» » Наполнители композитных материалов

Наполнители композитных материалов

30 ноября 2013, 13:43
Наполнители композитных материалов
Типичными наполнителями КМ являются бесщелочные стеклянные волокна. Для космических конструкций применяются также волокна из более тугоплавких материалов — окиси кремния (SiO и SiО2) — волокно «рефразил», окиси алюминия (А1203), кремнекислого алюминия — «файберфракс» и др.

Для сочетания высокой прочности и жесткости в качестве КМ нередко применяются борные и угольные волокна.

Бор — легкий химический элемент о = 2—2,34 г/см3), отличающийся высокой температурой плавления (>2000°С) и очень высоким модулем упругости (f = 420 ГПа). Хотя компактный бор очень хрупок при нормальных температурах, при очень высоких температурах он пластифицируется еще в твердом состоянии. Тонкие волокна бора достаточно эластичны и высокопрочны (o=2500 + 2800 МПа).

Задача получения очень тонких волокон бора пока, по-видимому, еще не решена. В основном используются борные волокна диаметром около 0,1 мм, получаемые путем разложения газообразных соединений, например хлорида бора в водородной атмосфере, и осаждения его на тончайших вольфрамовых нитях (диаметром около 10 мкм).

Угольные волокна получают термическим разложением вискозных, акрилнитриновых и других полимерных волокон при 1600—3000° С. Они более легки и более дешевы, чем борные волокна, а по прочности и жесткости примерно равноценны им (ав = = 1500-5-2500 МПа, f=300-^500 ГПа). Прочность очень тонких угольных волокон — «усов» — достигает 21000 МПа.

Применяются также высокопрочные стальные и. бериллиевые, тугоплавкие ниобиевые, молибденовые, вольфрамовые проволоки и волокна, усы сапфира (А1203), карбида кремния (SiC), графита и др. Их прочность при растяжении порядка 7000—21000 МПа, а у отдельных образцов еще выше.

Самые легкие, прочные и жесткие конструкции готовятся на основе этих материалов. Так, спускаемый лунный модуль был изготовлен из сапфировых усов, сцементированных полимерной связкой.

Материал матрицы должен прочно связывать частицы наполнителя и равномерно распределять по ним нагрузку. Напряжения в менее прочном материале матрицы целесообразно иметь на более низком уровне, чем в основном несущем элементе композиции—наполнителе. Для этого матрица должна отличаться меньшим модулем упругости и быть более пластичной, чем наполнитель.

Применяются полимерные и металлические матрицы. Первые более технологичны, но обычно менее теплостойки, чем вторые.

Расскажите друзьям!
Заметили ошибку в тексте? Выделите её, нажмите Ctrl+Enter и мы всё исправим!
Смотрите также

Добавить комментарий