Порядок выполнения работы и содержание отчета

1. Изучить и кратко законспектировать теоретические сведе­ния о композитах.

2. Рассмотреть под микроскопом и зарисовать структуры ком­позиционных материалов: стеклопластика, углепластика, органоп­ластика, боропластика, боралюминия с межфазным взаимодействи­ем, боралюминия с оптимальной структурой, магний - углерод.

3. Определить объемную долю волокон в предложенном образце линейным методом.

4. Оформить отчет по работе. Содержание отчета: название и цель работы, теоретические сведения, рисунки микроструктур.

Контрольные вопросы

1. Дайте определение композиционного материала (КМ).

2. По каким признакам и как классифицируют КМ?

3. Как определить, какой из компонентов является матрицей?

4. Какую роль выполняет матрица композита?

5. Какую роль выполняют армирующие волокна?

6. Какие свойства композита зависят от матрицы, от свойств волокон?

7. Как рассчитать механические характеристики однонаправ-

ленного композита, если известны свойства каждого из компо­нентов?

8. Дайте краткую характеристику структуры и свойств стек­лопластиков, углепластиков, органопластиков, боропластиков.

9. Кратко охарактеризуйте структуру и свойства композитов на алюминиевой матрице, на магниевой матрице, жаропрочных компо­зитов.

10. Как определить объемную долю волокон в композите по

его структуре?

Лабораторная работа № 14 изучение структуры металла после пластической деформации и рекристаллизации

Цель работы: изучить влияние холодной пластической дефор­мации и последующего рекристаллизационного отжига на изменение структуры и механических свойств алюминиевого сплава.

Теоретические сведения Влияние пластической деформации на структуру и механические свойства металлов и сплавов

Деформацией называется изменение размеров и формы тела под действием внешних усилий. Различают упругую деформацию, которая исчезает после снятия нагрузки, и пласти­ческую, которая остается после окончания действия приложен­ных сил.

При пластическом деформировании меняется не только внешняя форма металлического тела, но и его структура, а это влечет за собой изменение механических свойств. Под действием внешних усилий первоначально округлые зерна вытягиваются в направле­нии пластического течения и при больших степенях деформации могут принять форму волокон

а б

Рис. 14.1. Структура металла до деформации (а) и после (б)

Происходят изменения и во внутреннем строении каждого зер­на, которое представляет собой совокупность огромного числа элементарных кристаллических ячеек и содержит дефекты кристал­лического строения в виде вакансий, инородных атомов и дисло­кации. Наибольшее влияние на изменения в структуре и свойствах металлов оказывают дислокации. Пластическая деформация осущест­вляется путем скольжения одних атомных плоскостей относительно других, для чего затрачивается энергия внешних сил. Если в плоскости скольжения имеются дислокации, то затраты энергии на деформирование снижаются в десятки раз, т.к. благодаря им перескок огромного числа атомов, находящихся в плоскости скольжения, из своих узлов в соседние совершается не одновре­менно, а последовательно (эффект домино). Пластическое течение в этом случае осуществляется легко, пластичность металла высо­кая. В процессе деформирования происходит размножение дислока­ции за счет работы источников Франка-Рида, вследствие чего по­вышается их плотность ρ - суммарная длина дислокации в единице объема (см/см³). Если в отожженном металле плотность дислокации составляет ρ≈10⁶ – 10⁸ см^-2, то в холоднодеформированном при больших степенях деформаций она может дости­гать значения ρ= 10¹² см^-2. При такой плотности дислокациямстановится тесно, они блокируют друг друга и их подвижность многократно снижается. По этой причине снижается пластичность металла и растет его прочность (рис. 14. 2).

Рис. 14.2. Влияние пластической деформации на механические свойства сплава АМг5 (при t=20^вС)

Это явление получило название наклеп. При наклепе металл поглощает часть (10-15%) энергии, затраченной на деформирование, становится энергетически более напряженным. Этим объясняется изменение его физических и химических свойств: понижение коррозионной стойкости, повышение электросопротив­ления.