Волокнистые композиционные

Волокнистые композиции состоят из матрицы, содержащей упрочняющие одномерные элементы в форме волокон (проволоки), нитевидных кристаллов и др. Слоистыми композициями называются системы, состоящие из набора чередующихся двухмерных армирующих компонентов в виде листовых, пластинчатых и фольговых материалов, жестко связанных между собой по всей поверхности. К другой группе по структурным признакам относятся дисперсноупрочненные материалы, содержащие равномерно распределенные в объеме матрицы ультрадисперсные нуль-мерные частицы, не взаимодействующие активно с матрицей и не растворяющиеся в ней [57—59].

При высоких температурах, в этих материалах важное значение имеет форма зерна, т. е. отношение его длины / к диаметру d. Р. Фрэзер и Д. Эванс предложили рассматривать дисперсноупрочненные материалы, как волокнистые композиции, в которых зерна, упрочненные дисперсными частицами, выполняют функцию волокон, а роль границ и прилегающих к ним областей сводится к передаче напряжений от волокна к волокну. В этом случае высокотемпературная прочность может быть повышена путем увеличения площади границ, расположенных в направлении действующих напряжений, путем увеличения отношения lid.

Для создания крупных магнитных систем, таких как Wisconsin Superconductive Energy Storage Magnet [1, 2], требуется значительное количество материала для высоконагруженных элементов конструкции с низкой теплопроводностью, работающих на сжатие. Балки, несущие сжимающую нагрузку в этом магните, работают в интервале температур от 1,8 К до комнатной. Основные затраты на охлаждение обусловлены потерей тепла через эти балки. Поэтому их теплопроводность желательно свести к минимуму. В качестве конструкционного материала логично выбрать волокнистые композиции на полимерной основе, поскольку они имеют низкое отношение теплопроводности к прочности [3]. Ввиду необходимости большого количества материала (1600 т) он должен быть доступным и дешевым. Это означает, что будут использованы композиционные материалы, выпускаемые промышленностью. Свойства при низких температурах материалов на полимерной основе лабораторного изготовления лучше свойств изделий, полученных в промышленных условиях, поскольку технология изготовления значительно влияет на прочность композитов. Целью настоящего исследования является получение характеристик промышленных композиционных материалов, в частности для сверхпроводящих магнитов.

Испытывали композиционные материалы с матрицами из полиэфирной, поливиниловой и эпоксидной смол, упрочненных стекловолокном и стеклотканью. С одной стороны, однонаправленные волокнистые композиции обладают повышенными прочностными свойствами на сжатие, с другой стороны, что нежелательно, — повышенной теплопроводностью. Для грубой оценки влияния способа армирования сравнивают отношение предела прочности на сжатие к теплопроводности [3].

Волокнистые композиции — ярко выраженный анизотропный материал, механические свойства которого самым существенным образом зависят от угла ориентации

В последние годы отчетливо проявляется тенденция к использованию в технике химически неоднородных материалов. К ним относятся стали и сплавы с различными покрытиями, многослойные и волокнистые композиции, связи различных материалов. Химическая неоднородность может

Одним из способов разделения композиционных материалов на три класса — с дисперсными частицами, короткими и непрерывными волокнами — является отношение наибольшего и наименьшего размеров частиц наполнителя — его характеристического отношения. Композиции с дисперсными наполнителями представляют собой один из крайних случаев, когда характеристическое отношение равно единице, тогда как волокнистые композиции с непрерывными волокнами — другой крайний случай, когда характеристическое отношение равно бесконечности. Между этими предельными системами и находятся композиции с короткими „* волокнами, для которых характеристи- -«-ческое отношение (отношение длины к диаметру) обычно лежит в интервале от 10 до 1000. Потенциальный уси- -*. ливающий эффект этих трех типов р ~^_

Однонаправленные волокнистые композиции ........... 269

Прочность волокнистых композиций Однонаправленные волокнистые композиции

Волокнистые композиции с непрерывными ориентированными волокнами практически получаются только методом намотки. При формовании изделий другими методами, такими как прессование или литье под давлением, можно использовать только короткие волокна. Даже если все волокна при этом ориентированы

Однонаправленные волокнистые композиции обладают повышенной прочностью только в одном направлении. Хаотическое распределение волокон в плоскости или создание многослойных композиций, в которых волокна в различных слоях имеют различную ориентацию, приводит к получению композиций практически изотропных в одной плоскости, т. е. с максимальной прочностью в любом направлении в этой плоскости. Если волокна распределить в трех направлениях, высокая прочность может быть достигнута во всех направлениях. Однако прочность изотропных в плоскости или объеме композиций всегда меньше продольной прочности однонаправленных композиций, хотя эта разница и несколько меньше, чем для модуля упругости.

