RU1609293C - Способ определени вли ни наполнител на матрицу в углерод-углеродных композитах - Google Patents

Abstract

ваш нос ньпс зов npoi позиционные нн  мож сстей сче дов 30воз УГЛ нап мож дованию воз южным нап элнител  Способ осуществл ют следующим образом. Из исследуемого образца KONmo3HTa вырезают кусок массой несколько граммов , измельчают его до размеров час-, тиц 30-40 мкм, смешивают с расплав- ленно Ч термопластичной св зкой (например , парафином) и полу генгшгй образец вращают.вокруг оси, перпендикул рной направлению внешнего магнитно™ го пол . После этого образец останав ; липают, выдержав некоторо.е врем , не выключа  магнитного пол , его охлаждают до затвердевани , после чего .измер ют диамагнитную восприимчивость в направлении оси враи(еи1г  и в направлении , перпендикул рном оси вращетш и направлению магнитного пол . Чем . анизотропи  диамагнитной восприимчивости меньше, тем в большей степени наполнитель повли л на матрицу. Экспериментально установлено, что величина анизотропии- диамагнитной восприимчивости коррелирует .(козффицнент коррел ции выше 0,9) с таким эксплуатационным параметром, как фрикционный износ, 2 ил. С S {sani О) О rsp СО оэ

Description

нос ных зовЪно

, 1зобретение относитс  к исс едо- ванте структуры тзердьрс Т(гл, в .част- ги угларод- углеродных композицион- материалов, и может быть исйоль- в отрасл х промышленности, ; про Н13ЯОДЯЩИХ углерод-углеродные, ком- поз ционные материалы.

Целью изобретени   вл етс  расши- рейие функциональных возможностей

способа за счет того, что путем размола образца композита исследованию подвергаютс - частиизы размером 30- 40 мкм, в св зи с чем оказываетс  возможным существенно расширить класс углерод-углеродных композитов, вли - ние наполнител  на матрицу в которых может быть количественно оценено.

На фиг,1 (а,б) показано пространственное расположение частиц kbbinosHв вЯь

га после обработки в посто нном м,зг FJHTHoM поле, на фиг,2 - коррел ци  между анизотропией.диамагнитной вос- приим ишости и фрикционным износом. Рассмотрим углерод-углеродный композит на основе волокнистого наполнител  и каменноугольного пека. Вли ние наполнител  на матрицу про вл етс  в том, что кристаллиты матрицы ориен- тируютс  в.определенной мере вдоль поверхности углеродного волокна. Это приводит к изменению типа микротекс- туры пека. Она становитс  не плоскостной , характерной дл  пека, термообра ботанного без наполнител , а и илинд- рической. Степень ориейтирунзщего воздействи  наполнител  на матрицу зависит от свойств пека и наполнител , от соотношени  компонентов и от технологии получени  композита, .В макро- изстропных композитах вы вить вли ние наполнитеч  на матрицу можно путем расположени  в пространстве одинако-  ым образом микрообъемод матрицы, Это достигаетс  измельчением макрообразца композита до частиц размерами примерно 30-40 мкм и формированием г:меси порош а комггозита с расплавленной св зкой (например, парафином) 3 посто нном магнитном поле .Дл  ориен- гиройани  частиц композита с плоско- стным типом текстуры (неизменивша с  под воздействием наполнител  часть матркпзы) образец необходимо вращать в магнитном поле вокруг оси, перпендикул рной MarnnTHOhfy полю. Дли ориентировани  частиц с цилиндрическим типом текстуры (углеродное волокно и изменивша с  часть матрицы) образец необходимо зафиксировать в магнитном поле .После охлаждени  св зки получаем образец, в котором углеродные частицы расположены в пространстве одинаковым образом (см.фиг. 1) .В слабого вли ни  наполнител  на матрицу некр торое количество частичек матрищл сохран ет плоскостную текстуру (см, фиг.1а). При сильном вли нии наполнител  на матрицу все частицы исследуемого материала имеют цилиндрическую текстуру (см, фиг,16),

