SU531645A1

SU531645A1 - A method of manufacturing a fibrous composite material

Info

Publication number: SU531645A1
Application number: SU2113276A
Authority: SU
Inventors: Александр Григорьевич Бакаев; Александр Сергеевич Матусевич; Василий Петрович Северденко
Original assignee: Физико-технический институт АН Белорусской ССР
Priority date: 1975-03-07
Filing date: 1975-03-07
Publication date: 1976-10-15

Description

Изобретение относитс к литейному производству , в частности к производству армированных материалов.This invention relates to foundry, in particular, to the production of reinforced materials.

Известен способ изготовлени волокнистых ко.мпозиционных материалов, заключающийс в том, что смесь коротких волокон и соли органической кислоты (муравьинокислый свинец ) перемешивают и подвергают нагреву. В результате соль разлагаетс с выделение.м металла матрицы. После этого полученную смесь подвергают нагреву и давлению п получают композит с дискретными волокнами 1.A known method of making fibrous composite materials is that the mixture of short fibers and the salt of an organic acid (lead formate) is mixed and heated. As a result, the salt decomposes with the release of the matrix metal. After that, the resulting mixture is subjected to heating and pressure n receive composite with discrete fibers 1.

Педостатком известного способа вл етс то, что получение композиционных материалов, армированных сплошными, однонаправленными волокнами, затруднительно, так как по указанному способу необходимо применение перемешивани , чтобы добитьс равномерного распределени волокон.The main disadvantage of this method is that it is difficult to obtain composite materials reinforced with continuous, unidirectional fibers, since it is necessary to use mixing in this process in order to achieve a uniform distribution of the fibers.

Известен способ изготовлени композиционного материала, заключающийс в том, что волокна помещают в ванну с расплавом матричного материала, прикладывают давление, осуществл пропитку волокон матричным материало .м, а затем охлаждают 2. Указанный способ не обеспечивает достаточной прочности и плотности композиционного материала.A known method of making a composite material is that the fibers are placed in a bath with a melt of the matrix material, pressure is applied by impregnating the fibers with a matrix material, and then cooled 2. This method does not provide sufficient strength and density of the composite material.

С целью повышени прочности и плотности волокнистого композиционного материала на волокна предварительно нанос т покрытие из In order to increase the strength and density of the fibrous composite material, fibers are pre-coated with fibers.

материала матрицы, затем осуществл ют пропитку волокон материалом матр1щы при одновременном нагреве их до температуры, на 30- 150° С превышающей температуру плавлени материала матрицы.the matrix material, then the fibers are impregnated with the matrix material while they are heated to a temperature of 30-150 ° C higher than the melting point of the matrix material.

На чертеже показана литейна форма 1, имеюща мембрану 2, индуктор 3 и поршень 4.The drawing shows a mold 1 having a membrane 2, an inductor 3 and a piston 4.

Филаментные волокна 5 или усы помещают в литейную форму и нанос т на них покрытие из материала матрицы следующим образом.The filament fibers 5 or whiskers are placed in a mold and coated with a matrix material as follows.

Волокна пропитывают под давлением металлоорганическим соединением, содержащим материал матрицы, нанри.мер алюминийтриалкнлом . Затем производ т нагрев волокон до те.мпературы разложени металлоорганического соединени , при этом материал матрицы осаждаетс на волокнах. Затем из формы удал ют остаток металлоорганического соединени , заливают в нее расплав 6 материала матрицы при одновременном нагреве волокон до температуры , на 30-150° С превышающей точку плавлени материала матрицы, и прикладывают давление к расплаву матрицы. Далее форму охлаждают водой или другим охладителем, не снима давлени на расплав матрицы вплоть до затвердевани .The fibers are impregnated under pressure with an organometallic compound containing a matrix material, such as aluminum tri-aluminum. The fibers are then heated to the temperature of decomposition of the organometallic compound, and the matrix material is deposited on the fibers. Then, the rest of the organometallic compound is removed from the mold, melt 6 of the matrix material is poured into it while heating the fibers to a temperature 30–150 ° C higher than the melting point of the matrix material, and pressure is applied to the matrix melt. Next, the mold is cooled with water or another cooler, without relieving the pressure on the matrix melt until solidification.

