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 PDFInfo
- 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
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims description 7
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims description 5
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 35
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 32
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 25
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 claims description 20
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 17
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 11
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 7
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims description 7
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 6
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 claims description 6
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 4
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 4
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 2
- 238000010409 ironing Methods 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 5
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003733 fiber-reinforced composite Substances 0.000 description 3
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 3
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 2
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000010410 dusting Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000001513 hot isostatic pressing Methods 0.000 description 1
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 1
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- MOWMLACGTDMJRV-UHFFFAOYSA-N nickel tungsten Chemical compound [Ni].[W] MOWMLACGTDMJRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005025 nuclear technology Methods 0.000 description 1
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 description 1
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)
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) |
-
1977
- 1977-05-03 CS CS288877A patent/CS205402B1/en unknown
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 |