Справочник по композиционным материалам

Свойства SiC-волокон

Как уже отмечалось выше, средняя прочность SiC-волокон достигнутая за последнее время, составляет3445МПа. Нарис. 10.7 представлена типичная гистограмма SiC-углеродных волокон, получаемых в настоящее время. Гистограмма прочности SiC - вольфрамовых волокон аналогична представленной на рис. 10.7, однако максимум прочности смещен в сторону более низких значений и находится вблизи 3273 МПа.

Прочностные свойства SiC-волокон, так же как и борных волокон, определяются в основном наличием локальных дефектов. Локальные дефекты структуры обусловлены аномалиями поверх­ности основы: поверхностными дефектами, посторонними части­цами, зернами и налипшими участками. Утолщения на поверх­ности волокон образуются в результате или локальных нарушений вязкости при формовании углеродных волокон из пеков, или на­личия частиц в пеке, или по обеим причинам одновременно. Точки налипания образуются при «склеивании» волокна (если оно недостаточно прочно и ломается при раскручивании) в паковках в процессе окисления и карбонизации при получении углеродного волокна. Эти нарушения поверхности основы образуют участки локальных напряжений на внутренней поверхности осажденного SiC даже после осаждения на поверхности основы пиролитиче - ского углерода. Так как осажденный SiC имеет всегда поликри­сталлическую структуру, образованную кристаллами больших размеров, нежели у бора, в SiC-волокнах отсутствуют участки локальной кристаллизации. Тем не менее дефекты на поверхности, полученные при обработке, вызывают повышенный ток в слоях SiC и могут легко наблюдаться. Электрические повреждения при

Рис. 10.7. Гистограмма пределов прочности ав при растяжении SiC-углерод- ного волокна £1979 r. s 1000 образцов, ав = 3869 ± 646 МПа (17%)]

Осаждении SiC могут быть предотвращены введением кислорода

Ю-4 %), добавляемого в смесь Н2 — силан. Это увеличивает проводимость SiC.

Модуль упругости волокон SiC составляет 448 ГПа по сравне­нию со значением 400 ГПа для борных волокон. Так как диа­метр SiC-волокон 140 мкм, а диаметр углеродного волокна основы 33 мкм при модуле 427 ГПа, очевидно, что вклад модуля упру­гости углеродного волокна, занимающего всего 5 % объема, оказывается незначительным. Высокие значения модуля упру­гости волокон SiC становятся очевидными при сравнении с моду­лем упругости традиционных материалов: у стали — 207 ГПа и у алюминия — 69 ГПа.

Плотность SiC, полученного методом химического осаждения, составляет 3180 кг/м3. Плотность волокон из SiC толщиной 140 мкм при толщине углеродной основы 33 мкм составляет 3080 кг/м3 благодаря тому, что плотность углеродного волокна ниже плот­ности карбида кремния. Для сравнения: плотность бора, полу­ченного осаждением, составляет 2330 кг/м3, в то время как плот­ность боровольфрамового волокна толщиной 140 мкм при толщине

10.1. Плотность, размеры и масса наиболее распространенных типов

Армирующих волокон

Волокно

Толщина, мкм

Плотность волокна р, кг/м3

Линейная плотность, текс

Волокно

Толщина, мкм

Плотность волокна р, кг/ма

Лннейная плотность, теко

Боровольфрамовое

100

2590

4,90

Карбид-кремние-

100

2980

4,26

140

2460

2,63

Воуглеродное

140

3075

2,10

200

2400

1,34

200

3128

1,02

Бороуглеродное

100

2220

7,70

107

2230

5,15

140

2270

2,78

Вольфрамовой основы 12,5 мкм составляет 2460 кг/м3, а боро - углеродного волокна толщиной 140 мкм при диаметре основы 33 мкм р ж 2270 кг/м3 (табл. 10.1).

10.3.4. Структура и морфология SiC-волокон

Карбид кремния осаждается на вольфрамовую или углеволок - нистую основу в поликристаллической р-форме с размерами кри­сталлов большими, нежели у кристаллов бора. Рэндон и др. [36] методом рентгеноструктурного анализа показали, что раз­меры кристаллов примерно равны 275 А и могут увеличиваться при термообработке в течение 2 ч при температуре выше 1200 °С. Отмечено существование в SiC-волокнах кристаллов с размерами, превышающими 1000 А [37 ]. Кристаллы таких размеров разительно контра­стируют с кристаллами бора (размером 20 ... 30 А) в аморфном боре.

Текстура поверхности SiC-волокон как на вольфра­мовой, так и на углеволокни­стой основе очень гладкая. На рис. 10.8 показана текс­тура поверхности SiC-угле- родного волокна. SiC-воль - фрамовое волокно с шерохо­ватой поверхностью может быть . жестким, но неравно­мерность поверхностей текс­туры связана обычно с усло­виями осаждения, что при - Рис_ 10 8г морфология поверхности SiC - ВОДИТ К снижению Прочности, углеродного волокна

К преимуществам SiC-углеродных волокон (по сравнению с SiC-вольфрамовыми) относится также их способность сохранять свои свойства при высокотемпературных воздействиях. Из-за того, что углеродоволоконная основа химически инертна и не вступает во взаимодействие с SiC-оболочкой, такие волокна могут выдерживать длительное воздействие высоких температур. Это особенно важно при создании композитов с металлическими ма­трицами, когда волокна из карбида кремния должны выдерживать в течение достаточно длительного времени воздействие расплава алюминия. При использовании SiC-вольфрамовых волокон под действием высоких температур происходит диффузия углерода из оболочки SiC в вольфрамовую основу с образованием карбида вольфрама. Последнее приводит к быстрой потере прочности SiC - волокон.

Справочник по композиционным материалам

Токарная обработка

Слоистые пластики можно легко обтачивать, растачивать, торцевать, подрезать торцы у них и отрезать на обычных универ­­­­­­сальных токарных станках. Специальные зажимные устройства требуются только в тех случаях, когда обрабатывают детали нестандартной формы. Для токарной обработки следует исполь­зовать резцы из быстрорежущей стали, а также твердосплавные и алмазные. Режущие кромки резцов должны иметь малый радиус закругления и быть…

Гофрированные панели

Существует ряд методов испытаний, разработанных специа- ально для изучения свойств гофрированных панелей из армиро­ванных пластиков, используемых в строительстве. Метод ASTM D1494-60 (Коэффициент пропускания рассеянного света из армированных пластиков) может быть …

Стабильность размеров (формоустойчивость)

Композиционные материалы на основе углеродных и арамид­ных волокон имеют очень низкий температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР). Использование этого свойства обеспечивает высокую стабильность размеров изделий в широком интервале температур и других …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел. +38 05235 7 41 13 Завод
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 067 561 22 71 — гл. менеджер (продажи всего оборудования)
+38 067 2650755 - продажа всего оборудования
+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи всего оборудования
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Скайп: msd-alexandriya

Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Представительство МСД в Киеве: 044 228 67 86
Дистрибьютор в Турции
и странам Закавказья
линий по производству ПСВ,
термоблоков и легких бетонов
ооо "Компания Интер Кор" Тбилиси
+995 32 230 87 83
Теймураз Микадзе
+90 536 322 1424 Турция
info@intercor.co
+995(570) 10 87 83

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.