Жаропрочные композиционные материалы

циліндра поділена на його об'єм), тим значущішою є роль границі волокно-матриця в знеміцненні волокна внаслідок дифузії.

Поверхня, будучи потужним джерелом вакансій, може впливати і на рекристалізацію в об'ємі волокна навіть тоді, коли волокно нагрівають у вакуумі. На рис. 3. 10 спостерігаємо, як здійснюється рекристалізація золотої дротини у вакуумі при Т ~ HOOK протягом 40-70 хв. Спостерігаємо, як на волокнах з'являються границі, нахилені під кутом ~ 45° до їхньої осі (позиції 2-3). Волокна в процесі відпалу розтягувались під силою власної ваги, але створюється враження, що вони стискались. Так, на рис. 10 (позиції 4-8) бачимо, що ділянки волокон наповзають одна на одну. При завершенні рекристалізації нерівності округлюються (позиції 9-73) і поступово зникають (15-17). Подібне спостерігалось і при відпалі платинових та алюмінієвих волокон.

Рис. 3. 10. Рекристалізація золотого дроту діаметром 10 мкм за температури 1050-1100 К протягом 40-70 хв:

1 - початковий вигляд дроту; 2-3 перша; 4-8- друга; 9-17 третя стадії рекристалізації

Нерівності на початкових етапах рекристалізації можна пояснити відносною свободою окремих ділянок волокна: в об'ємі дротини зерно росте довільним чином. Але на границі контакту зерен атомні площини мають збігатися якомога краще з точки зору мінімуму енергії границі. Тому виникають сили, що орієнтують сусідні зерна під певним кутом.

На другому етапі рекристалізації з'являються зигзаги і навіть "наповзання" зерна на зерно. Зрозуміло, що в цьому процесі важливу роль відіграє енергія границь, густина та рухливість дислокацій і концентрація вакансій.

При відпалі вуглецевих волокон із нікелевим покриттям (рис. 9) має спостерігатись подібна зміна форми волокон, у результаті чого і зменшується міцність

Ахілесовою п'ятою вуглецевих волокон є надзвичайно сильна окислюваність. При 873 К волокна повністю вигорають за 5 годин. Швидкість окислення волокон у композиції вища порівняно з вільними волокнами. Цей парадокс пояснюється тим, що кисень дифундує з нікелю до волокон у атомарному стані, тобто в найбільш активній формі. Є дифузія кисню з поверхні зразка і через торець волокна. Знеміцнення і окислюваність волокон у металевих матрицях можна зменшити, використовуючи моноволокна великого (100-200 мкм) діаметра.

Все сказане вище стосується пучків волокон, що складались із 1000-40000 ниток (діаметром 6-10 мкм кожна). Пучки волокон перед виготовленням КМ покривають електролітичне відповідним металом. Електроліт добирають так, щоб покривались плівкою і внутрішні нитки пучка. Такі електроліти мають "велику розсіювальну здатність". Серед металів, точка топлення яких вища за 1273 К, можна назвати дев'ять, які є стабільними у контакті з вуглецевою поверхнею. Це реній, іридій, родій, платина, паладій, кобальт, нікель, мідь, золото. Стабільність забезпечується обмеженою розчинністю вуглецю в цих металах у твердому стані. Для KM широкого вжитку можна використати лише нікель, частково - кобальт. У них гранична концентрація вуглецю при 1584 К становить 5-9 % атомних. Вони добре змочують графі. Так, робота адгезії (еквівалентна роботі, яку потрібно виконати, щоб розділити контактне з'єднання одиничної площі) перевершує А ~ 2,5 • 10-4 Дж/см2. Чиста мідь погано змочує графіт (А ~ 0,3 • 10-4). Тому для виготовлення KM Cu-C до міді додають 1 % ат. хрому або ванадію.

Отже, КМ на основі жароміцного сплаву та вуглецевих

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

Похожие работы