Конструкционный материал

 

КОНСТРУКЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ, состоящий из слоев основного металла, чередующихся с прослойками другого металла,отл и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью увеличения долговечности и живучести материала и обеспечения возможности регулировки в нем скорости роста усталостной трещины, в нем толщина внешнего слоя основного металла до первой прослойки составляет 10-40% общей толщины всего материала, а суммарная толщина прослоек составляет 20-80% толщины внешнего слоя материала.. 1C о ел со а

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 2337144/40-23 (22) 19.03. 76 (46) 30.05.84. Бюл. 9 20 (72) Г.В. Новожилов, В.А. Борог, Ф.P Куликов, В.К. Рахилин, Н.И. Корягин и В.К. Король (53) 629.7.023.22(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР по заявке Ф 1570388/40-23, кл. B 32 В 15/20, 1973 (прототип). (54)(57) КОНСТРУКЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ, состоящий из слоев основного металла, ÄÄSUÄÄ 1029536 4

3(я) В 64 С 7/00 В 32 В 15 20 чередующихся с прослойками другого металла, отличающийся тем, что, с целью увеличения, долговечности и живучести материала и обеспечения возможности регулировки в нем скорости роста усталостной трещины, в нем толщина внешнего слоя основного металла до первой прослойки составляет 10-.40Х общей толщины всего материала, а суммарная толщина прослоек составляет 20-80Х толщины

I внешнего слоя материала.

1029536

Изобретение относится к области авиации, а именно к конструкционным материалам, и может быть использовано во всех конструкциях, работающих при циклических внешних нагрузках или ци- 5 лическом внутреннем давлении, к которым предъявляются требования высокой долговечности и живучести.

Известен конструкционный материал, состоящий из слоев основного металла, чередующихся с полосками другого металла (13.

Недостатки этого конструкционного материала: недостаточное торможение развития трещин, невозможность управ- 15 ления скоростью роста усталостной трещины, что не позволяет увеличить

его долговечность и живучесть вьппе, чем на 20-ЗОХ от исходной долговечности и живучести слоистой клееной конструкции.

Цель изобретения — увеличение долговечности и живучести материала, а также обеспечение возможности регулировки в нем скорости роста усталостной трещины.

Указанная цель достигается тем, что в конструкционном материале толщина внешнего слоя основного металла до первой прослойки составляет 10- 30

40 общей толщины всего материала, а суммарная толщина прослоек составляет.

20-80Х толщины внешнего слоя материа-. ла.

На фиг. 1 показан конструкционный материал и процесс развития в ней трещины.

В поверхностном слое основного ме1 талла 1 трещина 2 зарождается в процессе нагружения на изгиб, пересекает щ его, доходит до первой прослойки 3, где происходит ее торможение на определенный период времени, затем продолжается через второй слой основного металла до второй прослойки, 45 на которой происходит ее развитие только но поверхности второй прослойки без пересечения третьего слоя основного металла.

Из этого видно, что с увеличением количества прослоек, задержка процесса развития трещины происходит на каждой прослойке при достижении вершиной границы очередного слоя., После чего трещина. определенное время

55 развивается по новерхности этого слоя и только потом идет в глубь него.

Таким образом, увеличение долговечности и живучести, а также возможность регулировки скорости трещины достигается путем создания многослойного конструкционного материала,. состоящегооиз равнопрочных слоев в месте контакта слоев прочность границ заведомо меньшую, чем прочность основных входящих слоев металла.

В этом случае поверхностная трещина разрушает сначала только верхний слой металла и под действием внешней нагрузки распространяется до граничной поверхности, без пересечения следующего слоя.

Поверхность раздела способствует их неодновременному разрушению и .играет роль барьера, замедляющего развитие трещины в глубь металла.

На величину долговечности и живучести многослойного материала, а также на величину скорости развития трещины влияет вид материала тонкой прослойки и ее толщины. От этих факторов зависит также скорость развития в самой тонкой прослойке.

В том случае, когда определяющим для конструкции является требование минимального веса при повышении долговечности и живучести до 30-40Х по сравнению с однослойным монометаллом либо клеевым конструкционным материалом, предлагаемый материал состоит из чередующихся однородных сплавов, например прочного дюралюминиевого сплава типа Д16, В 95 и др. и мягкого пластичного алюминия, при этом толщина каждой мягкой прослойки или суммарная толщина нескольких таких прослоек составляет не более

40Х толщины внешнего слоя основного металла, так как дальнейшее увеличение толщины более мягкой и менее прочной прослойки значительно снижает общую прочность конструкционного материала в целом.

Если же по условиям работы определяющим для конструкции является требование максимально возможной долговечности и живучести, то.предлагаемый материал состоит из чередующихся разнородных сплавов, например алюмини-, евого сплава Д16, В95 и др. и титанового сплава типа ВТ1-0, ОТ4-1 и др,, при этом толщина каждой более прочной и твердой прослойки или сум- о марная толщина нескольких таких прослоек составляет не более 80Х тол!

029536 ала.

Составитель В. Айриянц

Редактор О. Кузнецова Хехред Ж.Кастелевич Корректор С. Шекмар

Заказ 3936/4 Тираж 434 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам.изобретений и открытий

113035, Москва, -35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 шины слоя основного металла, т.к. дальнейшее увеличение толщины прослойки приводит к значительному увеличению удельного веса конструкционного материала. 5

В обоих рассмотренных случаях сохраняется общий признак конструкционного материала-оптимальная толщина внешнего слоя основного металла составляет 10-40Х общей толщины материБлагодаря тому, что толщина внешнего слоя основного металла до первой прослойки составляет 10-40Х общей толщины всего материала, а суммарная толщина прослоек составляет 20-80Х общей толщины внешнего слоя материала, увеличивается долговечность и живучесть материала, а также обеспечивается возможность регулирования роста усталостной трещины.