Волокна углеродные (графитовые)

Волокно общего назначения углеродное графитовое 1,5 1,3 84,3 63,2 4200 4200 — [c.459]

Значительный интерес в последние годы вызвало появление высокомодульных углеродных (графитовых) волокон, полученных из полиакрилонитриловых (ПАН) нитей. Хотя путем изменения параметров процесса производства, в особенности максимальной температуры пиролиза волокон, можно получить непрерывный спектр значений их прочности и модуля, в настоящее время волокна обычно делят на 3 основные промышленные группы, которые часто называют волокнами типа I, II и III. [c.364]

Рассматриваются некоторые свойства, определяющие области применения различных тугоплавких покрытий, нанесенных на углеродные материалы плазменным напылением, газофазным, химическим и электрохимическим методами. Показано, что покрытие из двуокиси циркония, получаемое путем нанесения на графит методом аргоно-дуговой наплавки циркония и окислением последнего в кислороде, отличается высокой термостойкостью, определяемой металлическими прожилками циркония в двуокиси, а также наличием пластичного металлического слоя, демпфирующего напряжения, возникающие в окисной плевке при эксплуатации. Метод газофазного осаждения может быть использован для нанесения различных тугоплавких покрытий как на графитовые изделия, так и в качестве барьерных на углеродные волокна при этом толщина покрытия определяется его назначением. Путем химического и последующего электрохимического наращивания, например меди на углеродные волокна, возможно получение композиции медь—углеродное волокно с содержанием волоков 20—50 об.%. [c.264]

В гл. 5, которая посвящена вопросу применения дешевых и дорогих композиционных материалов в железнодорожном транспорте, описываются зубчатые колеса из комбинированного материала на основе углеродного и найлонового волокна, в котором используются рубленые графитовые волокна. Этот пример также иллюстрирует возможность улучшения ряда характеристик при использовании перспективных композиционных материалов. [c.485]

Никель — графитовое волокно. Композиционный материал никель — углеродное волокно получали горячим прессованием прядей графитового волокна, уложенных в одном направлении, на которые предварительно наносилось электролитическим методом никелевое покрытие толщиной 1—3 мкм [203, 204]. Для предотвращения взаимодействия волокна с никелевой матрицей на углеродное волокно наносят карбидные покрытия (патент США № 3796587, 1972 г.). В качестве примера применения карбидного покрытия на графитовом волокне может служить покрытие из карбида титана, наносимое на волокно методом его погружения в расплав, состоящий из металла-носителя, не взаимодействующего с волокном, например индия и растворенного в нем титана. Расплав содержал 99,5% индия и 0,5% титана. Для покрытия волокно погружали в такой расплав, нагретый до температуры 850° С, на 4 мин. После отмывки этого волокна в течение 15 мин в 50%-ном растворе соляной кислоты на поверхности графитового волокна оставался слой покрытия карбида титана толщиной 0,5 мкм. Режимы диффузионной сварки углеродного волокна с никелевым покрытием, приведенные в указанных выше работах, примерно одинаковы. Во всех случаях прессование осуществлялось в вакууме 2-10 —1 10 мм рт. ст. при температуре 840—1100° С, давлении 100—175 кгс/см в течение 45—60 мин. Оптимальный режим получения композиционного материала с углеродным волокном без нанесенного предварительного защитного покрытия температура 1050° С, давление 140 кгс/см и время выдержки 60 мин. Полученный по такому режиму материал, содержащий 46—55 об. % волокна Торнел-50, имел предел прочности 55—73 кгс/мм . [c.143]

Угольные нити применяют в качестве композиционных материалов с пластмассовым наполнителем (полиэфиры, эпоксидные смолы, фенопласты). Углеродные волокна превосходят по прочности стеклянные и металлические волокна, используемые для получения армированных пластиков. Эластичность углеродных волокон в 6 раз больше, чем у стеклянных, и в 4 раза больше, чем у современных армированных пластиков. Прочность графитового волокна 3—5 г/денье. [c.390]

Пиролитические углеродные волокна. Нитевидные образования углерода — пиролитические углеродные волокна — одна из разновидностей твердых продуктов пиролиза газообразных углеводородов. По своему внешнему виду пиролитические углеродные волокна сходны с графитовыми усами [19]. [c.23]

Пиролитические углеродные волокна выращивают на графитовых подложках на предварительно нанесенных затравках солей железа, никеля, кобальта. Рост таких волокон происходит за счет пиролиза метана при температуре 1100—1400 °С и давлении остаточных газов 20—80 мм рт. ст. в направлении, перпендикулярном [c.23]

