Межвузовский тематический

Жесткие армирующие волокна воспринимают основные напряжения, возникающие в композиции при нагружении, придавая ей прочность и жесткость в направлении ориентации волокон. Податливая металлическая матрица, заполняющая межволоконное пространство, осуществляет передачу напряжений отдельным волокнам за счет касательных напряжений, действующих вдоль границы раздела волокно—матрица. Для металлической проволоки характерно повышенное удлинение при разрыве (2—5%) по сравнению

Описанный выше метод может обеспечить получение заготовки с хаотичным расположением волокон. Для получения заготовок с полностью или частично ориентированным расположением волокон наиболее эффективным является метод шликерного литья. В полость формы укладываются ориентированные определенным образом ор-тотропные или изотропные заготовки (маты) из дискретных волокон или нитевидных кристаллов. Затем маты пропитываются шликером, содержащим порошкообразный матричный материал и связующие нужной консистенции. В одном из вариантов этого метода на дне формы устанавливается пористая диафрагма, шликер подается в верхнюю часть формы и отсасывается из нижней части, заполняя при этом частицами матричного вещества межволоконное пространство. Метод шликерного литья используют при изготовлении композиционных материалов, армированных непрерывными волокнами. Схема получения заготовки представлена на рис. 66.

При получении волокнистых композиционных материалов с использованием энергии взрыва применяют схему продольного распространения фронта детонации. При этом металл матрицы, заполняющий межволоконное пространство, приходит в соприкосновение с нижним слоем металла и соединяется с ним. Волокна в зоне сварки иногда теряют устойчивость и приобретают волнообразную форму; чаще всего это явление наблюдается тогда, когда отношение толщины листа материала матрицы к диаметру армирующего волокна меньше единицы. Образовавшиеся гофры можно удалить путем небольшой подкатки полученного листового композиционного материала. Режимы подкатки (температура, степень обжатия) выбирают в зависимости от состава материала. Э. С. Атро-щенко и др. было показано, что при использовании в качестве упрочнителя металлических волокон прокатку можно проводить как в продольном, так и в поперечном относительно волокон направлении со степенями обжатия до 10—15% за один проход.

Принципиальная схема изготовления композиционных материалов состоит в нанесении тем или иным способом на волокна слоя материала, заполняющего межволоконное пространство и составляющего собственно матрицу. В зависимости от способа нанесения может потребоваться дополнительная операция уплотнения материала прессованием или спеканием (например, при изготовлении композиций методом плазменного напыления).

Совмещение волокнистого наполнителя со связующим производится различными способами: нанесением раствора или расплава связующего на поверхность волокнистого наполнителя при прохождении его через жидкое связующее или с помощью вращающегося ролика, погруженного в связующее; напылением жидкого связующего; пропиткой под вакуумом или давлением армирующего наполнителя, имеющего форму изделия и заключенного в герметичную полость; напылением на поверхность ленты или ткани порошка связующего с последующей пропиткой расплавом полимера при прокатке между горячими роликами и др. Для улучшения проникновения связующего в межволоконное пространство применяют принудительную пропитку, например, с помощью отжимных роликов или ультразвука.

Термопластичные смолы, используемые для получения препрегоа и листов для холодного штампования. Как и для литьевых термопластов, при получении препрегов и листов для холодного штампования важно, чтобы связующее могло приникать в межволоконное пространство пучков углеродных волокон. С этой точки зрения наиболее подходящими являются полимеры с низкой вязкостью, такие, как найлон, полиэтилен-терефталат, полифениленсульфид и т. д. При высокой вязкости полимеров можно получать армированные пластики "мокрым" методом, используя соответствующие растворители. Пластики на основе углеродных волокон еще находятся в стадии разработки, а для получения термопластов, армированных стекловолокнами, применяются найлон 6, полипропилен, полиэтилентерефталат, поливинилхлорид и другие полимеры. При использовании углеродных волокон физические свойства полимерной матрицы играют большую роль. В настоящее время изучается возможность использования для получения углепластиков не только найлона, но и полифениленсульфида, полиамидоимида, полиэфиркетонов и других термостойких полимеров. Как и для материалов, получаемых методом литья, для рассматриваемых материалов наиболее важными характеристиками являются теплостойкость, ударная вязкость, атмосферостойкость, хемостойкость, способность к последующей обработке (склеивание, окраска, металлизация, типографская печать) и другие характеристики.

Для алюминия, армированного углеродными волокнами, эффективный метод — формование изделий из полуфабрикатов, полученных металлизацией в расплаве, или из слоистых материалов на основе "сырых листов" и алюминиевой фольги. При жидкофазном горячем прессовании таких слоистых полуфабрикатов, заключенных в вакуумиро-ванную оболочку, жидкая металлическая матрица легко проникает в межволоконное пространство, образуя армированный металлокомпозит.

Борные волокна имеют плотность 2,63 г/см3, прочность при растяжении 4300 МПа и модуль упругости 380 ГПа; по сравнению с углеродными волокнами они обладают преимуществами благодаря сочетанию высоких прочностных и упругих свойств. Механические характеристики борных волокон практически совпадают с аналогичными характеристиками углеродных волокон. Следует отметить, что диаметр борных и углеродных волокон существенно различается. Это необходимо иметь в виду при оценке их работоспособности в составе армированного материала в условиях различного напряженного состояния. Борные волокна обычно имеют диаметр 100 мкм; выпускаются также борные волокна диаметром 140 и 200 мкм. По сравнению с углеродными волокнами, диаметр которых составляет 5—6 мкм, площадь поперечного сечения борных волокон на 2—3 порядка выше. При производстве борных волокон химическим осаждением на сердечник из вольфрамовой проволоки или на углеродное волокно [7] увеличение диаметра борных волокон приводит к повышению производительности технологического процесса их производства. Больший диаметр волокон дает следующие преимущества: 1) простоту в обращении; 2) хорошее проникновение матрицы в межволоконное пространство вследствие малой удельной внешней поверхности; 3) высокое сопротивление потере устойчивости при сжатии.

