CS205402B1 - Method of composite half-made product preparation for compositive materials reinforced by continuous fibres - Google Patents

Method of composite half-made product preparation for compositive materials reinforced by continuous fibres Download PDF

Info

Publication number
CS205402B1
CS205402B1 CS288877A CS288877A CS205402B1 CS 205402 B1 CS205402 B1 CS 205402B1 CS 288877 A CS288877 A CS 288877A CS 288877 A CS288877 A CS 288877A CS 205402 B1 CS205402 B1 CS 205402B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
fibers
fiber
matrix
coated
matrix powder
Prior art date
Application number
CS288877A
Other languages
Chamorro (ch)
Czech (cs)
Slovak (sk)
Inventor
Jozef Kaldrovists
Andrej Havalda
Stefan Emmer
Original Assignee
Jozef Kaldrovists
Andrej Havalda
Stefan Emmer
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jozef Kaldrovists, Andrej Havalda, Stefan Emmer filed Critical Jozef Kaldrovists
Priority to CS288877A priority Critical patent/CS205402B1/en
Publication of CS205402B1 publication Critical patent/CS205402B1/en

Links

Landscapes

  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)

Description

Vynález rieši sposob přípravy kompozitného polotovaru pre výrobu kontinuálnymi spevňovacími vláknami spevnených kompozitov s metalickými, alebo keramickými matricami, postupmi práškovej metalurgie a spadá do oboru fyzikálnej metalurgie.The present invention provides a process for preparing a composite blank for production of continuous reinforced fiber reinforced composites with metallic or ceramic matrices, by powder metallurgy processes, and is within the field of physical metallurgy.

Rozvoj súčasnej techniky si vyžaduje vysokopevné konštrukčné materiály s funkčnými charakteriristikami, význačné zlepšenými v širokých medziach teplot. Týmto požiadavkám móžu vyhovovat kompozitně materiály, ktoré pozostávajú z metalických, alebo keramických matric, vystužených kovovými, alebo keramickými kontinuálnymi, alebo diskrétnymi, směrově usporiadanými spevňovacími vláknami.The development of current technology requires high-strength construction materials with functional characteristics that are markedly improved over a wide temperature range. Composite materials consisting of metallic or ceramic matrices reinforced with metal or ceramic continuous or discrete, directionally arranged reinforcement fibers can meet these requirements.

Kompozity so spevňovacími vláknami v kovových matriciach sa v súčasnosti zhotovojů buň infiltráciou roztaveného matricového kovu medzi zostavu v jednom smere usporiadaným spevňovacích vlákien, alebo lisováním za tepla, nastohovaných jednovrstvových predkompozitov, připravených plazmovým striekaním matricového kovu na spevňovacie vlákna navinuté paralelné v jednej vrstvě na foliu z matricového kovu, alebo lisováním za tepla, zostavy směrově usporiadaných, elektrolyticky, alebo chemicky pokovovaných spevňovacích vlákien.Composites with reinforcing fibers in metal matrices are now manufactured by infiltrating the molten matrix metal between the assembly in one direction arranged reinforcing fibers, or by hot pressing stacked monolayer precomposites prepared by plasma spraying the matrix metal onto a reinforcing fiber laminate wound in a single film a matrix metal, or by hot pressing, a set of directionally arranged, electrolytically or chemically metallized reinforcing fibers.

Kompozity sa tiež pripravujú postupmi práškovej metalurgie, tj. lisováním za tepla, zostavy, mechanicky na přípravku skolimováných, matricovým práškom obsypaných spevňovacích vlákien, po predchádzajúcom spekaní, alebo obdoby tohoto sposobu, pri ktorom sa medzi mechanicky skolimované spevňovacie vlákna vpraví matricový prášok vo formě suspenzie vo vhodnej kvapaline, filtračným presávaním zmutu za podtlaku, a následným sušením a spekaním, ako u predchádzajúceho sposobu. Sem tiež patří sposob výroby kompozitu pretláčaním zmesy matricového prášku s diskrétnymi vláknami.Composites are also prepared by powder metallurgy processes, i. by hot pressing, assembly, mechanically crimped, matrix reinforced fiber reinforcement fibers, after prior sintering, or a method of this method, wherein the matrix powder in the form of a suspension in a suitable liquid is introduced between the mechanically fractionated reinforcing fibers by filtering the melt under vacuum, and subsequent drying and sintering as in the previous method. This also includes a method of making a composite by extruding a discrete fiber matrix powder composition.

