SU1234119A1 - Способ получени волокнистых композиционных материалов - Google Patents

Description

« 1

Изобретение относитс  к металлурии , в частности к производству воокнистых композиционных материалов,. Цель изобретени  - повьш1ение ка- ества волокнистых композиционных маериалов за счет повьппени  стабиль- ости их свойств по длине.

Способ осуществл етс  следующим бразом.

Дл  достижени  поставленной цели прочн ющие волокна перед укладкой одвергают точечному отжигу, снижаюему предел текучести на 5-12% в сечени х, расположенных по длине волокна с одинаковым дл  всех волокон шагом, равным 1-15 критическим длинам-волокон, начина  от передних концов волокон. Далее волокна укладывают между сло ми матрицы со смещением передних концов на угол ±25-55 к направлению прокатки, обеспечива  оптимальное расположение обработан- . ных сечений, без их совпадени  или с минимальным совпадением, и осуществл ют сварку прокаткой.

Точечный отжиг волокон осуществл ют тем или иным способом, например лазером, обеспечивающим снижение предела текучести на необходимую величину. Таким образом обеспечиваетс  создание в очаге деформации при прокатке условий дл  локали- зации деформации волокон в сечени х, расположенных под углом ±25-55° к направлению прокатки и сохранение расположени  этих сечений при неограниченной длине материала.

Нижний предел снижени  предела те- кучести, равньй 5%, определ етс  из услови  гарантии локализации деформации волокон в заданном сечении, а следовательно, стабильности свойств композиционного материала.

Верхний предел снижени  предела текучести, равный 12%, определ етс  из услови  сохранени  прочности композиционного материала.

Нижний предел шага между участками волокон, подвергнутыми точечному отжигу, равный одной критической длине волокна, определ етс  необходимостью достижени  оптимальных свойств композиционного материала.

Верхний предел шага между участками волокон, подвергнутыми точечному отжигу, равный 15 критическим длинам волокна, определ етс  тем, что при большей кратности шага воз-

10

15

20

25

19Д

можна утрата заданного расположени  участков, в которых должна быть лркализована деформаци  волокон, из-за нарушени  стационарности прокатки и неоднородности деформации. Таким образом, предлагаемый способ позвол ет повысить стабильность свойств по длине готового композиционного материала.

Пример, Композиционный материал по предлагаемому способу получали путем укладки проволоки из стали Н8К18М11 0 0,5 мм между сло ми алюминиевой ленты толщиной 0,7 мм и прокатки вдоль волокон с обжатием 35% (выт жка 1,22) за 1 проход при . Объемна) дол  волокон в готовом композиционном материале 20%, При укладке передние концы волокон смещали друг относительно друга на угол 45. Перед укладкой волокна с помощью лазерного луча подвергали то- ч-ечному отжигу, обеспечивающему снижение предела текучести волокон в месте обработки на 10%. При этом дл  каждой из полос, начина  с передних концов, бьш выбран определенный шаг отжига: 0,5;1;15;20 крат критической длины волокна, котора  дл  данного материала равна 15 мм. Из полученных полос длиной 10 м вырезали образцы дл  механических испыта-- НИИ с продольным расположением волокон относительно раст гивающей нагрузки. Образцы, имеющие длину рабочей части 20 мм, вырезали из произвольно выбранных участков по всей длине каждой полосы (всего по

20образцов).

Результаты испытаний в виде максимального , минимального и среднего значений предела прочности, а также величины дисперсии, характеризующей стабильности полученных результатов, приведены в табл. 1, Среднее значение и дисперси  определены по всем образцам каждой полосы.

30

35

40

45

Из табл. 1 видно, что в диапазо- е щага точечного отжига 1-15 крат критической длины волокна композиционный материал обладает высокой стабильностью свойств по всей длине. При величине шага менее одной крити- ческой длины свойства материала по длине стабильны, но уступают свойствам материала с шагом 1-15 крат критической длины. При величине шага

более 15 крат критической длины стабильность свойств материала резко падает,- что св зано с возможностью локализации деформации в участках/ .расположенных между участками точечного отжига, и образованием в с этим слабых сечений в композиционном материале.

