Справочник по композиционным материалам

Создание покрытий с высокими диффузионными барьерами для борных волокон

БорНые волокна реагируют с титаном и алюминием весьма активно [38] при температурах эксплуатации композитов на их основе. При 899—954 °С бор реагирует с титаном, что приводит к существенному снижению прочностных свойств борного волокна. При этой температуре происходит образование диффузных слоев. Небольшое ухудшение свойств борных волокон наблюдается и в алюминиевых матрицах, связанное с образованием диффу­зионных слоев при 496 °С. Но эти процессы становятся очень быстрыми и катастрофичными при температуре, превышающей точку плавления алюминиевых сплавов. Для обеспечения возмож­ности работы с титаном или для получения сварных соединений в алюминии необходимо повысить диффузионный барьер нанесе­нием покрытий на борное волокно. Эти покрытия позволяют работать с титаном и использовать высокие температуры при применении алюминиевой матрицы.

В зависимости от технических возможностей, волокна обычно покрывают слоем карбида кремния SiC или карбида бора В4С. Покрытия из SiC были впервые применены в 60-х годах 139]. Такие волокна получили торговую марку «Борсик». В начале 70-х годов фирма СНПЕ (Франция) исследовала возможность нанесения В4С толщиной 7 мкм и оценила возможность примене­ния этих волокон с титановой матрицей [40].

В 1978 г. отделение специальных материалов фирмы «Авко» заключило лицензионное соглашение с СНПЕ на производство и продажу бороволокон, покрытых В4С. Эти волокна используются сегодня для промышленных целей.

В работах Наслейна и др. [40] показано, что для волокна «Борсик» разработанный процесс создания диффузионного барьера 236 для титана методом нанесения В4С более эффективен, чем нанесе­ние слоя SiC толщиной 1,25 мкм. Создание диффузионного барьера из В4С явно зависит от условий его осаждения. Это должно быть принято во внимание при рассмотрении противоречий между опытами Наслейна и более поздними работами [41 ], в которых утверждается, что барьер из В4С менее совершенен, нежели из SiC. Действительно, до сих пор неизвестно, при какой толщине покрытия свойства барьеров SiC и В4С будут равны при опти­мальных условиях осаждения.

При применении В4С-покрытий для борных волокон возра­стает их прочность. На рис. 10.6 приведены гистограммы проч­ности боровольфрамового и покрытого В4С боровольфрамового волокон.

Для создания диффузионного барьера может быть применен также нитрид бора BN [15, 42, 43]. Формирование покрытия из BN является двухступенчатым процессом: вначале формируется пленка из окиси бора В203 нагревом волокна в течение 30 с на воздухе до температуры 1000 °С. Затем покрытое окисью бора волокно помещают при температуре 1100 °С на 30 с в атмосферу NH3. При оптимальных условиях волокно покрывается пленкой BN толщиной 0,5 мкм. В результате выдерживания при усло­виях формования пленки BN [15] прочностные свойства борного волокна улучшаются. Нитрид бора делает волокна более устой­чивыми к воздействию расплавленного алюминия. Однако не­посредственная связь между алюминием и пленкой BN достаточно слаба. В результате этого трансверсальная прочность оказы­вается существенно меньшей, чем ожидается для армирующих компонентов с хорошей адгезией.

Ряд исследователей [44—47] Уотерфлитского арсенала при­менили карбид вольфрама WC и карбид тантала ТаС для создания диффузионного барьера на SiC-волокнах при использовании пос­ледних в композитах со сверхтвердыми сплавами. Без такого барьера сплавы реагируют с волокнами из SiC с недопустимо высокими скоростями. При наличии эффективного диффузионного барьера существование SiC-волокон без потери прочности при температуре 1000 ... 1100 °С в течение сотен часов вполне реально. Для создания диффузионного барьера для волокон SiC могут быть использованы также карбид гафния HfC и карбид титана ТІС. Кони и Хаким [48] из фирмы «Вестингауз» исследовали эти вещества и получили удовлетворительный результат.

Справочник по композиционным материалам

Пластики, полученные методом намотки

Быстрое развитие исследований и применение материалов, полученных намоткой, привело к созданию большого числа специ­фикаций и стандартов на методы их испытаний. Следующие стан­дарты ASTM представляют собой интерес: ASTM D2290-76. Определение предела …

Другие виды испытаний

Ряд испытаний должен проводиться при повышенных темпера­турах. Зависит это от типа композиционного материала и области его применения. Обычные композиты не должны терять проч­ность и модуль после получасовой экспозиции при темпера­туре …

Влияние длительной выдержки в окем*М;-г! иа глубине 1737 м на свойства СВКМ

Показатель Исходные значения После выдерж­ки на глубине 1737 м в тече­ние 1045 сут Показатель Исходные значення После выдерж­ки на глубине 1737 м в тече­ние 1045 сут А0Ж( МПа £сш, ГПа …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.