205 402205 402

Uvedené postupy výroby kompozitov vykazujú viaceré nedostatky, ako například: vzájomé zreagovanie spevňovacieho vlákna s matricou, ktoré móže viest až k úplnému degradovaniu spevňovacieho vlákna, pri výrobě infiltrováním matricovým kovom; žiadna, alebo nedokonalá zmáČayosť povrchu keramických spevňovacích vlákien roztaveným matricovým kovom; obmedzené objemové percento spevňovacích vlákien, ktoré je možné pomocou prípravkov pre mechanickú kolimáciu do matrice vpravit'; nerovnoměrné rozloženie diskrétnych spevňovacích vlákien, ich vzájemný dotyk a nedokonalé směrové usporiadanie v matrici, pri spósobe výroby kompozitu pretláčaním, obtiažnosť výroby náročných dielcov atď.Said composite manufacturing processes exhibit several drawbacks, such as: the cross-reacting of the reinforcing fiber with the matrix, which can lead to complete degradation of the reinforcing fiber, in the production by matrix metal infiltration; no or imperfect wettability of the surface of the ceramic reinforcement fibers by the molten matrix metal; a limited volume percent of reinforcing fibers that can be incorporated into the matrix by means of mechanical collimation preparations; uneven distribution of discrete reinforcing fibers, their mutual contact and imperfect directional arrangement in the matrix, in the method of production of composites by extrusion, difficulty of production of difficult parts, etc.

Vyššie uvedené nedostatky odstraňuje sposob pripravy kompozitného polotovaru pre kompozitně materiály spevnené kontinuálnymi kláknami, ktorého podstata spočívá v tom, že kontinuálně, spevňovacie vlákno samotné, alebo v případe extrémně malého priemeru resp. malej pevnosti spolu s jemnými polymerovými monofilovými vláknami, sa aspoň jedenkrát pretiahne cez prostredie organického pojidla, například vodným roztokom polyvinilaalkoholu a naslédovným pretiahnutim cez prostredie, v ktorom sa nachádza matricový prášok vo fluidnom vznose, alebo aspoň jedenkrát sa pretiahne cez prostredie suspenzie matricového prášku v organickom pojidlo, a vlákno takto obalené koncentrickou a súvislou vrstvou pojidla a matricového prášku sa ňalej suší pri teplote vytvrdenia použitého pojidla.The above drawbacks overcome the process of preparing a composite blank for continuous fiber-reinforced composite materials, the principle of which is that the reinforcing fiber itself or, in the case of extremely small diameters, respectively. of low strength, together with fine polymeric monofilament fibers, is passed at least once through an organic binder environment, for example an aqueous solution of polyvinyl alcohol and a sweeping pass through an environment in which the matrix powder is in fluid form, or at least once it passes through the suspension of matrix powder the binder, and the fiber thus wrapped with a concentric and continuous layer of binder and matrix powder are further dried at the cure temperature of the binder used.

Výhody předloženého vynálezu spočívájú v tom, že umožňuje kontinuálnu, ekonomicky výhodnú výrobu kompozitného polotovaru do zásoby, z ktorého je možné vyrábať postupmi práškovéj metalurgie, - spekaním a následným lisováním za tepla, riajma izostatickým lisováním za tepla - finálně kompozity o vysokých technických parametrech. Vynález umožňuje vpravovať do matric aj značné vysoké objemové percentá spevňujúcich vlákien a vyrábať tvarové a rozměrově náročné dielce. Vynález umožňuje dalej vyrábať kompozity s kombinovanou, viackomponentovou matricou, ako aj kombinovanou spevňovacou výstužou.The advantages of the present invention are that it allows the continuous, economically advantageous production of a composite blank into a stock from which it can be produced by powder metallurgy processes, by sintering and subsequent hot pressing, including isostatic hot pressing, finally composites of high technical parameters. The invention makes it possible to incorporate even high volume percentages of reinforcing fibers into the dies and to produce shaped and dimensionally demanding parts. The invention makes it possible to further manufacture composites with a combined, multi-component matrix as well as a combined reinforcement reinforcement.

