Угольное волокно
Cтраница 3
В работе [20] также найдено, что энергия удара увеличивается с увеличением объемного содержания волокон, и ее величина мало чувствительна к надрезу. Было сделано важное наблюдение, заключающееся в том, что энергия удара нелинейно зависит от толщины образца; это препятствует простому пересчету результатов по масштабной шкале. Подобное же исследование проведено в [63] на композитах, изготовленных из угольного волокна типа 2 Графил НТ ( компания Коуртаулдс) и двух типов смол. Показано, что обработанные волокна, имеющие более хорошую адгезию, обладают худшей способностью поглощать энергию удара. [31]
Этот метод широко применяечся при производстве стеклянных волокон. В настоящее время делаются попытки получать таким способом полые или бикомпонентные волокна из полипропилена, полистирола и других полимеров, а также угольные волокна из размягченных биту моз и пека. [32]
 |
Прочностные свойства некоторых армированных пластиков и металлов. [33] |
Наибольшую прочность при статическом изгибе имеют стекло - и асбопластики. Усталостная прочность армированных полимерных материалов несколько ниже, чем металлов, что объясняется гетерогенной структурой пластиков, в которой возможно наличие дефектов. На механические свойства армированных материалов влияют также условия эксплуатации. Высокой термостойкостью и способностью длительно работать при повышенных температурах обладают пластики на основе кварцевых, кремнеземных, асбестовых и угольных волокон, а также нитевидных кристаллов-оксидов, нитридов, карбидов некоторых металлов. [34]
Все более прочные позиции завоевывают пластмассы в автомобиле -, самолето - и судостроении. Расширяется производство и совершенствуется структура полимерных конструкционных материалов для машиностроения и приборостроения, электронной и вычислительной техники, радио - и телевизионной аппаратуры, строительства, тарного хозяйства и других отраслей. Например, в приборостроении выпускается свыше 90 / о продукции с применением полимерных материалов. На их основе создаются принципиально новые конструкции - аппараты из композитов и угольных волокон для освоения Мирового океана, воздушного и космического пространств. [35]
Возможными материалами бандажных колец могут быть титановые сплавы, применяемые для различных сборных конструкций. Использование титана, имеющего меньшую плотность, чем сталь, дает то преимущество, что бандажное кольцо будет под меньшим напряжением. Однако титан имеет слишком низкий модуль упругости, а высокопрочные сплавы его также склонны к коррозии под напряжением, как и высокопрочные стали. Проблемы, связанные со сборными конструкциями колец, состоят почти исключительно в получении посадочных подгонок, которые обеспечивали бы стабильность бандажного кольца в процессе службы и зазор от изгиба медных обмоток. Высокопрочные конструкции могут быть получены при использовании пластмассовой замазки, связывающей полосы из аустенитной стали или угольных волокон. Кольца с малым отношением толщины к диаметру, изготовленные из армированной угольным волокном пластмассы и напряженные для длительной службы при 103 МН / м2, будут лучше сопротивляться кольцевым напряжениям, чем стальные. Однако свойства угольных волокон анизотропны, поэтому была разработана техника намотки, позволяющая получить некоторую прочность в продольном направлении, а это неизбежно уменьшает прочность кольца. [36]
Конструкция большинства электротермических атомизаторов основана на использовании электрически нагреваемых графитовых трубок. В зависимости от размера и конструкции, способов защиты от окисления атмосферным кислородом атомизаторы делят на ограниченные, или полуограниченные и открытые. В ограниченных атомизаторах ( большинство коммерческих приборов, например серии HGA фирмы Перкин-Ельмер, с атомизатором длиной 2 8 см и диаметром 0 6 см) условия получения атомных паров в объеме измерительной кюветы контролируются лучше за счет более сложной конструкции атомизатора. В полуограниченных атомизаторах, каковыми являются миниатюрные печи и чаши без управляемого потока инертного газа, температура атомизатора, существенно превышает температуру газа в измерительном объеме. Полуограниченные системы почти не используют в аналитической практике. Открытые атомизаторы ( угольные волокна, металлические спирали) отличаются простотой конструкции, мощность электрического питания может быть невысока. [37]
