жидком топливе, для плазменных трубок, в качестве прокладок, подвергающихся воздействию температур до 2200 °С.
Композиции, изготовленные из углеродных и перечисленных ма териалов, сочетают ценные механические и физико-механические свойства углерода и окислов металлов или карбидов. BN-Волокно в опытных масштабах вырабатывается в виде штапельного волок на длиной до 37 мм и диаметром 5—7 мкм ,[8]. Вследствие по вреждения волокна на стадии кардочесания получить из него пря жу и текстильные изделия трудно. Поэтому борнитридное волокно перерабатывают в смеси с другими волокнами (с вискозным шта пельным волокном); применяют тройную смесь: BN-волокно, угле родное волокно и вискозное штапельное волокно, из которой удалось изготовить трикотажные и тканые материалы. Нетканые материа лы из чистого BN-волокна получаются прошивным способом.
BN-Волокно можно применять в чистом виде или в виде пла стиков. Ведутся интенсивные исследования по использованию это го волокна. При изготовлении композиций в качестве матрицы испытываются полимеры, металлы и керамика, но пока не решен вопрос об адгезии волокна к связующим. Из-за невысокой прочно сти волокна и низкой адгезии прочность фенопластов при изгибе (содержание волокна в пластике 60%) составляет всего лишь 6,9 кгс/мм2. Видимо, наиболее эффективно применение пластиков, армированных BN-волокном, к которым предъявляются высокие требования по электроизоляционным свойствам и теплопроводно сти.
Ниже сопоставляются свойства эпоксидных пластиков, содержа щих 30 объемн.% стеклянного или борнитридного волокна; при этом очевидны преимущества армирования борнитридным волок ном:
|
|
Борнитридное |
Стеклянное |
|
|
волокно |
волокно |
Диэлектрическая проницаемость при часто |
|
|
те |
Г ц |
4,20 |
5,17 |
Ю3 |
104 |
Г ц ................................................................. |
4,16 |
5,07 |
105 |
Г ц ................................................................. |
4,12 |
4,87 |
Фактор диэлектрических потерь при частоте |
0,0081 |
0,0175 |
103 |
Г ц ................................................................ |
104 |
Г ц ................................................................... |
0,0109 |
0,0272 |
Ю5 |
Г ц .............................................................. |
0,0145 |
0,0308 |
Коэффициент теплопроводности |
36 |
15 |
К-104, |
к ал /(см -с-°С )........................................ |
Попытки получить композиции борнитридное волокно— алю миний из-за плохой смачиваемости волокна расплавленным алюми нием не дали положительных результатов; после предварительного нанесения на BN-волокно тонкого слоя никеля возникшие трудно сти были преодолены. К преимуществам металлов, армированных BN-волокном, относится их повышенная прочность при высоких температурах. Композиции из BN-волокна, нитрида бора и кера-
Т а б л и ц а |
8.5. |
Механические свойства |
эпоксиборопластика (волокно травленое; |
исходный диаметр 104 мкм, |
конечный диаметр 100 мкм; трехточечное нагружение |
|
|
|
|
с |
базой 76,2 |
мм) |
[1, с. 329] |
|
|
|
|
|
|
|
О бъ ем н ое |
М одуль Юнга £ -1 0 —2 |
П редел прочности |
Реализуе |
|
П рочн ость |
содерж а* |
П редел |
к гс/м м 2* |
при изгибе, |
кгс/м м 2 |
№ |
ние |
прочности |
|
|
|
|
мая |
волокна, |
|
|
|
|
|
прочность |
образца |
|
волокна в |
при сдвиге, |
|
|
|
|
|
к гс/м м 2 |
|
пластике, |
к гс/м м 2 |
|
Л1 |
к о м п о |
волокно |
волокна, |
|
|
|
|
% |
|
|
зиция |
% |
1 |
|
415 |
|
73,4 |
9,59 |
273 |
372 |
322 |
440 |
106 |
2 |
|
315 |
|
74,0 |
10,15 |
277 |
374 |
344 |
456 |
112 |
3 |
|
326 |
|
74,0 |
— |
279 |
377 |
353 |
476 |
146 |
* А с и A f —- модули, вычисленные дл я площади сечения соответственно композиции и волокна.
мического связующего (кремнезем + каолин) устойчивы к теплово му удару при температурах до 1900 °С. Предварительные опыты показали, что борнитридные пластики обладают хорошей абляци онной стойкостью.
Изыскиваются также возможности применения «чистого» BN-волокна или тканей [8], например тканей для защиты от теп лового удара при атомных взрывах и от потоков нейтронов; не тканых материалов, обладающих наименьшей проницаемостью по отношению к горящему фосфору, для защиты от зажигательных фосфорных бомб. Способность борнитридных волокон пропускать ультракороткие радиоволны дает возможность применять их для изготовления обтекателей антенн радиолокационных установок и изготовления аппаратуры, регистрирующей радиоволны; благода ря высокой хемостойкости они могут быть использованы при филь трации дымовых газов, агрессивных жидкостей и расплавленных металлов, в частности алюминия. Борнитридные волокна могут применяться в качестве электроизоляционного материала в гене раторах высокой мощности, а также для изготовления негорючей одежды. Исследуется стойкость BN-волокна к действию ядерного излучения и электронов высокой энергии. Предполагается исполь зовать эти волокна для изоляции каналов ускорителей элементар ных частиц. Перечисленные многие возможности использования BN-волокон должны быть проверены на практике, после чего вы явятся те области, в которых их применение будет наиболее оправ дано.