Na pripojenom výkrese je znázorněná schéma nanášania pojidlového filmu, resp. suspenzie pojidla a matricového prášku, na spevňovacie vlákno, alebo na vlákno, kde sú už nanesené vrstvy matricového prášku.The attached drawing shows a schematic of the application of a binder film, respectively. a suspension of a binder and a matrix powder, on a reinforcing fiber, or on a fiber where the matrix powder layers are already applied.

Uvedené sa uskutočňuje přetahováním vlákna cez prievlak, podlá schématického vyobrazenia v prílohe, pozostávajúci: z centračhého vodiaceho kónusu 1 s přírubou, so středovým, konicky sa zužujúcim kanálom 2 kruhového prierezu, s priemerom otvoru v najužšom mieste o niečo vačším, ako je priemer spevňovacieho vlákna; z púzdra 3 naskrutkovatelného ná prírubu vodiaceho kónusu χ, opatřeného na čelnej stene středový, otvorom 4 s nevelkým odstupem od otvoru ústia vodiaceho kónusu 1, pričom otvor 4 má ovoíačo vSčší priemer ako ústie kanálu 2. Púzdro 3 je spojené so zásobníkom 5 roztoku pojidla, resp. suspenzie, naplněným pojidlem, resp. suspenzie o vyhovujúcej viskozite. Roztok pojidla možno na vlákno nanášať tiež naprašov&nim.This is accomplished by pulling the filament through the die according to the schematic drawing in the appendix, comprising: a central flange 1 with a central, conically tapering channel 2 of circular cross-section, with a hole diameter at the narrowest point slightly greater than the diameter of the reinforcing filament ; from a sleeve 3 of a screw-in flange of the guide cone χ, provided with a central opening on the end wall 4 with a small distance from the opening of the guide cone mouth 1, the opening 4 having a diameter greater than the mouth of the channel 2. respectively. suspension, filled with binder, respectively. a suspension of satisfactory viscosity. The binder solution can also be applied to the fiber by dusting.

Ako pojidlá možno použit vodný roztok polivinylalkoholu, acetonový roztok polivinylacetátu, chloroformový, toluénový, alebo benzénový roztok polistyrénu a podobno.As binders, an aqueous solution of polivinyl alcohol, an acetone solution of polivinyl acetate, a chloroform, toluene or benzene solution of polistyrene and the like can be used.

Ak sa vyžaduje nanášanie viacerých vrstiev, toto sa dosiahne protahováním cez sústavu prievlakov a postupné sa zvačšujúcimi primermi otvorov, so zaradením sušiacich pecí medzi jednotlivé prievlaky.If multiple layers are required, this is achieved by drawing through the die assembly and gradually increasing the opening primers, with the inclusion of drying ovens between the individual die.

Sposob přípravy kompozitných materiálov spevnených kontinuálnymi vláknami podía uvedeného spbsobu sa prevádza následovnět Spevňovanie vlákna sa pokryje súvislým filmom pojidla a pretiahnutim cez komoru s matricovým práškom vo fluidnom vznose obalí sa súíiolou vrstvou matricového prášku a po vysušeni představuje kompozitný polotovar.The process for preparing continuous fiber reinforced composite materials according to this method is carried out as follows: The fiber reinforcement is covered with a continuous binder film and passed through a matrix powder fluidized bed chamber wrapped with a thick layer of matrix powder and after drying constitutes a composite blank.

Iný výhodný spósob je, že spevňovacie vlákna mSžu byť povlečené suspenziou matricového prášku v roztoku organického pojidla a po vysušení predstavujú kompozitný polotovar.Another preferred method is that the reinforcing fibers can be coated with a suspension of matrix powder in an organic binder solution and, after drying, are a composite blank.

205 40205 40

Taktiež možno na jedno spevňovacie vlákno protahováním cez obalovacio prievlaky naniest dve, alebo 1 viac vrstiov matricového prášku rózneho, avšak navzájom komaktibilného zloženia.It is also possible to apply two or more layers of matrix powder of different but mutually compatible composition to one reinforcing fiber by drawing through the coating dies.

