Szerves rostok - stadopedia
Általános információk, összetétel és osztályozás.
Témát. Nem fémes mátrixú kompozit anyagok.
Az összetett anyagok a következőkből állnak:
- mátrix, amely megköti a kompozíciót, és formát ad; - keményítő.
A nem fémes mátrixú kompozit anyagok széles körben alkalmazhatók. Nemmetális mátrixokként polimer, szén- és kerámiaanyagokat használnak. A polimer mátrixok közül az epoxi, a fenol-formaldehid és a poliimid a legelterjedtebb.
A széntartalmú vagy pirokarbonátot tartalmazó gyantákhoz pirolízisnek alávetett szintetikus polimerek keletkeznek. A mátrix megköti a kompozíciót, és formát ad.
Fiber megerősítők a következők: üveg, szén, bór, szerves, alapú bajuszát (oxidok, karbidok, boridok, nitridek stb) és fém (drót), amelynek nagy szilárdság és merevség.
Az összetett anyagok tulajdonságai függenek az összetevők összetételétől, azok kombinációjától, a mennyiségi aránytól és a köztük lévő kötés erejétől. A megerősítő anyagok lehetnek szálak, kötegek, szálak, szalagok, többrétegű szövetek.
Az erősítő anyag formája szerint az összetett anyagok üvegszálakba vannak besorolva (a XXVII. Fejezetben tárgyalták őket), szénszálas szálakkal, bórszálakkal és organofibbrillákkal.
A laminátumokban a rostok, szálak, szalagok, impregnált kötőanyag egymással párhuzamosan helyezkednek el a lefektetési síkban. A sík rétegeket lemezekké alakítják. A tulajdonságokat anizotróp tulajdonságokkal rendelkeznek. A termék anyagának munkája során fontos figyelembe venni az aktuális terhelések irányát. Létrehozhat anyagokat isotróp és anizotrop tulajdonságokkal. A szálakat különböző szögekbe lehet helyezni, változtatva az összetett anyagok tulajdonságait. A rétegek vastagsága mentén történő rétegezésének sorrendje függ az anyag hajlításától és torziós merevségétől.
Három, négy vagy több szálat keményedő kötegre használják (222. Ábra). A legnagyobb alkalmazás három egymásra merőleges szál szerkezetét jelenti. Az erősítők az axiális, a radiális és a kerületi irányban helyezkedhetnek el.
A háromdimenziós anyagok bármilyen vastagságúak lehetnek blokkok, hengerek formájában. Az ömlesztett anyagok növelik a héjerősséget és a nyírási ellenállást a laminált bevonatokhoz képest. Egy négyszálas rendszer úgy van kialakítva, hogy a megerősítést a kocka átlóin helyezik el. A négy szál szerkezetének kiegyensúlyozott, nagyobb nyíróereje van a fő síkokban. Azonban a négyirányú anyagok létrehozása sokkal nehezebb, mint a háromirányú.
A szénszálak (szénszálak) egy polimer kötőanyagból (mátrixból) és erősítőanyagból álló szénszálas készítmények (szénhidrát ablakok)
A C-C szénszálak magas kötési energiája lehetővé teszi számukra, hogy megtartsák erejüket nagyon magas hőmérsékleten (semleges és redukáló közegben 2200 ° C-ig), valamint alacsony hőmérsékleten. A felület oxidációjával a rostokat védőbevonattal (pirolitikus) védik. Az üvegszálakkal ellentétben a szénszálakat kevéssé nedvesítik kötőanyaggal (alacsony felületi energia), így be vannak vágva. Ez növeli a szénszálak aktiválódásának mértékét a karboxilcsoport tartalmával a felületükön. A szálas műanyagok eltolódása közötti kölcsönhatás erőssége 1,6-2,5-szeresére nőtt. A szilikonok megszilárdulását Ti O 2 Al N, Si 3 N 4 használják, ami növeli az egymásba merőleges merevség 2-szeresét és a szilárdságot 2,8-szor. Területileg megerősített szerkezetek használatosak.
A szintetikus polimerek (polimer szénszálak) kötőanyagként szolgálnak; szintetikus polimerek pirolízisnek (kokszoló szénszál); pirolitikus szén (piro-szén-szénszál).
Karbovoloknity CMU-epoxi-1L, erősítő festékszalag, és a CMU-1y hogy érszorítót viskerizovannom bajuszát, folyamatosan hőmérsékleten működnek akár 200 0 C.
A KMU-3 és a KMU-Zl szénszálakat epoxi-anilinoformaldehid kötőanyagon állítják elő, 100 ° C-ig működtethetők, a legtechnológiailag legfejlettebbek. A CMU-2 és CMU-2L szén-loknitek poliimid kötőanyagon alapulhatnak 300 ° C-ig terjedő hőmérsékleten.
Karbovoloknigy jellemzi nagy statikus és dinamikus kifáradással szembeni ellenállás (ábra. 224) egy tárolt-TION normál és nagyon alacsony hőmérsékleten (nagy hő-vezetőképesség a rostanyag megakadályozza önmelegedését miatt a belső súrlódás). Víz és kémiailag ellenállóak. A levegő röntgensugárzása után # 963; többfunkciós eszköz. E változások.
A szén műanyagok hővezető képessége 1,5-2-szer nagyobb, mint a GRP hővezető képessége.
[A szén üvegszálak a szögüvegszálakkal együtt tartalmazzák, ami az anyagot olcsóbbá teszi.
