия. М. Машиностроение, 1990г. 319 с.
10. Костин П.П. Физико-механические испытания металлов, сплавов и неметаллических материалов. М. Машиностроение. 1990г. 256 с.
11. Капинос Д.М. и др. Новые композиционные материалы. Киев «Высшая школа», 1977г. 312 с.
12. Композиционные материалы/под общ. ред. В.В. Васильева, Ю.М. Тарнопольского. М. Машиностроение, 1990 г. 510 с.
13. Колесов С.Н., И.С. Колесов. Материаловедение и технология конструкционных материалов. М. Высшая школа 2004г. 519 с.
14. Колчанов П.А. Сварочные работы. Сварка, резка, пайка, наплавка. М. ИТК «Дашков и Ко», 2003г. 408 с.
15. Лашко С.В., Е.И. Врублевский Технология пайки изделий в машиностроении: справочник проектировщика. М.Машиностроение, 1993г. 464 с.
16. Лашко Н.Ф., лашко С.В. Пайка металлов. М. Машиностроение, 1987 г. 328 с.
17. Машины и оборудование кузнечно-прессового и литейного производства/под ред.Ю.А. Бочарова. М. Машиностроение, 2003г. 400 с.
18. Мусин Р.А., Конюшков Г.В. Соединение металлов с керамическими материалами М. Машиностроение, 1991г. 224 с.
19. Новые процессы деформации металлов и сплавов/под ред. А.П. Коликова и др. М. Высшая школа 1986г. 351 с.
20. Никитинский А.М. Пайка алюминия и его сплавов. М. Машиностроение, 1983г. 192 с.
21. Новые материалы. Коллектив авторов. Под научной редакцией Ю.С. Карабасова. М. МИСИС, 2002г. 736 с.
22. Онищенко В.И. и др. Технология металлов и конструкционные материалы. М. «Агроиздат», 1991 г. 479 с.
23. Порошковая металлургия и напыление покрытий/под ред. Кулик А.Я. М. Машиостроение, 1990г. 319 с.
24. Сварка, пайка, склейка и резка металлов и пластмасс. Справочник/под ред. Наймана А. и Рихтера Е. перевод с немецкого. М. «Металлургия», 1985 г. 480 с.
|
|
|
25. Сварка и резка материалов: Учебное пособие/под ред. Ю.В. Казакова. М. Академия, 2003г. 400 с.
26. Семенов Е.И. и др. Технология и оборудование ковки и объемной штамповки. М. Машиностроение 1978г. 311 с.
27. Технология металлов и материаловедение/под ред. Усовой Л.Ф. М. Металлургия 1987г. 800 с.
28. Титов Н.Д., Степанов Ю.А. Технология литейного производства М. Машиностроение 1985г. 400 с.
29. Технология и оборудование сварки плавлением и термической резки/под ред. А.И. Акулова. М. Машиностроение, 2003г. 696 с.
30. Чекунов И.П. Высокотемпературная пайка трубопроводов из коррозионностойкой стали. М. Машиностроение, 1988г. 80 с.
31. Шавырин В.М., В.И. Рязанцев Клеесварные конструкции. М.Машиностроение, 1981г. 168 с.
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ _____________________________________________________3
1. СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ ___________________________4
1.1. Классификация металлов________________________________________5
1.2. Кристаллическое строение металлов_______________________________8
1.3. Методы исследования структуры металлов_________________________9
1.4. Свойства материалов и способы их измерения_______________________
2. ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА ЧЕРНЫХ И ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ
(металлургическое производство)__________________14
2.1. Способы извлечения металлов из руд_____________________________14
2.2. Металлургическое топливо_____________________________________15
2.3 Огнеупорные материалы________________________________________16
2.4. Производство чугуна___________________________________________18
2.4.1. Материалы, применяемые в доменном производстве______________18
2.4.2. Подготовка руд к плавке______________________________________19
2.4.3. Устройство доменной печи____________________________________20
2.4.4. Доменный процесс___________________________________________22
2.4.5. Продукты доменного производства_____________________________24
2.4.6. Интенсификация доменной плавки_____________________________25
2.5. Производство стали____________________________________________26
2.5.1. Классификация сталей________________________________________26
2.5.2. Химические процессы сталеплавильного производства____________27
2.5.3. Конверторное производство стали______________________________28
2.5.4. Раскисление стали___________________________________________30
2.5.5. Производство стали в мартеновских печах_______________________31
|
|
|
2.5.6. Производство стали в электропечах_____________________________34
2.5.7. Способы повышения качества стали____________________________37
2.5.8. Разливка стали______________________________________________39
2.6. Производство цветных металлов_________________________________44
2.6.1. Производство меди___________________________________________44
2.6.2. Производство алюминия______________________________________47
2.6.3. Производство титана_________________________________________49
2.6.4. Производство магния_________________________________________50
3. ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО__________________________51
3.1. Введение_____________________________________________________51
3.2. Основы литейного производства_________________________________52
3.3. Изготовление форм____________________________________________54
3.4. Дефекты отливок______________________________________________55