V prlpadoch obalovania extrémně tenkých a křehkých spevňovacích vlákien sa tieto pretahujú cez obalovací prievlak spolu s pomocnými jemnými polymérovýmí.monofilovými vláknami, ktoré sa potom rozložia teplom.In cases of wrapping of extremely thin and brittle reinforcing fibers, these are passed through the wrapping die together with the auxiliary fine polymeric monofilament fibers, which are then decomposed by heat.

Pri výrobě finálnych kompozitov ša móžu kombinovat spevňovacie vlákna obalené navzájom kompaktibilnými matricovými práškami odlišného zloženia, alebo sa kombinujú spevnovacie vlákna odlišného zloženia obalené matricovým práškom.In the manufacture of the final composites, reinforcing fibers coated with mutually compatible matrix powders of different composition may be combined or the reinforcing fibers of different composition coated with matrix powder may be combined.

Příklad prevedeniaExecution example

Ako konkrétny případ možno uvieest pripravu kompozitného polotovaru pre kompozitný materiál s niklovou matracou spevnenou volfrámovými kontinuálnymi vláknami. Volfrámové kontinuálně vlákno je pretiahnuté cez suspenziu vodného polivinylalkoholu a niklového prášku, čím sa obalí koncentrickou rovnoměrnou vrstvou niklového matricového prášku. Nasledovným sušením obaleného vlákna s uvedenou suspenziou pri 80 °C prichádza k vytvrdeniu obalu na vlákně, čim sa získá kompozitný polotovar pre kompozitný materiál nikel-volfrám.As a particular example, the preparation of a composite blank for a composite material with a tungsten reinforced nickel mattress continuous fiber. The tungsten continuously filament is passed through a suspension of aqueous polivinyl alcohol and nickel powder, thereby wrapping it with a concentric uniform layer of nickel matrix powder. Subsequent drying of the coated fiber with said suspension at 80 ° C cures the coating on the fiber to give a composite blank for the nickel-tungsten composite material.

Po vhodnom uložení vlákien za účelom vytvorenia kompozitnéhomateriálu, obalené volfrámové vlákna sa žíhajú redukčněj atmosféře pri teplote až 1000 °C, čas 1 h. Počas žíhania dochádza k rozpadu a k odstráneniu organického pojidla a zároveň k spekaniu matricového prášku na povrchu vlákien, resp. medzi jednotlivými vláknami. Pú žíhaníjiasleduje konečné zlisovanie obalených volfrámových vlákien s niklovým matricovým práškom na 100 % hustotu daného kompozitného materiálu. Konečné zlisnvanie móže byt realizované napr. izostatickým-lisovánim za tepla pri teplote 1000 °C, tlaku 150^ MPa a čase 1 h.After suitable placement of the fibers to form the composite material, the coated tungsten fibers are annealed in a reducing atmosphere at a temperature of up to 1000 ° C, for 1 hour. During annealing, the organic binder is disintegrated and removed, and at the same time the matrix powder is sintered on the surface of the fibers, respectively. between individual threads. The annealing is followed by the final compression of the coated tungsten fibers with the nickel matrix powder to 100% density of the composite material. The final compression can be realized e.g. by hot isostatic pressing at a temperature of 1000 ° C, a pressure of 150 MPa and a time of 1 h.

Předložený vynález móže nájsť široké uplatnenie v oboroch, kde sa vyžadujú konštrukčné materiály o vysokej žiarupevnosti a vysokopevné materiály o nízkéj mernej hmotnosti, tj. v letectvo, energetike, jadrovej .techniko, dopravě a stavebníctve.The present invention can find wide application in fields where high refractory construction materials and low density high-strength materials are required, i. in aeronautics, energy, nuclear technology, transport and construction.