Szénszálas szénmátrix. A zsugorított anyagokat szokásos polimer karbovolcnitekből állítják elő, amelyek inert vagy redukáló atmoszférában pirolízisnek vannak kitéve.
800-1500 ° C hőmérsékleten grafitosított szénszálak képződnek 2500-3000 ° C-on. Pirokarbonvegyületek előállításához az erősítést a termék alakjában kell elhelyezni, és egy olyan kemencébe kell helyezni, amelybe gázhalmazállapotú szénhidrogén (metán) kerül. Bizonyos körülmények között
A kötőanyag pirolízisében képződött koksz nagy tapadási szilárdságot mutat a szénszálhoz. Ennek kapcsán az összetett anyagnak nagy mechanikai és ablativ tulajdonságai vannak, hőállósággal szembeni ellenállása.
A KUP-VM típusú szénmátrixú karbovolcniták szilárdsága és ütésállósága 5-10-szer nagyobb, mint a speciális grafitok; inert atmoszférában és vákuumban melegítve, 2200 ° C-os erősségét megtartja a levegő oxidálja 450 ° C-on, és védő bevonatot igényel. A szénmátrix szénszálas súrlódási együtthatója eltérően magas (0,35-0,45), és a kopás kicsi (0,7-1 μm a fékezéshez).
A polimer szénszálakat a hajógyártásban és az autóiparban használják (versenyautók, alváz, propellerek karosszériája); Ezek közül csapágyak, fűtőpanelek, sporteszközök, számítógépek alkatrészei készülnek. A nagy modulusú szénszálakat a repülőgép alkatrészeinek gyártására használják, a vegyipar számára, a röntgenberendezésekben.
A széntartalmú szénszálas anyag a különböző típusú grafitokat helyettesíti. Termikus védelemre, lemezekre, repülőgép fékekre, kémiailag ellenálló berendezésekre használják.
A borovoloknitás kötőanyag polimer g-ből és bórszálak erősítőjéből áll. A borbonszálakat nagy nyomó- és nyírószilárdságuk, alacsony kúszásuk, nagy keménységük és rugalmassági moduljuk, hővezetőképességük és elektromos vezetőképességük különbözteti meg. A bórszálak sejtes mikrostruktúrája nagy nyírószilárdságot biztosít a mátrix felületén. 1
A folytonos bórszálakon kívül komplex bórcellonokat is használnak, amelyekben több párhuzamos bórszál erősítésre kerül, ami stabilitást biztosít. A fúrt cölöpök alkalmazása megkönnyíti a technológiai folyamatot az anyag gyártása. „D
Módosított epoxi és poliamid kötőanyagokat használnak mátrixként bórszálak előállítására. A KMB-1 és a KMB-1k furatokat folyamatos működésre tervezték 200 ° C-os hőmérsékleten; A KMB-3 és a KMB-3k nem igényel nagy nyomást a feldolgozás alatt, és 100 ° C-ot meg nem haladó hőmérsékleten üzemelhetnek; A KMB-2k 300 ° C-on működik.
A borovoloknitásnak nagy az ellenállása a fáradtságnak, ellenáll a sugárzásnak, a víznek, a szerves oldószereknek és az éghető anyagoknak.
Mivel a bórszálak félvezetők, a bórszálak megnövekedett hővezető képességgel és elektromos vezetőképességgel rendelkeznek.
A bórszál esetében a nyomószilárdság 2-2,5-szer nagyobb, mint a szénszálak esetében.
A szerves szálak összetett anyagok, amelyek polimer kötőanyagból és érlelőanyagokból (töltőanyagokból) állnak, mint szintetikus szálak. Az ilyen anyagok alacsony tömegűek, viszonylag nagy fajlagos szilárdságúak és merevek, stabilak váltakozó terhelés és éles hőmérsékletváltozás hatására. A szintetikus szálak esetében a textilfeldolgozás erősségvesztesége kicsi; érzéketlenek a károsodásra.
: A szerves szálakban a rugalmas modulok és a lineáris tágulás hőmérsékleti együtthatói erősödnek, és a kötőanyag közel van. A kötőanyag komponensei a szálba és a köztük lévő kémiai kölcsönhatásba kerülnek. Az anyag szerkezete hibamentes. A porozitás nem haladja meg az 1-3% -ot (más anyagokban 10-20%). Ezért a szerves szálak mechanikai tulajdonságainak stabilitása éles hőmérséklet-csökkenés esetén, sokk és ciklikus terhelés hatására, nagy ütésállósággal (400-700 kJ / m 2). Ezeknek az anyagoknak a hátránya a viszonylag alacsony nyomószilárdság és magas kúszás (különösen rugalmas rostok esetén).
Az ökológiai szálak stabilak korróziós környezetben és nedves trópusi klímában; A dielektromos tulajdonságok magasak és a hővezetőképesség alacsony. A legtöbb szerves szál hosszú ideig dolgozhat 100-150 ° C hőmérsékleten, de 200-100 ° C-on egy poliimid kötőanyag és polioxadiazol szálak alapján.
A kombinált anyagoknál szintetikus szálak mellett ásványi anyagokat (üveg, szénszál, rost) használnak. Az ilyen anyagok nagyobb szilárdsággal és merevséggel rendelkeznek.
Az organofibreeket szigetelő szerkezeti anyagként használják az elektronikai iparban, a repülőgépgyártásban, az autóiparban; ebből csövek, emo-csontok reagensekhez, hajótestek bevonata stb. készülnek,