Возможными материалами бандажных колец могут быть титановые сплавы, применяемые для различных сборных конструкций. Использование титана, имеющего меньшую плотность, чем сталь, дает то преимущество, что бандажное кольцо будет под меньшим напряжением. Однако титан имеет слишком низкий модуль упругости, а высокопрочные сплавы его также склонны к коррозии под напряжением, как и высокопрочные стали. Проблемы, связанные со сборными конструкциями колец, состоят почти исключительно в получении посадочных подгонок, которые обеспечивали бы стабильность бандажного кольца в процессе службы и зазор от изгиба медных обмоток. Высокопрочные конструкции могут быть получены при использовании пластмассовой замазки, связывающей полосы из аустенитной стали или угольных волокон. Кольца с малым отношением толщины к диаметру, изготовленные из армированной угольным волокном пластмассы и напряженные для длительной службы при 103 МН / м2, будут лучше сопротивляться кольцевым напряжениям, чем стальные. Однако свойства угольных волокон анизотропны, поэтому была разработана техника намотки, позволяющая получить некоторую прочность в продольном направлении, а это неизбежно уменьшает прочность кольца. [38]
Большая часть экспериментальной работы, выполненная в этом направлении, была проведена на стеклопластиках - эпоксидных или полиэфирных. Поскольку прочность стекла сама по себе зависит от времени ( как показано в разд. II), многие полагают, что длительная прочность стеклопластиков связана лишь с длительной прочностью стекла. В [34] показано, что разрушение композита под нагрузкой может произойти, даже если прочность волокна не зависит от времени. К сожалению, большая часть экспериментальной работы в [34] осуществлена на стеклопластиках, но даже в этом случае экспериментальные результаты показывают, что принятая там модель разрушения ( развиваемая здесь) справедлива. Кроме того, некоторые предварительные исследования по длительной прочности эпоксидных углепластиков показали, что этим материалам свойствен механизм задержки разрушения [33], хотя, по-видимому, угольные волокна и не подвержены статической усталости. Модель замедленного разрушения, которая ранее была опубликована в [34], будет рассмотрена ниже. [39]
Возможными материалами бандажных колец могут быть титановые сплавы, применяемые для различных сборных конструкций. Использование титана, имеющего меньшую плотность, чем сталь, дает то преимущество, что бандажное кольцо будет под меньшим напряжением. Однако титан имеет слишком низкий модуль упругости, а высокопрочные сплавы его также склонны к коррозии под напряжением, как и высокопрочные стали. Проблемы, связанные со сборными конструкциями колец, состоят почти исключительно в получении посадочных подгонок, которые обеспечивали бы стабильность бандажного кольца в процессе службы и зазор от изгиба медных обмоток. Высокопрочные конструкции могут быть получены при использовании пластмассовой замазки, связывающей полосы из аустенитной стали или угольных волокон. Кольца с малым отношением толщины к диаметру, изготовленные из армированной угольным волокном пластмассы и напряженные для длительной службы при 103 МН / м2, будут лучше сопротивляться кольцевым напряжениям, чем стальные. Однако свойства угольных волокон анизотропны, поэтому была разработана техника намотки, позволяющая получить некоторую прочность в продольном направлении, а это неизбежно уменьшает прочность кольца. [40]
Если в будущем потребуются генераторы большей мощности, будут разработаны другие конструкции. Наиболее многообещающими являются разработки, связанные с использованием сверхпроводимости, так как высокие магнитные поля и токи, которые связаны с этим, делают возможным уменьшить необходимость, интенсификации магнитных полей, получающихся при использовании железа. Это позволит увеличить мощность, сохраняя размеры и массу существующих установок. Но здесь возникает проблема материалов. Сверхпроводящие материалы для постоянного тока с подходящими электрическими свойствами уже имеются в нашем распоряжении, а сверхпроводящие материалы для переменного тока, вероятно, еще нет. Например, проектирование и сооружение полупроводникового свободного от железа ротора, обмотки которого будут противостоять очень большим силам, действующим на них, дело очень серьезное. Здесь требуется большая изобретательность в конструировании и полное понимание свойств алюминия и укрепляющего действия угольных волокон. [41]
Страницы: 1 2 3