Обеспечение статической прочности сплавов композиционных и гетерофазных материалов

Одними из наиболее высокопрочных материалов являются композиционные материалы, в которых использовано волокнистое армирование, т.е. упрочнение волокнами, расположенными параллельно действию основной нагрузки на материал (деталь). Армирующей составляющей в этих материалах являются вещества с высоким модулем упругости и высокой твердостью – тонкие волокна карбидов, углерода, бора, стеклянные нити, стальная проволока. Волокна различаются по размерам, расположению в матрице по отношению к приложенной нагрузке, непрерывностью или дискретностью.

Уровень прочности композитов зависит от следующих факторов: свойств волокон; объемного их содержания; диаметра волокон; схемы распределения в матрице; прочности связи с матрицей.

Гетерофазное упрочнение является одним из примеров высокомодульного упрочнения. Оно имеет место в сплавах, в которых промежуточная фаза имеет значительно более высокий модуль упругости, чем матрица. Содержание этой фазы не менее 1 %, ее частицы являются массивными (т.е. частицы имеют микронные размеры), они расположены комплексами или колониями, например эвтектики и эвтектоиды.

Способ обеспечения гетерофазного упрочнения – специальное легирование сплавов, направленное на то, чтобы при кристаллизации образовывались тугоплавкие фазы микронных размеров: при выделении из жидкости по эвтектической реакции, а в твердом состоянии – по эвтектоидной реакции.

Для материалов, используемых в движущихся конструкциях (авиационная, автомобильная техника), где важна «весовая отдача» материала, кроме основных характеристик прочности, важное значение имеют удельные характеристики прочности: σ_в/ρ, _-1/ρ , где ρ – плотность материала.