«Металлургия», 1966. 304 с. с ил. Волокнистые композиционные материалы. Пер. с англ. М., «Мир», 1967.

12. Волокнистые композиционные материалы. Пер. с англ, под ред. С. 3. Бокштгйна. М., «Мир», 1967.

резки, гибки и правки изделий из арматурной стали. А.с., снабжённые вращающимися ножами, ножами гильотинного типа, дисковыми пилами или автогенными горелками, служат для резки стержней диам. от 14 до 70 мм. Гибочные А.с. позволяют изгибать и править арматурные стержни диам. до 90 мм. АРМИРОВАНИЕ (от лат. armo - вооружаю, укрепляю) - усиление материала или конструкции элементами (арматурой) из др. более прочного материала. Широко применяется при изготовлении железобетонных и каменных конструкций, изделий из стекла, пластмасс, керамики, гипса и др. Получили распространение волокнистые композиционные материалы, армированные высокопрочными непрерывными волокнами. АРМИРОВАННАЯ НИТЬ - текст, кручёная нить, состоящая из серцевид-ной, т.н. каркасной, нити, обвитой

АРМИРОВАНИЕ (от лат. агто — вооружаю, снабжаю) — усиление материала или конструкции др. материалом. Применяется при изготовлении ж.-б. и кам. конструкций (см. Армокаменные конструкции, Армоцементные -конструкции, Железобетонные конструкции и изделия), изделий из стекла, пластмасс, керамики, гипса и др. В технике получили распространение волокнистые композиционные материалы, армированные высокопрочными непрерывными волокнами.

Исследование эксплуатационных характеристик теплозащитных материалов должно включать исследование сопротивления тепловым потоком. Одновременное изучение этих двух характеристик требует решения методических задач, а также создания специального испытательного оборудования. В качестве теплозащитных материалов наиболее широкое применение нашли волокнистые композиционные материалы, созданные на основе теплостойких волокон и синтетических смол.

Стержни ферм представляют собой идеальные элементы для изготовления из волокнистых композиционных материалов. В связи с тем, что высокопрочные волокнистые композиционные

Рассеяние волн в композиционных материалах нуждается в дальнейших исследованиях. Распространение модели Муна и Моу на волокнистые композиционные материалы можно осуществить, используя работу Моу и Пао [119], в которой рассмотрена динамика цилиндрического включения, содержащегося в упругой матрице. Если относительное объемное содержание волокон превышает 10%, необходимо учитывать многократное рассеяние, что и было сделано Моком, Чоу и Германсом. В работах Сви [169, 170] построена эквивалентная вязкоупругая модель, описывающая рассеяние волн, связанное с наличием пор в слоистом композиционном материале.

46. Sutton W. H., Chorne J., Fiber Composite Materials, ASM, Metals Park, Ohio, 1964; русский перевод: в сб. «Волокнистые композиционные материалы», «Мир», М., 1967, стр. 207.

Волокнистые композиционные материалы могут быть использованы непосредственно в деталях контейнера в форме панелей, как правило, рифленых. Некоторые компании используют стекло-пластиковые панели для внутренней отделки самолетов вместо фанеры. Отмечается, что при этом экономится масса и увеличивается срок службы. Вместе с тем такая замена приводит к удорожанию отделочного материала.

I. Волокнистые композиционные материалы............ 261

Композиционные материалы, используемые в строительстве, могут быть разделены на три типа: 1) волокнистые композиционные материалы, в которых волокна распределены внутри непрерывной матрицы; 2) слоистые композиционные материалы, в которых слои из различных материалов непосредственно связаны между собой либо пропитаны связующим материалом; 3) упрочненные частицами композиционные материалы, в которых частицы распределены внутри непрерывной матрицы.