|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
Интеллектуальная Система Тематического Исследования НАукометрических данных |
||
Испытания на изгиб и свойства углеволоконного композита с алюминиевой матрицей, легированной висмутом, при температурах до 500°Сстатья
Статья опубликована в журнале из списка RSCI Web of Science
Статья опубликована в журнале из перечня ВАКСтатья опубликована в журнале из списка Web of Science и/или Scopus
- Авторы: Галышев С.Н., Хохлов А.В., Орлов В.И., Атанов Б.И.
- Журнал: Физическая мезомеханика
- Том: 29
- Номер: 2
- Год издания: 2026
- Первая страница: 81
- Последняя страница: 105
- DOI: 10.55652/1683-805X_2026_29_2_81-105
- Аннотация: Проведены объемные серии испытаний на изгиб двух новых композитов с матрицами из технически чистого алюминия и из алюминия с добавкой 0.5ат.% висмута, непрерывно армированными углеродными волокнами, в диапазоне температур от 20°С до 600°С. Одномерные композиты (ОК) диаметром 500 мкм изготовлены протяжкой нити из 3000 углеродных волокон прочностью 4 ГПа сквозь расплав, объемная доля волокон 60%, плотность 2.3 г/см3. Проанализированы особенности кривых сила-прогиб и напряжение-деформация, установлена высокая прочность ОК и ее стабильность при температурах вплоть до 300°С. Методами оптической и сканирующей электронной микроскопий исследованы внешние формы разрушения, поверхности разрушения и распределения висмута и карбида алюминия. Построены графики зависимости от температуры средних модуля упругости, предела прочности, деформации при разрушении и работы разрушения, проведено сравнение свойств и форм разрушения двух материалов с разными матрицами. Экспериментально доказано, что у ОК с добавкой 0.5ат.% висмута прочность 2.1÷2.2 ГПа, модуль Юнга не ниже 70 ГПа и деформация разрушения в 3.3% остаются стабильными вплоть до температуры в 300°С. Это в 1.5–2 раза выше максимальной прочности при 20°С композитов с алюминиевой матрицей, описанных в научной литературе. Прочность, деформация разрушения и работа разрушения в два раза выше, чем у ОК без добавки висмута. При 330÷500°С все базовые механические характеристики ОК с добавкой висмута убывают с ростом температуры, но и при 400 и 500°С предел прочности составляет 1.2 ГПа и 0.8 ГПа, т.е. остается весьма высоким (максимальная прочность на растяжение всех алюминиевых сплавов при 500°С не превышает 50 МПа, а плотность в 1.2 раза выше). При 250–270°С, помимо лавины разрывов волокон, зарождающейся в растянутой части образца в окрестности сечения образца под приложенной силой и распространяющейся к его оси, активизируется второй механизм разрушения (и канал диссипации энергии), внешне проявляющийся в отслоении, потере устойчивости и выпучивании приповерхностных углеродных волокон в сжатой зоне. С ростом температуры и все большим размягчением матрицы он развивается и становится преобладающим, а массовые разрывы растянутых волокон исчезают. У ОК без добавки висмута выпучивание волокон и развитый рельеф поверх-ности разрушения не наблюдаются при всех температурах вплоть до 600°С, разрушение хрупкое и прочность в два раза ниже. Таким образом, разработан способ изготовления высокопрочных углеалюминиевых ОК, полностью сохраняющих свои свойства при повышенных темпера-турах вплоть до 300°С. ***Ключевые слова: металломатричные композиты, углеродные волокна, слабый интерфейс, кривые сила-прогиб, кривые нагружения, работа разрушения, прочность, трещиностойкость, микроструктура, поверхности разрушения, выпучивание волокон, разносопротивляемость
- Добавил в систему: Хохлов Андрей Владимирович