Claims (1)

205 40 Taktiež možno na jedno spevňovacie vlákno přetahováním cez obalovacie prievlaky na-niest dve, alebo 1 viac vrstiov matricového prášku rózneho, avšak navzájom komaktibilné-ho zloženía. V prlpadoch obalovania extrémně tenkých a křehkých spevňovacích vlákien sa tietopretahujú cez obalovací prievlak spolu s pomocnými jemnými polymérovýmí.monofilovýmivláknami, ktoré sa potom rozložia teplom. Pri výrobě finálnych kompozitov ša možu kombinovat spevňovacie vlákna obalené na-vzájom kompaktibilnými matricovými práškami odlišného zloženia, alebo sa kombinujúspevňovacie vlákna odlišného zloženia obalené matricovým práškom. Příklad prevedenia Ako konkrétny případ možno uvieest přípravu kompozitného polotovaru pre kompozitnýmateriál s niklovou matracou spevnenou volfrámovými kontinuálnymi vláknami. Volfrámovékontinuálně vlákno je pretiahnuté cez suspenziu vodného polivinylalkoholu a niklovéhoprášku, čím sa obalí koncentrickou rovnoměrnou vrstvou niklového matricového prášku.Nasledovným sušením obaleného vlákna s uvedenou suspenziou pri 80 °C prichádza k vytvrde-niu obalu na vlákně, čím sa získá kompozitný polotovar pre kompozitný materiál nikel--volfrám. Po vhodnom uložení vlákien za účelom vytvorenia kompozitnéhomateriálu, obalenévolfrámové vlákna sa žíhajú redukčněj atmosféře pri teplote až 1000 °C, čas 1 h. Počasžíhania dochádza k rozpadu a k odstráneniu organického pojidla a zároveň k spekaniu matri-cového prášku na povrchu vlákien, resp. medzi jednotlivými vláknami. Po žíhaníjiasledujekonečné zlisovanie obalených volfrámových vlákien s niklovým matricovým práškom na 100 %hustotu daného kompozitného materiálu. Konečné zlisovanie može byt realizované napr.izostatickým-lisovánim za tepla pri teplote 1000 °C, tlaku 150., MPa a čase 1 h. Předložený vynález može nájsť široké uplatnenie v oboroch, kde sa vyžadujú konštruk-čné materiály o vysekej žiarupevnosti a vysokopevné materiály o nízkéj mernej hmotnosti,tj. v letectvo, energetiko, jadrovej technike, dopravě a stavebníctve. PŘED MET VYNÁLEZU Spósob přípravy kompozitného polotovaru pre kompozitně materiály spevnené kontinuál-nymi vláknami, vyznačujúce sa tým, že kontinuálně spevňovanie vlákno samotné, alebo vpřípade extrémně malého priemeru resp. malej pevnosti spolu s jemnými polymérovýmí mono-filovými vláknami, sa aspoň jedenkrát pretiahne cez prostredie organického pojidla, na-příklad vodným roztokom polivinylalkoholu, s nasledovným pretiahnutím cez prostredie, vktorom sa nachádza matricový prášok vo fluidnom vznose, alebo aspoň jedenkrát sa pretiahnecez prostredie suspenzie matricového prášku v organickom pojidle, a vl.ákno takto obalenékoncentrickou a súvislou vrstvou pojidla a matricového prášku sa ňalej suší pri teplotevytvrdenia použitého pojidla. 1 výkresAlso, two or more layers of matrix powder of different but compatible composition may be applied to one reinforcing fiber by dragging through the wrapping dies. In the case of coating extremely thin and brittle reinforcing fibers, they are stretched through the wrapper together with the auxiliary fine polymeric fibers, which are then thermally decomposed. In the preparation of the final composites, it is possible to combine reinforcing fibers coated with mutually compatible matrix powders of different composition, or combining fibers of different composition coated with matrix powder. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT As a particular case, the preparation of a composite blank for a composite material with a tungsten continuous fiber reinforced nickel mattress can be mentioned. The tungsten-discontinuous fiber is elongated through a suspension of aqueous polivinylalcohol and nickel-powder, thereby wrapping it with a concentric uniform layer of nickel matrix powder. Subsequent drying of the coated fiber with said suspension at 80 ° C results in curing of the package on the fiber to obtain a composite blank for nickel composite material tungsten. After suitable laying of the fibers to form a composite material, the coated tungsten fibers are annealed to a reducing atmosphere at a temperature of up to 1000 ° C for 1 hour. The ironing breaks down and the organic binder is removed and the matrix powder is sintered at the fiber surface, respectively. between individual fibers. After annealing, the final compression of the coated tungsten fibers with nickel matrix powder follows 100% density of the composite material. The final compression can be carried out, for example, by isostatic hot pressing at a temperature of 1000 ° C, a pressure of 150, MPa and a time of 1 h. The present invention can be widely used in fields where high-temperature structural materials and high-strength materials are required low density, i. in aviation, energy, nuclear, transport and construction. BEFORE THE INVENTION A method for preparing a composite blank for composite fiber reinforced materials, characterized in that the fiber reinforcement is continuously reinforced by itself or, in the case of an extremely small diameter and / or diameter. of a low strength together with the fine polymeric monofilament fibers, it is drawn through the organic binder medium at least once, for example an aqueous solution of polivinylalcohol, followed by elongation through the medium in which the matrix powder is located in fluidized bed, or at least once drawn through the matrix suspension medium The powder in the organic binder, and the thus coated concentric and continuous layer of binder and matrix powder are further dried at the curing temperature of the binder used. 1 drawing
CS288877A 1977-05-03 1977-05-03 Method of composite half-made product preparation for compositive materials reinforced by continuous fibres CS205402B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS288877A CS205402B1 (en) 1977-05-03 1977-05-03 Method of composite half-made product preparation for compositive materials reinforced by continuous fibres

