ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
поверхностное натяжение составляет 5,0Т0"
5
Дж/м
2
, тогда как для углеродных
волокон оно находится в интервале (2,7...5,8)Т0~
5
Дж/м
2
, а для борных равно
2,0-10"
5
Дж/м
2
. Поверхностную энергию волокон повышают различными
методами обработки их поверхности: травлением, окислением, вискеризацией.
Например, после травления борных волокон в азотной кислоте их критическое
поверхностное натяжение достигает сотен джоулей на квадратный метр.
На рис. 6.1 видно, что благодаря травлению поверхностное натяжение борного
Рис. 6.1. Зависимость параметра то£ боропластика от критического натяжения борных
волокон
По сравнению с другими полимерами, применяемыми в качестве матриц
КМ, эпоксидные обладают более высокими механическими свойствами в
интервале от-60 до 180 °С, что обеспечивает КМ более высокие механические
характеристики при сжатии и сдвиге. Эпоксидные матрицы отверждаются при
сравнительно невысоких температурах с небольшой усадкой, позволяющей
изготавливать из КМ на их основе крупногабаритные детали. При этом не
требуется больших давлений, что особенно важно при использовании для
армирования высокопрочных хрупких волокон, так как уменьшается
вероятность их повреждения.
Эпоксидные матрицы уступают феноло-формальдегидным и особенно
полиамидным в теплостойкости.
Одним из способов улучшения свойств КМ является увеличение
жесткости матрицы с помощью введения в их структуру ионов металлов,
которые усиливают взаимосвязь между полимерными молекулами. Как видно
из табл. 6.1, введение в матрицу 15 % Ва
2+
или Ni
2+
повышает модуль упругости
при изгибе полиметиленфенольной матрицы соответственно на 25 и 50 %.
При этом предел прочности при изгибе матрицы, армированной стеклянным
волокном, возрастает более чем в 14 раз, а матрицы, армированной углеродным
34
2. ДИСПЕРСНО-УПРОЧНЕННЫЕ КОНСТРУКЦИОННЫЕ
МАТЕРИАЛЫ.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
Цель работы: изучение структуры и состава дисперсно-упрочненных КМ.
Задание: изучить строение, виды и свойства дисперсно-упрочненных КМ.
В дисперсно-упрочненных КМ наполнителями служат дисперсные
частицы тугоплавких фаз-оксидов, баридов, карбидов (Al
2
O
z
,Si0
2
,BN,SiC и
др.). К достоинствам тугоплавких соединений относятся высокое значение
модуля упругости, низкая плотность, пассивность к взаимодействию с
материалами матриц, а таких как окислы алюминия и кремния - большая
распространенность в природе и невысокая стоимость образующих их
элементов.
Дисперсно-упрочненные КМ в основном получают порошковой
технологией, но существуют и другие способы, например, метод
непосредственного введения наполнителей в жидкий металл или сплав перед
разливкой. В последнем случае для очистки от жировых и других загрязнений,
улучшения смачиваемости частиц жидким металлом и равномерного
распределения их в матрице применяют ультразвуковую обработку жидкого
расплава.
В дисперсно-упрочненных КМ основную нагрузку воспринимает
матрица, а дисперсные частицы упрочнителя оказывают сопротивление
движению дислокаций при нагружении металла, мешают развитию
пластической деформации. Чем больше это сопротивление, тем выше
прочность. Прочность зависит также от дислокационной структуры,
формирующейся в процессе пластической деформации при изготовлении
изделий из КМ. Кроме того, дисперсные частицы наполнителя оказывают
«косвенное» упрочняющее действие, способствующее образованию структуры
с большей степенью неравномерности зерен (волокнистой). Такая структура
формируется при сочетании пластической деформации и отжигов. При этом
дисперсное включение частично или полностью препятствует
рекристаллизационным процессам.
Уровень прочности зависит от объемного содержания упрочняющей
фазы, равномерности ее распределения, степени дисперсности и расстояния
между частицами. Согласно формуле Орована, сопротивление сдвигу
увеличивается с уменьшением расстояния между частицами:
11
волокна увеличивается и параметр
об увеличении прочности связи между волокнами и матрицей.
резко возрастает. Это свидетельствует
где
- модуль сдвига;
- межатомное расстояние;
- расстояние между
частицами.
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 9
- 10
- 11
- 12
- 13
- …
- следующая ›
- последняя »