Пример2, С целью получени  полос композиционного материала проводили прокатку холоднот нутой провлоки 0 0,3 М1 из стали 1Х18Н10Т oi кгс/мм), уложенной межд сло ми алюминиевой ленты толщиной 0,5 мм. Перед укладкой проволоку подвергали точечному отжигу с помощью лазерного луча по режиму, указанному в табл.2, что обеспечило снижение предела текучести материала проволоки в местах обработки на 5-12%. Рассто ние между обработанными сечени ми, начина  с передних концов, составл ло 100 мм (10 критических длин). При сборке передние концы обработанных волокон смещали друг относительно друга на угол 45°, Прокатку проводили вдоль волокон за 1 проход с обжатием 32% (выт жка 1,21) при . Кажда  из прокатанных полос армирована волокнами с пониженным в определенных сечени х на одну и ту же величину пределом текучести. Объемна  дол  волокон во всех случа  с 25%. Из полученных полос длиной 8 м вырезали образцы дл  мехат;ических испытаний с продольным расположением волокон относительно раст гивающей ки. Образцы, имеющие рабочую длину 20 мм, вырезали из произвольно выбранных участков по всей длине каждой полосы (всего по 20 образцов).

Даиные механических испытаний в виде минимального, максимального и среднего значений предела прочности на разрыв, а также дисперсии приведены в табл.2

Из табл. 2 видно, что в диапазоне локального снижени  предела текучести материала волокон 5-12% композиционный материал обладает высокой стабильностью свойств по всей длине. При снижении предела текучести на величину меньшую, чем 5%, наблюдаетс  значительный разброс прочности по длине, что объ сн етс  невозможностью гарантировать локали341194

зацию деформации в заданных участках волокон. При снижении предела текучести на величину, большую 12%, прочность материала падает из-за J снижени  несущей способности волокон.

Примерз. Получали полосы композиционного материала АЕ - нержавеюща  сталь, путем прокатки проволоки 0 0,3 мм из стали 1Х18Н10Т, 10 уложенной между сло ми алюминиевой ленты толщиной О,5омм. При укладке передние концы волокон смещали друг относительно друга на угол 45 . Прокатку -проводили вдоль волокон за 1 t5 проход с обжатием 32% при 350 С. При получении композиционного материала по предлагаемому способу волокна перед укладкой подвергали точечному отжигу лазерным лучом мощностью JO 50 X 10 Вт/см при времени воздействи  0,05 с. Шаг точечного отжига составл л 100 мм (10 критических длин волокна). При получении композиционного материала по известному 25 способу волокна предварительно не подвергали точечному отжигу. Из каждой полосы на рассто ни х от перед него конца, указанных в табл. 3, вьфезали образцы дл  механических 2Q испытаний с продольным расположением волокон относительно раст гивающей нагрузки .

Из табл. 3 видно, что свойства композиционного материала, полученного по предлагаемому способу,  вл ютс  стабильныю по всей длине полосы. Свойства материала полученного по известному способу, падают по мере удалени  от переднего конца и на рассто нии 50 мм практически определ ютс  свойствами алюминиевой матрншл.

Таким образом, применение предлагаемого изобретени  позбол ет получить волокнистые композиционные материалы с прочностью, близкой к расчетной, значительно превосход щие в стабильности свойств материалы , получаемые по известному способу .

Технико-экономическа  эффективность при производстве материала по предлагаемому способу достигаетс  за счет повышени  качества волокнистых композиционных материалов благодар  пэвьшению стабильности их механических свойств по всей длине проката.

5

0

5

O

5

к) Врем  воздействи  лазерного луча 0,05 с.

Предлагаемый

38,1

38,0 37,8 38,3 38,0 37,9 38,1

Известный

38,0 . 38,0 30,1 14,2 14,6 13,9 14,0

ВНИИПИ Заказ 2935/15Тираж 1001

Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

Таблица I

Таблица2

ТаблицаЗ

Подписное

Claims (1)

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОЛОКНИСТЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ, вклю- чающий укладку волокон между слоями матрицы со смещением передних концов на угол 25-55° и последующую сварку прокаткой вдоль волокон, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьшения качества волокнистых композиционных материалов за счет повышения стабильности их свойств по длине, волокна перед укладкой подвергают точечному отжигу, снижающему предел текучести на'5-12% в сечениях, расположенных с одинаковым шагом от передних концов волокон, равны 1-15 критическим длинам волокон. _β !£ ω