3.5. Печи для плавки металлов и сплавов_____________________________56
3.6. Подготовка расплава к заливу___________________________________57
3.7. Технологическая схема производства отливок_____________________57
3.8. Производство отливок из чугуна_________________________________59
3.9. Производство отливок из стали__________________________________59
3.10. Производство отливок из алюминия_____________________________60
3.11. Специальные методы литья____________________________________60
3.11.1. Литье в разовые формы______________________________________61
3.11.2. Литье в постоянные формы___________________________________62
4. ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ___________________65
4.1. Введение_____________________________________________________65
4.2. Теоретические основы обработки металлов давлением______________66
4.3. Нагрев металла________________________________________________68
4.4. Процессы обработки металлов давлением_________________________70
4.4.1. Прокатка___________________________________________________70
4.4.2. Волочение__________________________________________________75
4.4.3. Прессование________________________________________________77
4.4.4. Свободная ковка_____________________________________________79
4.4.5. Штамповка_________________________________________________82
5. ОСНОВЫ СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА_______________86
5.1. Введение_____________________________________________________86
5.2. Физические основы процесса сварки и ее классификация____________87
5.3. Основные виды сварных соединений и швов_______________________89
5.4. Свариваемость металла_________________________________________93
5.5. Строение сварного шва_________________________________________95
5.6. Сварка плавлением____________________________________________98
5.6.1. Электродуговая сварка. Сущность процесса______________________98
5.6.2. Электрическая дуга и ее свойства______________________________100
5.6.3. Источники питания дуги_____________________________________103
5.6.4. Ручная дуговая сварка_______________________________________105
5.6.5. Автоматическая сварка под слоем флюса_______________________108
5.6.6. Полуавтоматическая сварка под слоем флюса___________________111
5.6.7. Электрошлаковая сварка_____________________________________112
5.6.8. Электросварка в среде защитных газов_________________________113
5.6.9. Плазменная сварка__________________________________________116
5.6.10. Электронно-лучевая сварка__________________________________117
5.6.11. Газовая сварка металлов____________________________________119
|
|
|
5.6.12. Газовая резка металлов_____________________________________128
5.7. Сварка давлением____________________________________________131
5.7.1. Индукционная сварка________________________________________131
5.7.2. Контактная сварка__________________________________________132
5.7.3. Диффузионная сварка_______________________________________134
5.7.4. Газопрессовая сварка________________________________________135
5.7.5. Холодная сварка____________________________________________136
5.7.6. Ультразвуковая сварка_______________________________________137
5.7.7. Сварка трением_____________________________________________138
5.8. Особенности сварки различных металлов и сплавов________________139
5.8.1. Сварка углеродистых сталей__________________________________139
5.8.2. Сварка легированных сталей__________________________________140
5.8.3. Сварка чугуна______________________________________________141
5.8.4. Особенности сварки цветных металлов и их сплавов_____________145
5.9. Дефекты и контроль качества сварных швов______________________147
5.10. Сварка изделий из пластмасс__________________________________148
5.11. Наплавка___________________________________________________151
5.12. Напыление материалов_______________________________________152
6. ПАЙКА МАТЕРИАЛОВ_______________________________162
7. ПОЛУЧЕНИЕ НЕРАЗЪЕМНЫХ СОЕДИНЕНИЙ СКЛЕИВАНИЕМ________________________________________________176
8. НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ___________________182
8.1. Введение____________________________________________________182
8.2. Полимерные материалы_______________________________________183
8.3. Древесные материалы_________________________________________194
8.4. Резина и резинотехнические изделия____________________________197
9. ОСНОВЫ ПОРОШКОВОЙ МЕТАЛЛУРГИИ______________201
10. КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ___________________205
10.1. Введение___________________________________________________205
10.2. Общая характеристика композиционных материалов и их классификация____________________________________________________________206
10.3. Методы получения и свойства армирующих волокон______________216
10.4. Способы получения композиционных материалов________________219
10.5. Композиционные материалы на металлической основе____________223
10.6. Композиционные материалы на неметаллической основе__________227
10.7. Слоистые композиционные материалы__________________________233
Список литературы_______________________________________________235
|
|
|
