Cтраница 2
В работе Цисмана [114] дан тщательный анализ проблем адгезии. В настоящей главе делается попытка обобщить данные о физических и химических свойствах поверхности - волокон бора, карбида кремния и графита ( углерода), установить взаимосвязь между поверхностными свойствами волокон и механическими свойствами композитов, а также определить факторы, играющие важную роль в образовании прочных связей на поверхности раздела волокно - смола. [16]
При этом в центре внимания оказываются те изменения структуры и свойств композитов, которые связаны с наличием сложной морфологии границы раздела фаз и действием поверхностных сил на этой границе, так как именно эти факторы определяют в конечном счете физико - механические свойства композитов. [17]
Механика композиционных материалов служит основой технологии производства и эффективного применения композитов. В этой связи к приоритетным направлениям следует отнести микромеханику суперкомпозитов. Впервые должны быть получены теоретические соотношения, связывающие механические свойства композитов с их тонкой многоуровневой структурой, образованной сочетанием сверхтонких и обычных волокон. [18]
Влияние воды на армированные минеральным наполнителем полимерные композиты может быть довольно сложным в зависимости от природы полимера и наполнителя. У таких чувствительных к воде полимеров, как найлон, адсорбция воды вызывает набухание и снижение модуля упругости. Первоначальное набухание в воде приводит к снижению усадочных напряжений в полимере, и поэтому механические свойства композитов могут улучшаться при кратковременной выдержке, пока не начинается деструкция полимера или взаимодействие воды с поверхностью раздела. Полиолефины и кремнийорганические смолы относительно инертны к воздействию воды. [19]
Книга посвящена рассмотрению результатов изучения поверхности раздела упрочнитель - полимерная матрица в композиционных материалах волокнистого строения. В ней1 подробно обсуждаются проблемы, которые были только затронуты в книге Современные композиционные материалы. Среди них такие, как химия поверхности армирующих волокон, природа связи на поверхности раздела, роль различных обработок поверхности волокон ( в основном силано выми аппретами) в формировании границы раздела полимер - минеральные волокна, механизм передачи напряжений через поверхность раздела, влияние начальных термических напряжений на механические свойства композитов, стабильность композитов при воздействии влаги. [20]
На основе теорий, рассматривающих механическое поведение композита в целом, можно получить близкое к действительности описание связи напряжений с деформациями в композиционном материале в том случае, когда отношение наибольшего характерного размера структуры к наименьшему характерному размеру неоднородности деформации достаточно мало по сравнению с единицей. Самые элементарные сведения о механическом поведении композита в целом находятся путем осреднения перемещений, напряжений и деформаций по представительному объему. Простейшая теория для таких осредненных параметров связывает средние напряжения со средними деформациями при помощи так называемых эффективных упругих постоянных. В этой теории, которая называется теорией эффективных модулей, механические свойства композита отождествляются со свойствами некоторой однородной, но, вообще говоря, анизотропной среды, эффективные модули которой определяются через упругие модули компонентов композита и параметры, характеризующие его структуру. [21]
При разработке процессов полимеризационного наполнения термопластов в качестве наиболее перспективного полимера был выбран полиэтилен высокой плотности, получаемый на катализаторах Циглера. На первом этапе исследований был синтезирован высокомолекулярный материал с низкой текучестью расплава. В дальнейшем в ходе исследовательских работ выяснилось, что при регулировании молекулярной массы полиэтилена механические свойства композита резко ухудшаются. [22]
Углеродные волокна формируются из трех различных ис ходных материалов: вискозы, акриловых сополимеров и мезо фазной смолы. Исходным материалом для формирования угле-родо-графитовой матрицы таких композитов служат угольны. Исходные материалы не оптимизированы по своему составу. В процессе карбонизации угольного дегтя и нефтяных смол ( при каталитическом крекинге сырой нефти) происходит образование некоторых упорядоченных фаз, оказывающих влияние на механические свойства композита. Большинство синтетических смол после карбонизации превращаются в хрупкий стекловидный углерод. Углерод, полученный химическим осаждением из паровой фазы, может существовать в нескольких морфологических модификациях ( аморфной, столбчатой или пластинчатой), и конкретный вид морфологии матрицы определяется в основном условиями проведения эксперимента. [23]
Влияние поверхности раздела на внеосную прочность экспериментально изучали на ряде систем. Установлено, что прочность может определяться не только разрушением по поверхности раздела, но и другими конкурирующими видами разрушения. Большинство исследований выполнено для поперечной ориентации, при которой поверхность раздела может существенно влиять на прочность композита; задача ограничивалась установлением связи между видом разрушения и прочностью. Однако даже для поперечной ориентации сопоставление экспериментальных данных с выводами теории может быть лишь качественным ввиду недостаточной разработки теории и неполноты экспериментальных данных по механическим свойствам композита и его компонентов. [24]
Как только станут доступны воспроизводимые образцы композитов, основное внимание следует уделить влиянию условий эксплуатации материала на сплошность поверхности раздела и механические свойства, зависящие от состояния поверхности раздела. Подобно тому как это было при разработке композитов А1 - В, такие исследования очень важны для установления точных параметров технологии изготовления материала, с тем чтобы получить именно то особое состояние поверхности раздела, которое необходимо для конкретных условий применения материала. Если композит предназначается, например, для лопаток газовых турбин, то конструктор должен установить реальные требования к этим анизотропным материалам с ограниченной пластичностью таким образом, чтобы применительно к условиям использования можно было эффективно воздействовать на свойства, зависящие от состояния поверхности раздела, например, на поперечную прочность. В данной главе показано, что в настоящее время известны основные принципы, с помощью которых может быть изменена структура поверхности раздела в металлах, армированных окислами. Однако из-за отсутствия образцов с воспроизводимыми характеристиками влияние изменения состава и структуры поверхности раздела на механические свойства композитов практически не изучено. [25]