Волокно - упрочнитель
Cтраница 1
 |
Зависимость разрушающего изгибающего напряжения бороволокнитов с различными матрицами от температуры. [1] |
Волокна упрочнителя отличаются неоднородной структурой, состоящей из ориентированных макромолекул и их совокупности - фибрилл. [2]
Волокна упрочнителя отличаются неоднородной структурой, состоящей из ориентированных макромолекул и их совокупности - фибрилл. Ориентация фибрилл и макромолекул в направлении оси волокна придает волокнам высокие значения прочности и жесткости при растяжении. В отдельных элементах, вследствие его неоднородности, возникают различные напряженные состояния. Между элементами волокна в результате возникают напряжения сдвига, приводящие к расщеплению волокна вдоль оси, а затем и к разрушению. [3]
Вязкость композита, армированного ориентированными в нескольких направлениях волокнами упрочнителя, зависит главным образом от тех волокон, которые расположены поперек трещины и разрушение которых необходимо для дальнейшего распространения трещины. [4]
Показано, что, если распространяющаяся в композите трещина пересекает волокна упрочнителя, вязкость разрушения увеличивается тем больше, чем больше волокна отслаиваются от матрицы. Значит, из соображений повышения вязкости разрушения предпочтительной является слабая поверхность раздела. Однако при распространении трещины в матрице параллельно волокнам предпочтительна прочная поверхность раздела - это позволяет предотвратить разрушение по поверхности раздела, связанное с малыми затратами энергии. Были отмечены и другие случаи; так, при распространении трещины перпендикулярно волокнам высокая вязкость разрушения может быть обусловлена несколькими механизмами. При действии одного из них - вытягивания волокон - вязкость разрушения определяется силами трения и длиной вытянутого из матрицы отрезка волокна. Высокая вязкость разрушения может быть получена и в композитах, в которых не происходит ни отслаивания, ни вытягивания волокон. Так, в системе бор - алюминий вязкость разрушения зависит в основном от энергии деформации, накопленной волокном в пластической зоне деформации композита непосредственно к моменту разрушения волокна. Вязкость разрушения ориентированных композитов, как правило, слабо зависит от вязкости разрушения матрицы. Исключение представляет случай, когда поверхность раздела прочна, а трещина распространяется параллельно волокнам: в этих условиях вязкости разрушения композита и материала матрицы сопоставимы. При достаточно высокой объемной доле упрочнителя и слабой поверхности раздела вязкость разрушения определяется поверхностью раздела. [5]
При определенном режиме метан разлагается и образующийся пиролитический углерод осаждается на волокнах упрочнителя, связывая их. [6]
Схема получения материала с дискретными волокнами состоит из операций смешения порошкового матричного материала с имеющими определенную длину волокнами упрочнителя. При использовании металлического упрочнителя ( нарезаемая определенной длины проволока) возможно применение обычных валковых мельниц и шаровых смесителей. Возможно перемешивание как всухую, так и с применением жидкостей, например спирта. При этом следует обратить внимание на возможность комкования волокон отдельно от порошковой фракции; обычно это происходит в том случае, когда отношение длины к диаметру волокон составляет более ста. Получение хорошо перемешанной шихты с равномерным распределением волокон зависит от следующих факторов, устанавливаемых опытным путем: 1) метода перемешивания; 2) геометрических размеров смесителя и загрузки его шихтой - отношения длины волокон к размерам смесителя; 3) формы и размеров порошковой фракции; 4) отношения длины к диаметру волокон; 5) соотношения порошковой и волокнистой фракции в шихте; 6) времени перемешивания ( при отсутствии явления комкования волокон); 7) наличия в составе жидкости той или иной консистенции, изменяющей сыпучесть компонентов. [7]
Крайдер и Марчиано [48], исследуя прочность композитов алюминий - борсик при растяжении и сжатии, установили, что она заметно зависит от вида нагружения. Сжимающая нагрузка воспринимается волокнами упрочнителя непосредственно, а растягивающая передается через поверхность раздела путем сдвига. Вследствие этого разрушение композита при одноосном сжатии представляет собой один из типов разрушения при испытании на выгибание. [9]
 |
Схема операций раскроя заготовок.| Схема различных вариантов укладки борных волокон. [10] |
Основной операцией процесса изготовления композиционных материалов методом диффузионной сварки под давлением является прессование. Прессование заготовок композиционных материалов в большинстве случаев осуществляется в замкнутом объеме ( в пресс-формах, состоящих из матрицы и двух пуансов типа пресс-форм, применяемых для получения изделий из металлических порошков) и с незначительной пластической деформацией материала матрицы, необходимой только для заполнения пространства между волокнами упрочнителя и максимального уплотнения самой матрицы. [11]
Коксованные материалы получают из обычных карбопластиков, подвергнутых пиролизу в инертной или восстановительной атмосфере. При температурах 8QO - 5 - 1500 С образуются карбонизированные, а при 2500 - нЗООО С - графитированные карбоволокниты. Для получения пироуглеродных материалов упрочнитель выкладывается по форме изделия и помещается в печь, куда пропускается метан. В печи метан разлагается и образуется пиролитический углерод, который осаждается на волокнах упрочнителя, связывая их. Прочность углерод-углеродных композитов в 5 - - 10 раз превосходит прочность специальных графитов, которые композиты и заменяют. [12]
Коксованные материалы получают из обычных полимерных карбоволокнитов, подвергнутых пиролизу в инертной или восстановительной атмосфере. При температуре 800 - 1500 С образуются карбонизированные, при 2500 - 3000 С графитированные карбоволокниты. При определенном режиме ( температуре 1100 С и остаточном давлении 2660 Па) метан разлагается и образующийся пиролитический углерод осаждается на волокнах упрочнителя, связывая их. [13]
Страницы: 1