По анизотропии диамагнитной восприимчивости , измеренной в направлени х осей Z и Y (см, фиг,1) и норми- рованной на среднее значение X диа- магнитной восприимчивости образца .(X.j-Xu.)/X, можно судить о степени изменени  матрицы под воздействием на

0

5

Q 5

0

5

0

5

0

полннтел . Чем анизотропи  меньше дл  данного типа композита, тем в большей степени наполнитель вли ет на матрицу, так как при укладке кристаллитов по образующей цилиндра диамагнитна  восприимтшвость в направле- ;НИИ оси Y равна диамагнитной восприимчивости в направлении Z,

Пример 1, Определ ли степень вли ни  наполнител  на матрицу в.образцах композита одной марки на ос нова углеродной ткани, дискретного углеродного волокна и 40 мас,% сред- нетемпературного каменноугольного пека. Температура обработки композита составл ла 2ДОО°С. Из исследуемых образцов , на которых предварительно была определена эксплуатационна  характеристика - износ при фрикции, вырезали,кусок jмaccoй примерно 2 г и 15 мин измельчали в лабораторной виб-. ромельнице ударно-истирающего действи . После отбора частиц, прошедпшх через сито 40 мкм, повтор ли размол и отбор проб до полного прохождени  всей массы образца через сито 40 мкм Полученный порошок композита смешивали с расплавленным парафином и ориентировали в посто нном магнитном поле напр женностью 2 Тл, Температуру ампулы при ориентировании поддерживали (70-Ь2) С, При ориентировании образец вращали 3 мин со скоростью 8 o6./twH вокруг оси, перпендикул рной направлению магнитного пол . Затем прекращали вращение и через 3 мин прк включенном магнитном поле начинали охлаждать образец до комнатной текпе- ратуры. Сформованный образец извлекали из ампулы и методом Фараде  определ ли диамагнитную восприимчивость в направлении осей Y и Z (см.фиг,1) и вычисл ли параметр (Xj.-Xu) /X.

Полученные результаты представлены на фиг,2,

Из представленных на фиг.2 данных следует, что предлагаемый метод позвол ет количественно оценивать вли ние наполнител  на матрицу. Это позвол ет сопоставить степень изменени  матрицы под воздействием наполнител  с эксплуатационными характеристиками композитов.

Так, например, сопоставление ( Х)./Х с эксплуатационной характеристикой композитов (фрикцион1а1м износом 1),.которое Приведено на фиг,2, показывает , что между этими характеристиками| наблнщаетс  линейна  зависимость (ког ффициент коррел ции выше ), Как видно из.полученной зависимости, чем |бс)льше степень вли ни  наполнител  на матрицу (,)/ меньше), тем мень е износ образца композита при| фрикционных испытани х. Таким образом предлагаемый способ позвол ет количественно оценивать вли ние наполнител  на цатрицу.

Ф о

рмула йзо.бретени 

Опособ определени  вли ни  напол- нитеп  на матрицу в углерод-углеродных композитах, включающий воздействие посто нным матнитным полем на образцы композита и измерение их физических параметров, отличающийс  тем, что, с целью расширени  функциональных йьзможностей способа , образец композита измельчают, смепивают с расплавленной термоплас- тичюй св зкой, вращают посто нной маг итном поле вокруг оси, перпенди0

кул рной направлению посто нного магнитного пол , затем прекращают вращение и отверждают образец, после чего измер ют его диамагнитную восприимчивость в направлении т-исто иного . магнитного пол  вдоль оси вращени  и в направленииi перпендикул рном двум предыдущим и определ ют текстурный параметр

3(Хг,-Х)

А

Х.

5

0

5

где X у - диамагнитна  восприимчивость образца в направле ши посто нного магнитного пол ; диамагнитна  восприимчивость образца в направлении оси вращени ;

диамагнитна  восприимчивость образца в направлении, перпендикул рном ос м X и Z,

при этом равенство нулю текстурного

параметра свидетельствует о полном .

вли нии наполнител  на матрицу.

X, Х„ 1

а.

Фиг.1

I

4- 2

6 8 1Q J5 ih /«