ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Влияние состава КМУУ на его структуру и свойства из "Углерод, межслоевые соединения и композиты на его основе" Ровница- Намотка- Отверждение - Карбонизация. [c.634] Для производства применяются отдельно или совместно дискретные и непрерывные углеродные волокна и ткани двумерного, трехмерного и объемного плетения (рис. 10-3) [9-50., 10-3, 15, 16]. [c.637] При использовании тканей трехмерного и больше чем 3D видов плетения достигается максимальная прочность при сдвиге. Однако их стоимость значительно увеличивается. Имеются методы И оборудование для автоматической намотки 3D [10-10]. [c.637] Наиболее дешевые КМУУ изготавливаются на основе дискретных волокон. Однако они уступают по своим свойствам материалам, которые получены на основе непрерывных волокон. [c.637] Последние изготавливаются из набора слоев тканей, обеспечивающих высокую прочность, ударную вязкость и теплопроводность в двух направлениях (по утку и по основе тканей или лент), но относительно низкую прочность и теплопроводность перпендикулярно слоям. В качестве компонентов волоконного каркаса используются углеродные волокна с высокими и низкими значениями модуля упругости (от 30 до 700 ГПа). [c.639] Уплотнение материала проводится пропиткой нефтяным и каменноугольным пеками [10-3], термореактивными фенольными (новолачными) смолами, фурфуриловым спиртом или их растворами. Для пропитки целесообразно применять вещества,, которые дают при обжиге малую усадку и способны к адгезии к волокну. При этом может быть получен кокс с высокой относительной деформацией до разрушения. Последнее достигается применением смесей из каменноугольного пека и фенольных смол [9-14]. [c.639] Выделяющиеся при карбонизации из пропитки диоксид углерода и вода могут взаимодействовать с поверхностью волокна и снижать его прочность на 10-40% [10-17]. [c.639] Промежуточное спекание в изостатах при 500-650° С способствует увеличению выхода кокса из среднетемпературного пека. С увеличением давления выход кокса повышается (с 32% при давлении 0,1 МПа до 90% при 100 МПа) [10-18]. Высокое давление предотвращает образование мезофазы в пеке, препятствуя тем самым его графитации. Данное обстоятельство приводит к получению изотропного кокса и повышению прочности КМУУ. Изменение оптической текстуры кокса из нефтяного пека А-240 с увеличением давления, по результатам исследований под световым микроскопом, характеризуется следующими данными [10-19]. [c.639] При покрытии его поверхности пироуглеродом и при давлениях в изостате до 13,3 МПа параллельного расположения слоев кокса относительно поверхности волокна не наблюдается. При 100 МПа на толщину примерно 10 мкм от поверхности волокна наблюдается близкое к параллельному расположение коксовых слоев. При 200 МПа возникают, по-видимому, сферолитовые структуры кокса, которые образуют оболочку волокна. [c.640] Окисление пропитанных образцов на воздухе до карбонизации (около 220 С) предотвращает расплавление пеков, повышает выход кокса, дает возможность отказаться от применения автоклавов для карбонизации под давлением. Это позволяет изготавливать крупногабаритные КМУУ с плетением в форме 20 и 30. [c.640] Основная роль давления в формировании текстуры кокса связана с повышением вязкости пеков. Это приводит к уменьшению скорости течения расплавленного пека по поверхности волокна и препятствует параллельному расположению базисных плоскостей кокса. [c.641] В соответствии с изложенным можно сделать вывод о том, что для пропитки КМУУ целесообразно применение пеков с пониженной вязкостью. При этом поверхность волокна препятствует образованию сферолитов, которые образуются при коксовании под давлением пека без волокна. [c.642] Пропитка тканых материалов вызывает ориентацию углеродных плоскостей кокса на толщину около 5 мкм в зави-симостк от направления жгутов и соответствующего расположения осей волокон в каждом из жгутов. Кокс между жгутами имеет трещины длиной до 200 мкм и шириной 5-10 мкм. Отмеченная предпочтительная ориентация наблюдается, кал правило, только при карбонизации под давлением. [c.642] Для повышения жесткости волокнистого скелета пропитке смолами и пеками может предшествовать первичное упрочнение пироуглеродом. Для повышения плотности КМУУ рекомендуется промежуточная графитация материала, вскрывающая внутренние поры [10-20]. [c.642] Уплотнение пиролитическим углеродом позволяет получить материалы с несколько повышенными плотностью, модулем упругости и предельной деформацией до разрушения. [c.642] Это объясняется отсутствием усадки при пироуплотнении. Ограничением в использовании указанного процесса является толщина изделия, как правило, не более 10-15 мм. [c.642] К преимуществам уплотнения пироуглеродом относится возможность залечивания им трещин в материале. [c.642] Структура пироуглерода оказывает большое влияние на механические свойства и абляционную характеристику материала (унос массы). Последняя зависит от равномерности покрытия пироуглеродом и его текстуры. [c.642] Вернуться к основной статье