волокон связующим. Обычно полимерные связующие хорошо смачивают поверхность армирующих волокон; при использовании металлических связующих проблема смачиваемости приобретает особое значение. И борные, и углеродные волокна плохо смачиваются расплавами металлов и сплавов. Поэтому, для того чтобы металлическое связующее достаточно хорошо проникало в межволоконное пространство, необходимо проводить специальную обработку поверхности волокон. Однако такая обработка элементарных волокон в пучке затруднена контактом волокон друг с другом; это обстоятельство характерно для углеродных армирующих материалов, состоящих из большого числа элементарных волокон. Следует отметить, что вещества, нанесенные на поверхность тонких волокон, оказывают заметное влияние на свойства матрицы. Так, при нанесении поверхностного слоя толщиной 0,5 мкм на волокна диаметром 5 мкм площадь поперечного сечения поверхностного слоя составляет 44% площади поперечного сечения волокон. Это приводит к заметному изменению механических и физических свойств матрицы. Площадь поперечного сечения поверхностного слоя такой же толщины, нанесенного на борные волокна диаметром 100 мкм, составляет всего лишь 2% площади поперечного сечения волокон и его влияние на свойства матрицы менее значительно.

Металлокомпозиты, армированные волокнами из оксида алюминия, в основном получают литьевыми методами. Так как волокна из оксида алюминия плохо смачиваются расплавами металлов, то для проникновения расплавленного металла в межволоконное пространство его вводят в литейную форму вместе с волокнами под давлением; для улучшения

Термопластичные смолы, используемые для получения препрегоа и листов для холодного штампования. Как и для литьевых термопластов, при получении препрегов и листов для холодного штампования важно, чтобы связующее могло приникать в межволоконное пространство пучков углеродных волокон. С этой точки зрения наиболее подходящими являются полимеры с низкой вязкостью, такие, как найлон, полиэтилентерефталат, полифениленсульфид и т. д. При высокой вязкости полимеров можно получать армированные пластики "мокрым" методом, используя соответствующие растворители. Пластики на основе углеродных волокон еще находятся в стадии разработки, а для получения термопластов, армированных стекловолокнами, применяются найлон 6, полипропилен, полиэтилентерефталат, поливинилхлорид и другие полимеры. При использовании углеродных волокон физические свойства полимерной матрицы играют большую роль. В настоящее время изучается возможность использования для получения углепластиков не только найлона, но и полифениленсульфида, полиамидоимида, полиэфиркетонов и других термостойких полимеров. Как и для материалов, получаемых методом литья, для рассматриваемых материалов наиболее важными характеристиками являются теплостойкость, ударная вязкость, атмосферостойкость, хемостойкость, способность к последующей обработке (склеивание, окраска, металлизация, типографская печать) и другие характеристики.

89.Бодунова М. Б., Водопьянов В. И., Хесин Ю. Д., Щеглов Н. Н. II Металловедение и прочность материалов: Межвузовский тематический сборник. Волгоград: Б.И., 1979, вып. X, с. 18-25.

14. Бухарин Н. А., Дубовик В. А., Лукинский В. С. Об определении нагруженное™ трансмиссии трехосных автомобилей. — В кн.: Повышение надежности и увеличение ресурса автомобилей, агрегатов и деталей". Межвузовский тематический сборник научных трудов, № 1 (125), Л.: ЛИСИ, 1977, с. 100—109.

58. Лукинский В. С., Зайцев Е. И., Ширяев М. Д. Вывод формулы для расчета элементов трансмиссии, нагруженных на разных передачах. — В кн.: Повышение надежности и эффективности использования автомобилей. Межвузовский тематический сборник научных трудов. Л.: ЛИСИ, 1981, с. 94—101.

МЕЖВУЗОВСКИЙ ТЕМАТИЧЕСКИЙ СБОРНИК ТРУДОВ/ЛИСИ. 1990

МЕЖВУЗОВСКИЙ ТЕМАТИЧЕСКИЙ СБОРНИК ТРУДОВ/ЛИСИ. 1990

... ,, ИССЛЕДОВАНИЯ ПО МЕХАНИКЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИИ И МАТЕРИАЛОВ МЕЖВУЗОВСКИЙ ТЕМАТИЧЕСКИЙ СБОРНИК ТРУДОВ/ЛИСИ. .1990

МЕЖВУЗОВСКИЙ ТЕМАТИЧЕСКИЙ СБОРНИК ТРУДОВ/ЛИСИ. 1990

МЕЖВУЗОВСКИЙ ТЕМАТИЧЕСКИЙ СБОРНИК ТРУДОВ/ЛИСИ. 1990

МЕЖВУЗОВСКИЙ ТЕМАТИЧЕСКИЙ СБОРНИК ТРУДОВ/ЛИСИ. 1990

«МЕЖВУЗОВСКИЙ ТЕМАТИЧЕСКИЙ СБОРНИК ТРУДОВ/ЛИСИ. 1990

МЕЖВУЗОВСКИЙ ТЕМАТИЧЕСКИЙ СБОРНИК ТРУДОВ/ЛИСИ. 1990