Прочностные характеристики при растяжении армированного углеродными волокнами алюминия, полученного методом жидкофазного горячего прессования с использованием охлаждаемых плит, приведены в табл. 7.4. В композиционных материалах на основе высокомодульных графитовых волокон марок НМ/718 и М 40/718 степень реализации прочности волокон составляет приблизительно 80%, а в композиционном материале на основе высокопрочных углеродных волокон марки НТ/718 — 25%. Прочность при растяжении поперек волокон во всех слу- [c.251]

Графитовые высокомодульные волокна на основе пеков имеют низкую реакционную способность при взаимодействии с алюминием и успешно используются для армирования металлов. В настоящее время на основе пековых углеродных волокон с модулем упругости 714 ГПа получают композиционный материал с алюминиевой матрицей, имеющий прочность при растяжении 1020 МПа и модуль упругости 357 ГПа [10]. [c.254]

Углеродные и графитовые волокна [c.31]

За последние 15—20 лет химическое меднение стало распространенным методом металлизации диэлектриков (пластмасс, керамики), проводимой как в функциональных, так и в декоративных целях. Особенно широко оно используется при изготовлении печатных схем, главным образом для металлизации сквозных отверстий двухсторонних печатных плат. Меднение применяют и для металлизации таких материалов, как углеродные волокна, графитовый порошок. [c.95]

За последние 20 лет химическое меднение стало распространенным методом металлизации диэлектриков (пластмасс, керамики), проводимой как в функциональных, так и в декоративных целях. Особенно широко его используют при изготовлении печатных схем, главным образом для металлизации сквозных отверстий двусторонних печатных плат. В последнее время химическое меднение пластмасс нашло применение для экранирования корпусов электронных приборов. Меднение применяют и для металлизации таких материалов, как углеродные волокна, графитовый порошок. [c.75]

Наряду со стекловолокном основными упрочнителями композитов являются углеродные (графитовые) волокна, нитевидные кристаллы и волокна нз высокопрочных металлов, таких, как бор. Эти волокна менее чувствительны к воде, чем стеклянные, уже потому, что они не так гидрофильны. Вайетт и Эшби [78] сравнивали действие воды на полиэфирные композиты, армированные волокнами углерода и Е-стекла. В обоих случаях наблюдалось набухание смолы, однако интенсивно ра сслаивался только стеклопластик. Предполагалось, что волокна из металлов или из окислов металлов не более гидрофильны, чем кварц, а, как уже отмечалось [2], кварцевые волокна не расслаиваются при выдержке композита в воде. Тем не менее металлы и окислы металлов (в отличие от углерода) подвержены коррозии под напряжением [76]. Очевидно, накопление воды на поверхности раздела между окислом металла и полимером, которое является следствием гидрофильного загрязнения, приводит к образованию дефектов и разрыву волокна. [c.115]

Углеродные волокна можно получать из многих полимерных волокон [1]. В этой главе мы рассмотрим вопросы получения и свойства выпускаемых в промышленном масштабе волокон, в частности высококачественных углеродных волокон. В зависимости от режима термообработки углеродные волокна подразделяются на карбонизованные и графитизированные. Вследствие различия их кристаллического состояния первые называют карбоновыми или углеродными, а вторые - графитовыми.О По физическим характеристикам они подразделяются на высококачественные и низкокачественные (низкосортные) углеродные волокна. К высококачественным волокнам относятся 1) высокопрочные углеродные (I) и высокомодульные графитовые (II) волокна, углеродные волокна с повышенной прочностью и удлинением (III) [на основе полиакрилонитрила (ПАН)] 2) высокомодульные графитовые волокна (IV) [на основе жидкокристаллических (мезофазных) пеков]. К низкосортным волокнам или волокнам общего назначения относятся 1) низкографитизированные углеродные (V) и графитовые (VI) волокна и материалы (на основе ПАН) 2) низкографитизированные углеродные (VII) и графитовые (VIII) волокна и материалы (на основе обыч- [c.27]

Хотя в настоящее время наиболее распространенными являются композиты на основе стекловолокон, достаточно широко используются и КВМ на основе асбестовых, углеродных, графитовых и кварцевых волокон. Широкое применение находят армированные пластики на основе арамидных волокон (особенно волокна Кевлар фирмы Дюпон ), найлона, гидратцеллюлозы, бумаги, сизаля и других натуральных и синтетических волокон. Для получения специальных композитов используются волокна (или проволоки) из бора, бериллия, карбида кремния или нитрида 450 [c.450]

