Волокна углеродные — Исходные материалы

Армированные волокнами материалы на основе полимерных или металлических матриц используются в производстве самых разнообразных изделий. Армированные пластики существенно отличаются по своим свойствам от материалов на основе металлической матрицы. Свойства материалов, армированных волокнами, сильно зависят от методов их получения и переработки. Поэтому условия получения материалов и изделий должны быть известны специалистам, занимающимся созданием и применением армированных материалов. В данной главе рассмотрены вопросы получения и переработки углепластиков. Свойства изделий из углепластиков определяются типом используемого углеродного волокна, типом полимерной матрицы и методом получения материала. Поэтому в каждом конкретном случае необходимо выбирать наиболее подходящие условия производства изделий из. углепластиков. После их изготовления иногда бывает Необходимо проводить дополнительную обработку (сверление отверстий, внешнюю отделку и т.д.). Для изготовления углепластиков требуются не только высококачественные исходные материалы, но и эффективные методы их получения и переработки. [c.51]

Существуют два основных типа исходных материалов для углеродных волокон химические волокна — вискозные или полиакрилонитрильные (ПАН) и углеродные пеки. [c.17]

Волокна на основе целлюлозы — важнейшее исходное сырье для получения углеродных волокон и волокнистых материалов. Среди них наиболее часто применяются волокна из регенерированной целлюлозы, полученные в результате растворения натуральной целлюлозы, очистки раствора от примесей и последующего изготовления непрерывного волокна. [c.151]

Углеродные волокна формируются из трех различных ис ходных материалов вискозы, акриловых сополимеров и мезо фазной смолы. Исходным материалом для формирования угле-родо-графитовой матрицы таких композитов служат угольны деготь и нефтяные смолы, некоторые синтетические смолы или углерод, химически осажденный из паровой фазы. Исходные материалы не оптимизированы по своему составу. В процессе карбонизации угольного дегтя и нефтяных смол (при каталитическом крекинге сырой нефти) происходит образование некоторых упорядоченных фаз, оказывающих влияние на механические свойства композита. Большинство синтетических смол после карбонизации превращаются в хрупкий стекловидный углерод. Углерод, полученный химическим осаждением из паровой фазы, может суш.ествовать в нескольких морфологических модификациях (аморфной, столбчатой или пластинчатой), и конкретный вид морфологии матрицы определяется в основном условиями проведения эксперимента. [c.322]

Японской фирмой Норитаке разработан новый высокопрочный композит с керамической матрицей, армированный углеродными волокнами Материал обладает высокой ударной вязкостью, которая в 6 раз выше ударной вязкости традиционных керамических материалов и не ухудшается в интервале температур до 1200 °С. Его изготовляют методом фила-ментарной намотки, применяя в качестве исходного связующего суспензию из нитрида кремния или муллита. После сущки заготовку спекают при 1700 °С методом горячего прессования под давлением 35 МПа. Для получения материала с высокими характеристиками по прочности на разрыв и вязкости разрущения, содержание углеродных волокон в материале должно составлять от 30 до 45 %. Такой материал имеет вязкость разрущения 29 МПа и прочность при изгибе 690 МПа в случае использования в качестве матрицы нитрида кремния, и 18 и 610 МПа соответственно в случае использования муллита. [c.240]

Более подробные сведения о влиянии структуры армирования на формирование упругих свойств материалов содержатся в табл. 6.6. Было исследовано два вида структур [28] — ортогонально-армированная в трех направлениях и с переменной укладкой по толщине. Композиционные материалы были изготовлены методом пропитки каменноугольным пеком и газофазным насыщением (с пироуглеродной матрицей) их исходные данные собраны в табл. 6.7. Всего исследовано четыре типа материалов. Причем первый из них имел два иарианта (А и Б) одинаковой структуры, различие состояло только в характере распределения волокон по направлениям армирования. Материал типа 2 имел ортогональное расположение волокон по трем направлениям и одинаковое их объемное содержание, но его изготовление проходило без повторной графитизации. Структура армирования материала типа 4 отличалась от первых трех тем, что угол укладки волокон в плоскости ху изменялся по толщине, т. е. каждый последующий слой по отношению к предыдущему поворачивался на угол 60°. Пак т таких слоев пронизывался перпендикулярно плоскости ху волокнами направления 2. В качестве арматуры для всех исследованных материалов использовали углеродные волокна. [c.175]

Упругие характеристики рассматриваемого класса материалов с достаточной для практики точностью можно определить на основе свойств их исходных компонентов по зависимостям (7.13)—(7.15). Об этом свидетельствует удовлетворительное совпадение экспериментальных и расчетных значений упругих характеристик однонаправленных вискеризованных Материалов (табл. 7.4). При расчете приняты следующие значения модулей упругости для ленты из углеродного волокна а = 200 ГПа, для углеродного волокна Ец = 300 ГПа, для жгутов из углеродного волокна а = 320 ГПа, стекложгуты имели [c.210]