Толщину покрыти .металла матриц) па волокнах регул ру от за счет изменени количества профильтрованного металлоорганического соединени . Волокна или усы можно предварительно покрыть различными металлами, например , титаном, танталом, никелем и др. Интервалы температур нагрева выбирают, исход из анализа физических процессов, протекающих в период пропитки предварительно покрытых армирующих волокон или усов металлом, который обеспечивает смачивание поверхности волокон расплавом материала матрицы при определенной температуре. Режимы и скорость охлаждени выбирают, исход из свойства сплава, примен емого в качестве матрицы.The thickness of the coating of the metal matrix) on the fiber to the regulator is due to a change in the amount of the filtered organometallic compound. Fibers or whiskers can be pre-coated with various metals, for example, titanium, tantalum, nickel, etc. The heating temperature intervals are chosen based on the analysis of physical processes occurring during the period of impregnation of pre-coated reinforcing fibers or whiskers with metal, which provides wetting of the surface of the fibers with molten matrix material at a certain temperature. The modes and rate of cooling are chosen based on the properties of the alloy used as a matrix.

Пример. Волокна графита помещают в форму, например кварцевую трубу, которую с однОГО конца закрывают мембраной. После этого волокна пропитывают под давлением газа Б 1 - 1,5 атм, например аргона, раствором алюминийтриалкилов и нагревают индуктором до 250-300° С. В результате нагрева до такой температуры алюминий осаждаетс на волокнах в вид.е покрыти , толщину которого регулируют количеством раствора аллюминийорганического соединени , прошедшего через волокна и мембрану. Затем из формы удал ют остаток алюминийорганического соединени , заливают расплав материала матрицы - алюминиевый сплав В&5 при 690-720° С с одновременным нагревом волокон индуктором и прикладывают давление не более 20 атм к расплаву матрицы, например, поршнем. Далее форму выдерживают при температуре образовани твердых растворов в расплаве матрицы и охлаждают водой со скоростью более 427 град/с, сиглга давлепи на расплав матрицы .Example. The graphite fibers are placed in a mold, for example a quartz tube, which is closed with a membrane at one end. After that, the fibers are impregnated under a gas pressure of B 1-1.5 atm, for example argon, with a solution of aluminum trialkyls and heated by an inductor to 250-300 ° C. As a result of heating to such a temperature, aluminum is deposited on the fibers in a kind of coating, the thickness of which is controlled by the amount a solution of an organo-aluminum compound that has passed through the fibers and membrane. Then, the rest of the organoaluminum compound is removed from the mold, molten matrix material is cast — aluminum alloy B & 5 at 690-720 ° C with simultaneous heating of the fibers by an inductor, and a pressure of no more than 20 atm is applied to the matrix melt, for example, with a piston. Next, the mold is kept at the temperature of formation of solid solutions in the matrix melt and is cooled with water at a speed of more than 427 degrees / s, sigle pressure on the matrix melt.

Способ позвол ет получать композиционные .материалы на основе легких металлов с филаментны .ми волокнами, прочностные хорактеристики которых полностью реализуютс в композиции .The method makes it possible to obtain composite materials based on light metals with filaments of fibers, the strength characteristics of which are fully realized in the composition.

Ф о р м У л а изобретени F o rm At l and inventions

Способ изготовлени волокнистого композиционного материала, включающий пропиткуA method of making a fibrous composite material comprising impregnating

волокон под давлением материало1М матрицы и последующее охлаждение, о т л и ч а ю щ и йс тем, что, с целью увеличени прочности и плотности композиционного материала, на волокна предварительно нанос т промежуточноеfibers under pressure from the material of the matrix and the subsequent cooling, that is, with the fact that, in order to increase the strength and density of the composite material, an intermediate

покрытие из материала матрицы, нагревают волокна до температуры, на 30-150° С превышающей температуру плавлени материала матрицы, при одновременном заполнении их последним, а затем прикладывают давление.the coating of the matrix material, the fibers are heated to a temperature 30–150 ° C higher than the melting point of the matrix material, while simultaneously filling them with the latter, and then pressure is applied.

Источники информации, прии тые во внимание при экспертизе:Sources of information taken into account in the examination:

1.Патент США № 3787204, Кл. 164-93, 72-71, 1974 г.1. US patent number 3787204, CL. 164-93, 72-71, 1974

2.Патент США № 3547180, Кл. 164-61, 1970 г.2. US patent number 3547180, CL. 164-61, 1970