Совершенствование технологического процесса изготовления композиционного материала типа "алюминий-сталь"

• Автор: Ивасев, Сергей Сергеевич
• Шифр специальности: 05.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 138 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. ТЕХНОЛОГИЯ РАЗРАБОТКИ КМ С АЛЮМИНИЕВОЙ 5 МАТРИЦЕЙ
ЕЕ Принципы конструирования КМ
1.2. КМ системы А1 - борное волокно
1.3. КМ с алюминиевой матрицей, армированной углеродными
волокнами
1.4. КМ системы "алюминиевый сплав - стальное волокно"
Е5. Технические процессы получения КМ
2. МЕХАНИЗМ УПРОЧНЕНИЯ ПРОВОЛОКИ ВНС-9
2.Е Состав, технология изготовления проволоки ВНС-9
2.2. Методы упрочнения металлических волокон
2.3. Исследование механизма упрочнения волокон ВНС-9
3. ТЕХНОЛОГИЯ СОЗДАНИЯ ПОЛУФАБРИКАТА КМ 63 ГАЗОТЕРМИЧЕСКИМИ СПОСОБАМИ
3.Е Факторы, влияющие на прочность связи компонентов КМ
3.2. Подготовка поверхностей волокна и матрицы к контакту
3.3. Совершенствование технологии изготовления 84 полуфабрикатов КМ
3.3. Е Пути совершенствования технологии изготовления ПФ
3.3.2. Технологический процесс изготовления ПФ типа 93 "углерод-алюминий" газотермическими способами
3.3.3. Технологический процесс изготовления ПФ алюминий- 96 сталь
3.3.4. Достоинства и недостатки некоторых газотермических 101 способов напыления
4. ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ
4.1. Методы иготовления КМ
4.2. Технологический процесс изготовления КМ 110 "алюминий-сталь"
4.3. Методы определения характеристик КМ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время алюминиевые сплавы широко применяют в авиастроении, судостроении, автомобильной и электротехнической промышленности и т. п. Это обусловлено хорошими физико-химическими свойствами сплавов, технологичностью и экономичностью.
Возрастающая потребность в материалах, обладающих высокими прочностными характеристиками стимулирует работы по созданию композиционных материалов (КМ), например, КМ с алюминиевой матрицей, армированные борными, углеродными или стальными волокнами. Такие КМ, наряду с хорошими показателями удельных характеристик прочности и жесткости обладают и недостатками. Они имеют одноосное армирование и низкие характеристики в поперечном направлении. При перекрестном армировании наблюдаются многочисленные разрушения волокон, приводящие к разупрочнению КМ.
Хрупкость и высокая реакционная способность углеродных волокон не позволяют использовать диффузионную сварку и горячее прессование при производстве КМ. Углеродный жгут состоит из большого числа элементарных тонких (-0,5 мкм) волокон (филаментов), наличие которых затрудняет проникновение жидкого металла матрицы внутрь жгута или ленты, из-за плохой смачиваемости алюминиевыми сплавами углеродных волокон. Нарушения монолитности не только снижают прочностные характеристики КМ «алюминий-углерод», но являются одной из причин низкой коррозионной стойкости из-за многочисленных капилляров, облегчающих проникновение влаги на границу раздела «алюминий-углерод».
Существует КМ типа КАС - алюминиевый сплав, армированный в одном направлении стальными волокнами - проволоками.
Такие КМ имеют следующие преимущества: высокая технологичность при производстве КМ;

относительно малая себестоимость;
хорошая воспроизводимость характеристик при изготовлении КМ.
Широкое применение КМ типа “алюминий-сталь“ в промышленности сдерживается невысокими удельными характеристиками и анизотропией свойств. Это определяет актуальность настоящей работы, посвящённой совершенствованию технологического процесса изготовления КМ типа “алюминий-сталь“ и разработки методологии выбора компонентов КМ, упрочнения и формирования армирующих волокон, оптимизации технологических процессов изготовления полуфабрикатов и деталей из КМ.
На защиту выносятся: механизм упрочнения армирующих волокон из ВНС-9 при изготовлении микролент; результаты исследований процесса получения полуфабрикатов КМ "алюминий-сталь" газотермическими способами напыления; методология конструкторских и технологических работ при изготовлении деталей из КМ "алюминий-сталь".

После достижения некоторой критической скорости охлаждения дендритная форма образующих кристаллов сменяется недендритной. В условиях формирования большого количества центров кристаллизации из них вырастают, не успевшие разветвится компактные и мелкие субдендритные зерна, размер которых тем меньше, чем больше была скорость охлаждения.
Локальная, скоростная и направленная кристаллизация после нагрева с оплавлением поверхности в значительной степени сказывается на строении эвтектики. В обычных условиях кристаллизации эвтектика имеет, как известно, колониальное строение, где участки обеих фаз чередуются друг с другом. С увеличением скорости охлаждения при кристаллизации происходит диспергирование структуры эвтектики. После достижения некоторых кристаллических скоростей охлаждения (выше 105 °С/с) колониальное строение эвтектики вообще исчезает, уступая место тонкому конгломерату фаз.
Скорость охлаждения оказывает влияние на процесс кристаллизации сплавов тем значительней, чем больше состав отличается от эвтектического. При достижении определенной скорости охлаждения может быть полностью подавлена первичная кристаллизация избыточных фаз в до- или заэвтектических сплавах, и их структура становится квазиэвтектической. От эвтектической она отличается не только соотношением участвующих в образовании эвтектики фаз, но и химическим составом.
Большая скорость охлаждения сказывается не только на первичной кристаллизации металлов и сплавов, подвергнутых нагреву ВЭИ, но и на процессах, протекающих при вторичной кристаллизации в твердом состоянии.
Так, при больших скоростях охлаждения достигается большая степень переохлаждения расплава, в результате чего в момент кристаллизации эвтектики (или квазиэвтектики) а-фаза имеет состав не точки Б (рис. 5), а точек Б и Н. Это означает, что линией сольвуса (предельной растворимости) компонента В в компонен-