Углеродные волокна, так же как и борные, применяются для конструкционных целей. Для их изготовления возможно использование связующих, применяемых в производстве стеклопластиков. Велики возможности углеродных волокон с точки зрения обеспеченности различными видами исходного сырья. Однако не все виды сырья позволяют пока получать волокнистые наполнители с таким же модулем упругости и прочностью, как волокна, изготовляемые пиролизом вискозной пряжи. В настоящее время по состоянию разработки композиционные материалы, армированные углеродными волокнами, уступают своим стекло- и боронаполненным аналогам, но большинство специалистов предсказывают их крупномасштабное применение в авиационных конструкциях. [c.46]

Система алюминий — углеродное волокно. По данным [90] алюминий практически не растворим в углероде, а растворимость углерода в алюминии не превышает 0,05% по массе при 1300— 1500° С. Главной реакцией, определяющей взаимодействие углеродного волокна с алюминием, является реакция образования карбида AI4 3. Обычно алюминиевые композиции, армированные углеродными волокнами, получают методами пропитки расплавом [169, 211]. Углеродные волокна не смачиваются расплавами на основе алюминия до 1100° С. При этой температуре волокна растворяются в расплаве на 40—60% своего объема и полностью теряют прочность. Количество карбидной фазы в материале, полученном при температуре самопроизвольного смачивания, настолько велико, что при последующем хранении образцов в течение нескольких дней они самопроизвольно разрушаются в результате выделения ацетилена при реакции карбида с влагой. Если пропитываются волокна с никелевым или медным покрытием, то последнее интенсивно растворяется в расплаве, и волокна разунроч-няются после контакта с расплавом в течение 2—5 мин на 40— 50% исходной прочности. Подобное же явление отмечено в работе [128], авторы которой обеспечивали смачивание путем химической обработки поверхности углеродных волокон. [c.85]

Высокопрочные и высокомодульные углеродные волокна изготовляют из пысокоуглеродистых исходных волокнистых материалов на основе полимеров, натуральных ненов или модифицированной целлюлозы методом термического пиролиза, обеспечивающего карбонизацию исходного сырья. Так как углерод может существовать в различных переходных формах от алмазоподобных, отличающихся высокими твердостью, хрупкостью и жесткостью, до мягких и менее жестких графитоподобных форм, и поскольку летучие компоненты при карбонизации удаляются из волокна, перемещаясь от его центра к периферии, все механические характеристики углеродного волокна и его плотность определяются совокупностью форм углерода, полученных в волокне при карбонизации. В связи с этим углеродные волокна часто бывают весьма неоднородными по своим свойствам. Результаты обстоятельных исследований изменения свойств углеродных волокон в зависимости от состава и свойств исходного сырья, а также параметров технологического процесса получения волокон приведены в работах [6, 23, 14, 93]. [c.341]

Для углеалюминиевого композиционного материала характерна заметная разница температурных коэффициентов линейного расширения матрицы и волокон. Температурный коэффициент линейного расширения для углеродных волокон вдоль оси составляет —0,9-10 ° С , а для алюминиевого сплава 22.10 ° С . В связи с этим неоднократно высказывалось мнение о неудовлетворительной термостойкости этой композиции. Однако в результате исследования термической стабильности углеалюминия установлено (табл. 6), что термоциклирование в температурном интервале от —193 до -f-500° С (число циклов 20) не приводит к ухудшению механических характеристик, к нарушению связи на границе матрицы и волокна, а также к появлению заметной деформации образца в направлении армирования. В направлениях же, перпендикулярных к направлению армирования, образец материала в результате термоциклирования претерпевает значительную остаточную деформацию, подобную той, которая появляется в аналогичных условиях и у других композиционных материалов с невысокой прочностью связи матрицы и армируюш их волокон. Сохранение исходной прочности связи на межфазной [c.376]

В 1971 г. Сара запатентовал способ получения композиционного материала с матрицей из медноникелевого сплава, армированной высокопрочными углеродными волокнами. Способ заключается в последовательном электролитическом нанесении на углеродные волокна никелевого и медного покрытия и дальнейшем прессовании их при 900° С. Механические характеристики полученного композиционного материала были невысоки Сти=380 МН/м (38,8 кгс/мм ) ж Е — 180 ГН/м (18 400 кгс/мм ), что, по-видимому, обусловлено расслоением и пористостью композиции, а также неравномерным распределением армируюш их волокон в материале вследствие неоднородности исходных металлических покрытий по толш ине. [c.401]

Высокими прочностью, удельной прочностью и термической стабильностью механических свойств отличаются высокомодульные углеродные волокна. Их получают путем высокотемпературной термической обработки в инертной среде из синтетических органических волокон. В зависимости от вида исходного продукта углеродные волокна могут быть в виде нитей, жгута, тканых материалов, лент, войлока. Наиболее широко для производства углеродных волокон используют вискозу, полиакрилнитрил (ПАН). [c.453]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...