ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Способы изготовления из "Пространственно-армированные композиционные материалы " Общие замечания. Нарушение сплошности и несущей способности пространственно-армированных композиционных материалов при повышенных (выше 250 °С) температурах вследствие сравнительно низкой теплостойкости матрицы ограничивает температурный диапазон их применения. Решение задачи упрочнения матрицы в целях приближения ее прочности при повышенных температурах к высокому температурному сопротивлению углеродных волокон привело к появлению углеродной (или графитовой) матрицы и композиционных материалов на ее основе. Создание нового класса высокотемпературных материалов, получивших название углерод-углеродных композиционных материалов, описано в работе [109] там же приведена библиография по этим материалам. Первоначально со.зданные углерод-углеродные композиционные материалы основывались на двухнаправленном армировании. Они обладали лучшей прочностью в плоскостях армирования по сравнению с монолитным поликристаллическим графитом, но уступали по прочности, нормальной к плоскости армирования. Переход к пространственно-армированным материалам устраняет эту проблему [108, 114, 123]. Пространственное армирование резко повышает сопротивление этих материалов к действию нестационарных температурных напряжений и абляционную стойкость. Разработке и созданию пространственно-армированных материалов на основе углеродной матрицы уделяется большое внимание [106, 107]. [c.167] Технология производства этих материалов изучена мало и базируется на опыте создания трехмерноармирован-ных материалов на основе полимерной матрицы [92, 109, 111]. Суть процесса изготовления композиционных материалов класса углерод-углерод состоит а со.здании армирующего каркаса, введении в каркас матрицы с последующим уплотнением, карбонизацией и графитизацией [109]. [c.167] Первый технологический этап, включающий выбор схемы армирования и создания армирующего каркаса, базируется на опыте, накопленном при производстве материалов с полимерной матрицей. При этом выбор волокон зависит от области применения, стабильности их свойств при термообработке и от возможности получения волокон в виде, пригодном для производства заданной пространственной схемы армирования материала [109]. [c.167] Характерные свойства основных типов графитовых нитей, используемых в- производстве многонаправленных композиционных материалов, приведены в табл. 6.1. Для получения высоких механических свойств материала обычно применяют высокопрочные и высокомодульные волокна в случае обеспечения более низкой теплопроводности можно использовать низкомодульные волокна. Высокомодульные волокна обусловливают высокую теплопроводность, плотность и наиболее низкое температурное расширение. Выбор самого подходящего типа волокон в каждом конкретном случае следует рассматривать как самостоятельную задачу проектирования [109]. [c.167] Армирующие каркасы. Одной из главных задач при создании многонаправленных каркасов является укладка армирующих волокон выбранного типа и объема в направлениях, предусмотренных расчетом. Реальный объем волокон в каркасе всегда значительно ниже расчетного. Обусловлено это тем, что нити не имеют правильной формы поперечного сечения, принятой при расчете, и элементарные волокна немонолитны. [c.167] Метод прошивки тканей позволяет получать более высокие плотность каркаса и общее содержание волокон (табл. 6.2). Данные получены на заготовках, изготовленных из одной и той же марки высокомодульной графитовой нити. [c.169] Рассмотренные типы исходных материалов используют для формирования углеродной матрицы в армирующем каркасе методом жидкофазного насыщения. Сущность его сводится к следующему. Армирующий каркас пропитывают в вакууме термореактивной смолой или расплавом каменноугольного или нефтяного пека. [c.170] В некоторых случаях в целях заполнения всех пор в каркасе в процессе пропитки создается давление. Далее происходит отверждение и термообработка до завершения процесса отверждения. [c.171] Детали, пропитанные пеком, не отверждаются, а подвергаются карбонизации в атмосфере азота. Карбонизацию насыщенных смолой или пеком армирующих каркасов проводят при 650—1100°С с заданной и контролируемой скоростью нагрева [109]. Следующим этапом в формировании углеродной матрицы является гра-фитизация, проводимая обычно в индукционной печи при 2600—2750 °С [110, 114]. Скорость нагрева для каждого цикла, определяется размерами и формой армирующего каркаса (заготовки). Все этапы неоднократно повторяются до получения материала необходимой плотности при наличии минимальной пористости. [c.171] Вернуться к основной статье