Волокно - карбид - кремний
Cтраница 4
По мнению авторов, на прочность композиций в поперечном направлении оказывают влияние тип волокон, прочность связи, условия прессования композиции, прочность матрицы, остаточные напряжения. Борные волокна диаметром 140 мкм и волокна карбида кремния имеют более высокую прочность в поперечном направлении по сравнению с борными волокнами диаметром 100 мкм. В связи с этим в композициях, армированных борными волокнами диаметром 140 мкм и волокнами карбида кремния, доля расщепленных волокон значительно меньше и прочность в поперечном направлении выше. Изотермические отжиги влияют на прочность в поперечном направлении в той мере, в какой они способствуют увеличению или уменьшению прочности связи на поверхности раздела. [46]
 |
SEM кевларовых параарамидных волокон.| SEMs волокна карбида кремния ( А и нитевидных кристаллов ( В. [47] |
Существующие данные, полученные в результате исследований животных и человека, указывают на определенный фиброгенный и возможный канцерогенный потенциал кремнийуглеродистых волокон. Исследование образцов легочной ткани у рабочих, занятых в производстве карбида кремния, выявило наличие кремниевых узелков и железосодержащих частиц, а также показало, что волокна карбида кремния долговечны и могут накапливаться в высоких концентрациях в паренхиме легких. [48]
При практически равной прочности эти ККМ имеют преимущества перед аналогичными материалами с углеродными волокнами - повышенную стойкость к окислению при высоких температурах и значительно меньшую анизотропию коэффициента термического расширения. В качестве матрицы используют порошки боросиликатного, алюмосиликатного, литиевосиликатно-го стекла или смеси стекол. Волокна карбида кремния применяют в виде моноволокна или непрерывной пряжи со средним диаметром отдельных волокон 10 - 12 мкм. Механические характеристики ККМ увеличиваются с ростом содержания SiC. ККМ с волокнами углерода и карбида кремния обладают повышенной вязкостью разрушения, высокой удельной прочностью и жесткостью, малым коэффициентом теплового расширения. [49]
Для изготовления деталей машин, работающих при высоких температурах, применяются композиционные материалы, в том числе металлы, армированные или дисперсно упрочненные частицами или волокнами из тугоплавких соединений. Известно, что основным критерием работоспособности изделий из композиционных материалов при высоких температурах является совместимость волокна и матрицы ( отсутствие взаимодействия между волокном и матрицей), так как химическая реакция и диффузия на границе их контакта могут явиться причиной резкого падения прочности всей системы. Поскольку волокна карбида кремния имеют металлическую сердцевину, совместимость с которой также ограничивает температурный предел использования композиции, было проведено исследование взаимодействия карбида кремния с вольфрамовой сердцевиной ( подложкой) и титановой матрицей. [50]
Свободная энергия взаимодействия очень важна не только для процесса изготовления, но и в условиях эксдлуатации материала при высоких температурах. Изменение свободной энергии при взаимодействии волокна и матрицы является движущей силой этой реакции, и при повышенных температурах степень изменения этих движущих сил становится очень важной. При разработке композиционных систем, работающих при высоких температурах, необходимо определять изменение свободной энергии для возможных реакций в предполагаемой системе. Такие системы, как ниоби-евый сплав и волокна карбида кремния, имеют очень высокие величины движущих сил реакций, ухудшающих совместимость компонентов. [51]
 |
Свойства композиционных материалов магний / волокно SiC. [52] |
КМ с магниевой матрицей отличаются малой плотностью. В качестве матричных сплавов применяют сплавы МА2 - 1, МА5, МА8 и некоторые другие. При создании КМ с магниевой матрицей применяются углеродное и борное волокна и волокно карбида кремния. Для изготовления данных КМ могут быть использованы технологии пропитки, компрессионного литья и горячего изостатического прессования. [53]
Современная промышленность, выпускающая композиты с большими затратами ручного труда, имеет тенденцию к автоматизации при крупносерийном и массовом производстве изделий. Композиты на основе органических матриц по-прежнему остаются основными материалами, а композиты на основе металлических матриц обнаруживают признаки роста производства на ближайшие 8 - 10 лет. Основными высокомодульными волокнами останутся углеродные и арамидные ( Кевлар) одновременно с борными и волокнами карбида кремния, имеющими специальное применение. Перспективы для расширения промышленности производства композитов благоприятные, так как конструктивная эффективность снижения массы становится определяющей в экономии энергии. [54]
В то же время они отличаются высокой прочностью, высоким модулем упругости и малой плотностью. Борные волокна получают газофазным осаждением ( см. Газофазные покрытия) бора из треххлористого бора при т-ре 1100 С па движущуюся вольфрамовую нить диаметром 10 - 12 мкм. Используют волокна бора в легких композиционных материалах, эксплуатируемых при т-ре до 450 С. Углеродные волокна и полуфабрикаты из них используют для создания высокопрочных и жаропрочных материалов с алюминиевой основой для эксплуатации при т-рах до 400 С. Волокна карбида кремния получают по такой же технологической схеме, как и борные волокна. Газофазное осаждение ( из метилхлор-силана) на вольфрамовую основу диаметром 12 мкм осуществляют при т-ре 1100 - 1200 С. [55]
Страницы: 1 2 3 4