Влияние типа армирующих волокон и схем армирования на формирование свойств. Для изготовления пространственно-армированных углерод-угле-родных композиционных материалов применяют армирующие волокна различных видов (нити, жгуты, стержни и т. д.) с различными физикомеханическими свойствами. Кроме того, армирующие каркасы, имеющие одну и ту же структурную схему, могут быть созданы различными методами (см. с. 168), что оказывает определенное влияние на свойства материала. О влиянии типа волокон на формирование свойств композиционного материала свидетельствуют данные (рис. 6.8), полученные из опытов на изгиб образцов, вырезанных из материала в направлении г [111]. Армирующий каркас был создан прошивкой в направлении 2 пакета, набранного из слоев низкомодульной графитовой ткани. Для прошивки использовали как обычные непропитан-ные углеродные жгуты и нити с различной площадью поперечного сечения, так и предварительно пропитанные и отвержденные (в виде стержней) нити. При изготовлении материалов изменялись только содержание и тип волокон направления z в двух других направлениях параметры армирования сохранялись постоянными. [c.172]

Для армирования наиболее широко используют термореактив-ные полимеры (например, полиэфиры, смолы на основе сложных виниловых эфиров, эпоксидные, фурановые), а в качестве армирующего наполнителя — стекловолокно из стекла Е, С, К, 8. Используют также асбестовые волокна. Это не значит, однако, что другие волокна не находят применения в качестве армирующих, например такие, как борные, керамические, углеродные, джутовые волокна, металлическая проволока или листы, полиакриловые, полипропиленовые, кварцевые волокна, нитевидные кристаллы сапфира. Многие из перечисленных материалов, например нитрид бора, углеродные, кварцевые волокна и нитевидные кристаллы сапфира использовались в основном в авиационно-космической технике и, несмотря на их привлекательность, имеют ограниченное применение в осуществлении программы по предотвращению коррозии в химической промышленности вследствие их высокой стоимости. Углеродные или графитовые волокна являются армирующим наполнителем, обладающим наибольшей потенциальной возможностью снижения стоимости. [c.312]

Стоимость многих перспективных армирующих материалов составляет сотни долларов за килограмм. Можно представить, что цена на графитовые волокна будет быстро снижаться от 245 долларов, за кг (при закупке небольших партий) до 55 дол-лар/кг, затед на протяжении нескольких лет будет медленно снижаться, достигнув 22—33 долларов за кг. Возможно, что стоимость углеродных волокон (отличающихся от графитовых) будет еще ниже в течение последующих пяти лет. Углеродные волокна имеют более низкий модуль сдвига, чем графитовые. Тем не менее возможность использования графитовых волокон в качестве армирующего наполнителя в определенных областях представляется заманчивой. Графитовые волокна, обла- [c.361]

Следует отметить, что высокий модуль углеродных волокон обусловлен преиму1цественной ориентацией графитовой структуры, возникающей при деградации исходного полимера. Из-за такой структуры свойства волокон являются сильно анизотропными. Особенно важна анизотропия прочности, модуля и коэффициентов температурного расширения, и она отражается в свойствах композитов, которые оказываются более анизотропными, чем аналогичные композиты на основе стеклянных волокон. Для данного типа волокна прочность и модуль композита при осевом растяжении зависят в первую очередь от объемной доли волокон и лишь в незначительной степени от состава используемой [c.365]

Одна из установок, применяемых для изготовления композиций с углеродным волокном, схема которой приведена на рис. 50, представляла собойдве графитовые формы, помещенные в индуктор, разделенные прокладкой и сжатые по концам специальными крышками, обеспечивающими необходимую герметичность. В нижнюю форму помещали пучок графитовых волокон длиной 20—40 см, а верхнюю — металл для пропитки. Пропитка осуществлялась в результате расплавления металла матрицы в индукторе и по- [c.111]

Поиск путей решения проблемы более эффективного использования графитовых колец набивки привел к успеху американских исследователей из фирмы Фишер Контролз Ко , которые нашли удачное решение в сочетании слоистой или ленточной набивки со шнуровой, сплетенной из графитового или углеродного волокна. Шнуровая набивка, несмотря на свои невысокие уштотняюшие свойства, оказалась полезной такой комбинации, так как ее структура обеспечивает не только снижение износа слоистых или ленточных колец и задержание частиц графита от вьшоса их из камеры, но и качественную очистку штока от налипшего на него графита этих колец. Такая комбинация графитовых набивок позволила увеличить ресурс работы сальника парового клапана (28 кгс/см , 315° С) с 800 до 45 ООО циклов [551. [c.19]

