Металлические композиционные материалы с дисперсным упрочнителем, страница 44

1.6.3. Система Ti – SiC

Интенсивное взаимодействие начинается с Т=1000˚С и зона взаимодействия состоит преимущественно из карбидов типа TiC_x и силицидов Ti₅Si₃, а также Ti₃Si, TiSi₂ и тройной фазы Ti₃SiC₂. Возможна диффузия элементов SiC в Ti (до 17% мас. Si и до 5% мас. C). Рост зоны взаимодействия идет и в сторону волокна и в сторону матрицы, составляет от 1 до 10 мкм и до Т=1000˚С имеет форму кольца, а при Т>1000˚С становится неравномерным.

1.6.4. Система Ni – SiC

Сплавы никеля смачивают SiC: при Т=1000˚С и времени контакта 15 минут θ=40-59˚; смачиваемость улучшается легированием расплава карбидообразующими добавками.

При отжиге слоистого сэндвича из спеченного SiC_p и (75,8% Ni + 19,2% Cr + 5% Al) до Т=1000˚С обнаруживается 4х слойная реакционная зона, в которой через 100 часов диффузионные слои составляют: SiC в никелевую матрицу – 200мкм, никеля в SiC – 250мкм.

Рис. 6.4. Схема развития зоны межфазного взаимодействия в системе Ni – SiC

1.6.5. Системы с Al₂O₃

Алюминий плохо смачивает Al₂O₃: при Т=900˚С через 20 минут θ=145-137˚. Связь может быть обусловлена образованием на границе шпинелей типа MgAl₂O₄ и CuAl₂O₄.

Магний при Т изготовления КМ пропиткой (Т_liq+100˚) не взаимодействует с Al2O3; но так как упрочнитель магния содержит 10% SiO₂, который активно растворяется в расплаве магния, то после затвердевания  матрицы выявляется фаза Mg₂Si.

В сплавах титана межфазная граница состоит из α–твердого раствора Ti (Al) и соединений типа TiO и Ti₃Al.

1.7. Механические свойства КМДУ

Свойства КМ в идеальном случае должны удовлетворять правилу смесей или аддитивности. В дискретноармированных КМ такая закономерность не всегда соблюдается. Следует учитывать также, что наличие хорошей связи на поверхности раздела позволяет максимально реализовать исходные свойства составляющих компонентов. Существует несколько теорий упрочнения дисперсными частицами. В модели Е. Орована рассматривается движение дислокаций в мягкой и вязкой матрице, содержащей жесткие частицы упрочнителя. Если расстояние между частицами достаточно велико, дислокация под действием касательного напряжения выгибается между ними (рис. 7.1) ее участки смыкаются за каждой частицей и, оставив вокруг частиц петли, дислокация скользит в прежнем направлении. Новая дислокация, проходя между частицами, оставляет вокруг каждой из них кольцо, поэтому суммарная длина дислокаций, а соответственно и энергия их возрастают. «Ожерелья» из взаимоотталкивающихся дислокационных колец вокруг дисперсных частиц создают поле упругих напряжений, затрудняющее проталкивание новых дислокаций между частицами. Механизм упрочнения дисперсными частицами можно рассматривать в двух аспектах: