Cтраница 1
Углерод-углеродные композиты на основе углеродных волокон и карбонизованной полимерной матрицы применяют также в машиностроении. Для получения таких материалов предпочтительны жидкие резолы ( сухой остаток 75 - 85 %), но могут быть использованы и композиции на основе новолака и ГМТА. Для повышения качества пропитки используют вакуум и / или повышенное давление. [1]
Углерод-углеродные композиты обладают высокой радиационной стойкостью. Поскольку они по своим прочностным характеристикам превосходят все известные марки реакторных графитов, представляется перспективным их применение для узлов активной зоны высокотемпературных газоохлаждаемых реакторов. Их применение позволяет значительно повысить надежность работы реактора. [2]
Углерод-углеродные композиты широко используют в медицине для изготовления армирующих пластинок для соединения костей при переломах, изготовления сердечных клапанов, имплантации зубов. Эти материалы характеризуются биосовместимостью с тканями человека, прочностью, гибкостью, легкостью. Они отлично приживаются, не давая нежелательных реакций. Например, стержни тазобедренных суставов из УУКМ, разработанные в Германии, обладают высокой усталостной прочностью и заданной деформацией. Французская фирма СЕМ выпускает композиты сложного состава: УУКМ керамика ( био-карб) сочетающие биологические свойства углерода, биомеханические и трибологические свойства керамики для изготовления зубных протезов. [3]
Углерод-углеродные композиты представляют собой следующий шаг в создании температуростойких композитов по сравнению с углепластиками. [4]
Наиболее высококачественные углерод-углеродные композиты, в частности используемые для защиты носовых кромок космических аппаратов многократного использования [188], получают на основе трехмерных тканых структур из высокомодульных углеродных волокон. Такие структуры, исключающие перегиб волокна при ткачестве, были получены на специальном программном ткацком станке фирмы Hitco и имели форму блока или полого цилиндра. В работе [187] исследовалось влияние условий карбонизации и графитации, аналогичных применяемым при получении углерод-углеродных композитов, на изменение структуры различных типов смол и углеродных волокон марки Торнел. Приведенные ниже данные о структуре смол, графити-рованных в течение 10 час. [5]
Основные методы получения углерод-углеродного композита включают высокотемпературную обработку углепластиков и нанесение на углеродный волокнистый наполнитель пироутлерода, образующегося при разложении углеводородов. Существуют жидкофазный, газофазный и комбинированный способы получения УУКМ. [6]
Первые стадии производства углерод-углеродного композита аналогичны изготовлению композита с полимерной матрицей. Углеродные волокна пропитывают фенолформальдегидной смолой, т.е. термореактивной смолой. Затем соответствующим образом собранные и пропитанные смолой волокна нагревают в инертной атмосфере. При этом происходит пиролиз смолы ( обугливание, аналогичное процессу превращения дерева в древесный уголь) и остается углерод. Полученный композит снова под давлением пропитывают смолой и подвергают пиролизу. В результате многократного повторения процесса образуется прочный материал с минимальным числом внутренних пустот. [7]
Наиболее перспективным видом армирования углерод-углеродных композитов конструкционного назначения является многонаправленное, пространственное армирование, когда армирующие компоненты располагаются в трех, четырех и более направлениях. [8]
На основе углеродных волокон делают самый теплостойкий углерод-углеродный композит ( УУКМ), в котором матрицей, склеивающей углеродные волокна, служит практически чистый углерод. [9]
В ряде работ [204-208] исследованы конкретные условия получения углерод-углеродных композитов методом последовательной пропитки и карбонизации. [10]
Изделия из однонаправленно -, перекрестно - и хаотически армированных углерод-углеродных композитов получают карбонизацией углепластиков при температуре около 1000 С или уплотнением пористой углеродной матрицы с помощью повторяющихся процессов пропитки волокон термореактивными смолами с последующей карбонизацией. [11]
Особенности микромеханики при разрушении волокон к матрицы в углерод-углеродных композитах существенно отличаются от соответствующих характеристик углепластиков с полимерной матрицей, так как в первом случае удлинение матрицы до разрушения, как правило, меньше, чем удлинение волокна. В связи с этим разрушение матрицы наступает до полного нагружения волокна. Тем не менее, физико-механические показатели углерод-углеродных композитов достаточно высоки. [12]
К перспективным следует отнести и композиционные жаропрочные материалы на основе керамики, а также углерод-углеродные композиты. Реализация этих материалов в конструкции деталей ГТД требует разработки надежных способов защиты от окисления и специального проектирования лопаток, учитывающих резко выраженную анизотропию свойств этих материалов. [13]
Из всех материалов, предназначенных для работы при высоких температурах, наивысшую температурную стойкость имеют углерод-углеродные композиты ( УУК), представляющие собой углеродо-графитовую матрицу, армированную графитовыми волокнами. [14]
В авиакосмической промышленности широко используют композиционные материалы, такие как стекло - и углепластик, а также углерод-углеродные композиты, которые, в свою очередь, могут выступать в качестве обшивок сэндвичевых или сотовых структур, усиленных металлическими или неметаллическими сотами, пластическими пенообразными материалами, бальзой и т.п. Некоторые структуры могут иметь слои из резины, пробки и абляционных материалов. Получили распространение также полностью металлические соты, в которых обшивка соединена с ячейками с помощью клея или сварки с припоем. В самолетах применяют силовые элементы ( стрингеры), соединенные с металлической обшивкой с помощью клея и заклепок. [15]