Жаропрочные композиционные материалы

Рис. 4. Деформація KM з алюмінію та дротяної сітки при екструзії (а) та звичайному пресуванні (б)

Гідроекструзія здійснюється за тиску до 3 • 109 Па. Діаметр контейнера 15-127 мм. Поршень рухається з швидкістю 50 мм/хв. Швидкість видавлювання 200-4000 м/хв. На рис. 3. 4 показано поперечний переріз KM з алюмінію та дротяної сітки в процесі гідроекструзії (й) і при звичайному пресуванні (б). Видно, що при гідроекструзії структура матеріалу спотворюється набагато менше, ніж при пресуванні. Тому можна екструдувати навіть свердельця із крихких інструментальних сталей чи безпористі паливні елементи з двоокису урану. Можна екструдувати і вироби з вольфраму, KM ніхром-Аl2О3, вапна, гончарної глини тощо. Як пояснити фізичну причину пластичності крихких матеріалів за високого тиску?

З рис. 5. випливає, що зі збільшенням тиску пластична деформація зменшується. В п. 1. 18 було сказано, що плинність обумовлена рухом дислокації в площині ковзання, рухом дислокації в площині, поперечній до площини ковзання (за рахунок дифузії атомів чи вакансій до краю півплощини кристалу), дифузією вакансій та занурених атомів незалежно від дислокацій. При збільшенні тиску зменшується міжатомна відстань. Тому зростає висота бар'єрів для ковзання дислокацій.

Зростають і висоти потенціальних бар'єрів для руху занурених атомів і вакансій. Тому зі збільшенням тиску зменшується деформація.

У полікристалах і KM джерелами точкових дефектів у першу чергу є границі зерен та границі матриця-волокно. Тому швидкість деформації збільшується зі зменшенням розмірів зерна чи волокна. Зі збільшенням тиску границі стають досконалішими, менше генерують точкових дефектів

За якогось дуже високого тиску має зменшитись і концентрація рівноважних вакансій, бо утворенню вакансій (пустот) протидіє сила зовнішнього тиску. Концентрація занурених атомів, навпаки, буде зростати. Вказані вище причини уповільнення руху точкових дефектів та дислокацій приводять до зменшення деформації повзучості при збільшенні тиску (рис. 5).

Рис. 5. Залежність деформації є від часу t - для кухонної солі:

1 - атмосферний тиск; 2 - тиск 10 • 107 Па

Руйнування матеріалу, як було вже розглянуто в п. 1. 7, 1. 9, 1. 19, здійснюється тому, що тріщина досягає критичного розміру і розкривається з великою швидкістю. Зовнішній тиск уповільнює і навіть зупиняє цей процес, якщо його сила перевищує розтягуючу силу у вершині тріщини. Тому навіть крихкі матеріали при екструзії деформуються пластично, а повзучість крихкого матеріалу проходить через три стадії, характерні для металів: логарифмічну, високотемпературну, дифузійну.

2. КОМПОЗИЦІЙНІ МАТЕРІАЛИ НА ОСНОВІ ЖАРОМІЦНИХ СПЛАВІВ ТА МЕТАЛЕВИХ ДРОТІВ

Жаростійкість - це властивість матеріалів чинити опір хімічному руйнуванню при високій температурі. Жароміцність - це здатність матеріалу протистояти механічним навантаженням та руйнуванню при високій температурі.

Платина і жаростійка, й жароміцна до температури 1473 К. Вольфрам жароміцний, але не жаростійкий, бо вже при 773-873 К інтенсивно окислюється на повітрі. Жаростійкі та жароміцні сплави до 1273 К- це- Ni-Cr та Fe-Cr-Ni. Сплав ніхром (65-80% Ni, 10-30% Сr) запатентований "1905 року в США. Він жаростійкий до 1575 К і має великий електроопір. Тому застосовується при виготовленні електронагрівників.

Рис. 6. Взаємодія з нікелем вольфрамового дроту (діаметр 2 мм) при нагріванні до 1 473 К протягом 50

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Похожие работы