Металлические волокна могут применяться в качестве наполни телей композиций, придавая им большую теплопроводность, элек тропроводность, магнитные свойства и др.
Усы будут применяться для армирования полимеров, металлов
икерамики. Пока они выпускаются еще в ограниченных объемах,
истоимость их очень высока [16]. Изготовление композиций с при менением усов сопряжено с большими, непреодоленными пока трудностями: достижение параллельного расположения усов в ком
позиции (хаотическое расположение усов снижает механические свойства композиций), а также требуемой степени наполнения ком позиций усами. Пока удалось получить композиции, содержащие не более 20 объемн. % усов. Увеличение содержания усов влечет за собой повышение давления при формовании композиций, что приводит к разрушению усов и ухудшению механических свойств композиции. Размеры усов (lid, где I — длина, d — диаметр) долж ны быть достаточными, чтобы обеспечить передачу усам напряже ния через матрицу аналогично тому, как это происходит при ис пользовании непрерывных волокон. По указанным причинам цен ные механические свойства усов в композициях реализуются явно недостаточно. Механические показатели эпоксипластиков, несмотря на высокую прочность и модуль упругости усов, почти такие же, как для стеклопластиков, но значительно уступают показателям для эпоксиуглепластиков, а тем более для боропластиков.
Бесспорно, усы являются ценным материалом для изготовления конструкционных композиций. И все же из-за высокой стоимости подобные композиции будут иметь ограниченное применение, пре имущественно для особых целей.
ЛИТЕРАТУРА
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1. |
Современные |
|
композиционные |
материалы. Под ред. |
Л. |
Браутмана |
и |
2. |
Р. Крока. М., «Мир», 1970, 315 с. |
химических |
волокон. |
Под |
ред. |
X о к. |
В |
кн.: |
Новое в производстве |
3- |
3. А. Роговина и С. П. Папкова. М-, «Мир», 1S68, |
с. |
148. |
|
химических |
Э к о н о м я , |
|
А н д е р с о н . |
В кн.: Новое в производстве |
4. |
волокон. Под ред. 3. А. Роговина и С. П. Папкова. М., «Мир», |
1968, |
с. 208. |
К е л с и Р. В. В |
кн.: Современные композиционные материалы. Под ред. |
5. |
Л. Браутмана и Р. Крока. М., |
«Мир», |
1970, |
с. 282. |
Fibers; |
Am. |
Ceram. |
F e l l o w |
В., |
|
S t e r r у J. |
«Polycrystalline |
Ceramic |
|
Soc. |
Symposium», |
Philadelphia, |
May, |
1965. |
|
|
№ |
6, с. |
1126. |
|
6. Г у н я е в |
Г. М. |
и др., «Механика полимеров», 1970, |
|
7. |
H a m |
l i n g |
В., |
N a u m a n n |
A., D r e s h e r |
W ., |
Polymer |
Prepr., |
|
1968, |
v. |
9, |
с. |
|
1449. |
|
Р., «Химия |
и технология |
полимеров», |
8. Э к о н о м и |
Д ., |
А н д е р с о н |
9. |
1967, № 7, с. 79. |
J. Am. Ceram. Soc., 1965, v. 48, р. 508. |
|
|
|
|
S с h a f f е г Р., |
|
№ 5, с. 515. |
10. |
С а м с о н о в Т. |
В., Ж ВХО |
им. Д. И. Менделеева, |
1960, т. 5, |
11. |
Р о с с . |
В кн.: |
Новое в |
производстве химических |
волокон. Под |
ред. |
|
3. А. Роговина |
и С. П. Папкова. М., «Мир», 1968, |
с. |
130. |
|
|
|
|
12.Композиционные материалы волокнистого строения. Под ред. И. П. Фран цевича и Д. М. Карпиноса. Киев, «Паукова думка», 1970. 380 с.
13. |
B r e n n e r |
S., |
J. |
Appl. Phys., 1962, v. 33, p. |
33. |
1963, v. |
28,~р."1Г1. |
14. |
H a s e l l m a n |
D., |
В a t h a H., |
Appl. Phys. |
Lett., |
15. |
Cliem. Eng. News, 1967, v. 45, № 42, p. 28. |
1969, |
№ 11, |
с. 45. |
16. |
М а н ц е р |
В. |
E., |
«Порошковая |
металлургия», |
17. |
Т а р н о п о л ь с к и й Ю. М. и |
др., «Механика полимеров», |
1971, № 4, |
|
с. 676. |
|
|
|
|
|
|
|
АЛЕКСАНДР АРСЕНЬЕВИЧ КОНКИН
УГЛЕРОДНЫЕ
И ДРУГИЕ
ЖАРОСТОЙКИЕ
ВОЛОКНИСТЫЕ
МАТЕРИАЛЫ
Редактор Беленькая С. М.
Технический редактор Скитина В. М.
Художник Носов Н. В.
График Баландин М.
Корректоры
Гаврилина Л. В., Хрипунова М. С.
Т 14740. |
Сдано |
в наб. 16/1 1974 г. |
Подп. в печ. 12/VIII 1974 г. Формат |
бумаги |
60X907,6. |
Бумага |
тип. № |
1. Уел. печ. л. 23,6*. |
Усл.-изд. л. 25,45. |
Тираж 3 000 |
экз. |
Зак. 77. |
|
|
Изд. № |
301. |
Цена 1 р. 59 |
к. |
|
|
|
|
Издательство.«Химия», |
107076, Москва, Стромынка, 13. |
|
|
Московская типография № п Союзполиграфпрома при Государственном комитете Совета Министров СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли.
Москва, 113105, Нагатинская ул., д. 1.