Из анализа рис. 1.8 следует, что микрофибриллы — структурные составляющие углеродных волокон — в зависимости от условий и температуры получения имеют характерные размеры от 10 до 50 нм и Lj. от 2 до 5 нм. Однако следует отметить, что кривые на этом рисунке [13] отражают основные качественные тенденции, так как каждая марка углеродного волокна в зависимости от структуры исходного ПАН-волокна и технологии получения углеродного волокна имеет свои значения указанных параметров. На рис. 1.9 представлены идентифицированные в настоящее время три типа структуры волокон [13], которые отличаются ориентацией графитовых кристаллитов в поперечном сечении волокна. [c.17]

Из всех материалов, предназначенных для работы при высоких температурах, наивысшую температурную стойкость имеют углерод-углеродные композиты (УУК), представляющие собой углеродо-графитовую матрицу, армированную графитовыми волокнами. УУК в настоящее время применяются для изготовления деталей соплового аппарата ракет одноразового применения и элементов конструкции крылатых ракет, а также тормозных колодок авиационных газовых турбин из УУК с покрытием из Si изготавливается носовой обтекатель и испытывающие сильный нагрев кромки плоскостей космического корабля многоразового использования "Спайс Шатл". [c.321]

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]

Графитовые волокна или нити имеют высокие значения отношений модуля упругости и прочности к плотности и обладают рядом необходимых свойств. При получении волокон в качестве исходного материала используют пучки нолиакрилонитриловой или шелковой нити, из которых в процессе пиролиза образуется углерод. Затем при растяжении нитей в условиях высоких температур происходит графитизация углерода. Величина окончательного модуля упругости обычно зависит от температуры процесса графитизации. Значения модуля упругости углеродных волокон обычно находятся в пределах 240—500 ГН/м (24,5—52,5 X X 10 кгс/мм ). Наиболее высокое значение модуля упругости получено при температуре выше 2500° С. Типичный пучок графита, изготовленный из орлона, содержит 10 ООО первичных волокон в нити диаметром приблизительно 7 мкм. Хотя прочность волокна 2,8 ГН/м (280 кгс/мм ) является достаточной, проблемы изготовления композиционного материала, связанные с взаимодействием графитовых волокон с расплавленными металлами, ограничивают их пригодность для армирования металлических матриц. [c.41]

Образцы композиции магний — углеродное волокно получали также методом пропитки под давлением, описанным ранее (см. рис. 14) 150 углеродных жгутов были уложены в графитовую пресс-форму и пропитаны технически чистым магнием. При 42об.% армирующих волокон образцы композиционного материала имели предел прочности при растяжении около 450 МН/м (46 кгс/см ) и модуль упругости 185 ГН/м (18 900 кгс/мм ), что составляло 53 и 85% соответственно от величин, вычисленных по правилу смесей. В табл. 12 приведены свойства композиции магний — углеродное волокно в сравнении со свойствами одного из наиболее прочных традиционных магниевых сплавов. Микроструктура композиционного материала показана на рис. 47. [c.404]

Первый способ состоит из пропитки графитовых волокон смолой или пеками, намотки заготовки, ее отверждения и механической обработки на заданный размер, карбонизации при 800 - 1500С в неокислительной (например, инертном газе) или нейтральной среде, уплотнении пиролитическим углеродом, графитизации при 2500-3000 °С и нанесении противооки-слительных покрытий из карбидов кремния и циркония. Для получения материала высокой плотности цикл пропитка — отверждение — карбонизация многократно повторяют. Всего процесс продолжается около 75 ч. В зависимости от режимов проведения плотность КМ, полученного этим методом, составляет 1,3-2 т/м . Свойства полученного при этом углерод-углеродного КМ зависят от многих факторов вида исходного волокна и связующего, условий пропитки, степени наполнения матрицы, свойств кокса и прочности его связи с волокном, режимов отверждения, карбонизации, графитизации, многократности цикла пропитка — отверждение — карбонизация. Так, при пропитке феноло-формальдегидной смолой плотность КМ не превышает 1,65 т/м , при пропитке фурановыми смолами она доходит до 1,85 т/м , а при использовании пеков составляет 2,1 т/м . Нагрев карбонизированного материала до 2500-3000 °С вызывает его гра-фитизацию. [c.463]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...