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS288877A CS205402B1 (en) 1977-05-03 1977-05-03 Method of composite half-made product preparation for compositive materials reinforced by continuous fibres

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS205402B1 true CS205402B1 (en) 1981-05-29

Family

ID=5367310

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS288877A CS205402B1 (en) 1977-05-03 1977-05-03 Method of composite half-made product preparation for compositive materials reinforced by continuous fibres

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS205402B1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69105976T2 (en) METHOD FOR PRODUCING REINFORCED COMPOSITE MATERIAL AND FIBER MATERIAL FOR USE DURING THIS METHOD.
DE19805868C2 (en) Process for the production of a fiber composite material
EP0968151B1 (en) Fibre-reinforced composite ceramics infiltrated with molten metal
EP1008569B2 (en) Method of making a short carbon fibre-reinforced silicon carbide composite material
EP0179137B1 (en) Method for forming composite articles of complex shapes
JPH0451510B2 (en)
DE3827126A1 (en) HOLLOW COMPOSITE BODY WITH A SYMMETRY AXIS, AND PRODUCTION METHOD FOR THIS
EP1524253B1 (en) Process of manufacture of conductive shaped parts
EP3609857A1 (en) Fibre composite component and production method
DE1608765B1 (en) PROCESS FOR MANUFACTURING FIBER REINFORCED WORKPIECES FROM BORFAEDEN
DE4343904C3 (en) Component made of fiber-reinforced composite material with a protective layer against erosion
DE112015002611T5 (en) Preform of a powdery material and process for its preparation
WO1999051539A1 (en) Reinforcing fibers and fiber bundles, especially for fiber composites, methods for the production thereof, and a fiber composite having reinforcing fibers
DE69113340T2 (en) Chilled, refractory bodies and methods of making them.
EP0314142B1 (en) Process for the fabrication of a porous shaped body
DE4021547C2 (en)
CS205402B1 (en) Method of composite half-made product preparation for compositive materials reinforced by continuous fibres
DE10359484A1 (en) Method for producing a component from a fiber composite material and fiber composite material
DE3245412C2 (en)
DE4331307C2 (en) Manufacture of a carbon fiber reinforced composite and its use
DE4301396C2 (en) Process for the production of porous fiber components
AT402615B (en) METHOD FOR PRODUCING METHOD FOR PRODUCING METAL-MATRIX COMPOSITIONS METAL-MATRIX COMPOSITIONS
DE1646411C3 (en) Process for the production of fiber-reinforced materials
AT402409B (en) Process for producing hollow bodies based on a metal- fibre composite
DE19815308A1 (en) Reinforcing fibers and rovings for silicon carbide ceramic composite useful for brake disks and brake linings