презентация 18

Казанский государственный технический университет им. А.Н.Туполева

Конструкционные и функциональные волокнистые композиты

Лекция 18

Достоинства углеродной матрицы
 широкий

диапазон рабочих
температур (-250 до 5000°С);
 высокая тепло- и термостойкость;
 жаропрочность и жаростойкость;
 высокая прочность при сжатии и
сдвиге;
 высокая химическая стойкость;
 низкая теплопроводность;
 высокая радиационная стойкость.



Способы получения
углеродной матрицы
Карбонизация
полимерной
матрицы

Осаждение
пироуглерода из
газовой фазы

Исходное сырье
- фенолформальдегидные
- фурановые
- кремнийорганические
- нефтяные и
каменноугольные пеки

- метан
- бензол
- ацетилен
- смесь (углеводород +
инертный газ или
водород)



Таблица 18.1. Свойства УУКМ на основе углеродной
ткани
Прочность
при
изгибе, МПа

Модуль упругости
при
изгибе, ГПа

Фенолформальдегидная

132/93

14,7/10,3

Эпоксифенольная

113/93

14,0/13,3

Кремнийорганическая.

128/77

12,8/8,5

Полибензимидиазольная

32/56

14,7/19,2

Исходная матрица

(в числителе при 24°, в знаменателе при 480°)



Осаждение пироуглерода
из газовой фазы

Изотермический
способ
Т=const;
Т=900-1200°С;
Р=130-2000 кПа;
t=сотни часов.

Неизотермический
способ

Т≠const;
Р=атмосферное;
t=сотни часов.



Изотермический метод

Неизотермический метод
Достоинства:

- высокая плотность и хорошая
графитируемость матрицы;
- простое аппаратурное оформление;
-возможность
обработки
одновременно
нескольких
изделий.

- высокая скорость осаждения;
- возможность заполнения крупных
пор;
- объемное уплотнение.

Недостатки
- малая скорость осаждения;
-поверхностное
осаждение
пироуглерода;
- плохое заполнение крупных пор.

-сложное аппаратурное оформление;
-обрабатывается лишь одно изделие;
-недостаточная плотность;
-образование микротрещин.

Для изготовления
тонкостенных
деталей

Для изготовления
толстостенных
деталей



Таблица 18.2. Физико-механические свойства
УУКМ с различными структурами
США
Параметр

Франция

2D

3D

4D

Ткань

5451

SPE

Cепкарб500

Аэролор-22

Тип матрицы

Кокс пека

Кокс пека

Кокс пека

Пироуглерод

Температура т/о, °С

1300-1400

1700

1500-1700

1200-1500

Прочность, МПа
при растяжении
при сжатии

45
90

115
77

70-120

40-70
120-200

Модуль упругости, Е ·10-3

28

65

-

20-30

5,9-15,0

18-22

50-150

-

Марка материала

Теплопроводность, Вт/(м·К)



Достоинства УУКМ
высокая тепло- и термостойкость до 5000°С;
высокая жаропрочность и жаростойкость;
стойкость к термоудару;
низкие значения температурного коэффициента
линейного расширения;

низкая теплопроводность;
высокотемпературная прочность;
высокая химическая стойкость.
высокая радиационная стойкость;



Приемы повышения
окислительной стойкости УУКМ

использование хорошо

графитируемых матриц;
повышение плотности;
повышение конечной температуры
обработки УУКМ;
снижение содержания
катализирующих окислов примесей;
нанесение защитных покрытий.



Защитные покрытия
для УУКМ

Фосфаты

Силициды
Бораты
Карбиды

Пироуглерод



Требования к антиокислительному
покрытию для УУКМ









иметь высокие температуры плавления и разложения;
быть по возможности плотными, беспористыми;
при окислении образовывать тонкую оксидную пленку,
препятствующую дальнейшему проникновению окисляющего
газа внутрь изделия;
не вступать в реакции с углеродом;
значения температурных коэффициентов линейного
расширения защитного слоя и УУКМ не должны сильно
различаться, чтобы не произошло разрыва или смещения
покрытия;
иметь хорошую адгезию к углеродному материалу.

презентация 18

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to презентация 18

Similar to презентация 18 (20)

More from student_kai

More from student_kai (20)

презентация 18