Способ определения влияния наполнителя на матрицу в углерод углеродных композитах

Ь) Авторское свидетельство СССР31491, кл . С 01 В 27721987.СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛИЯНИЯ НА 1 ИТЕЛЯ НА МАТРИЦУ В УГЛЕРОД-УГЛЕЬГЛ КОМПОЗИТАХИзобретение относится н исследою структуры твердых тел, в части углерод-углеродных композиционматериалов, и может быть испольно в отраслях промышленности,эводящйх углерод-углеродные комционные материалы, Цель иэобрете - расширение функциональных возостей достигается тем, что эаразмола образца композита иссле-,нию подвергаются частицы размером " 0 мкм, в связи с чем оказываетсяожным существенно расширить классрод-углеродных композитов,влияние и нителя на матрицу в которых ж т быть количественно оценено. 9 1(54 ПОЛ РОД (57 ван нос ных зов про поэ ния мож оче дов оз глмт следующим образомраэца компоэита вы"3 несколько грамо до размеров час-.шивают с расплав-ленной термопластичной связкой (например, парафином) и полу енный образец вращают, вокруг оси, перпендикулярной направлению внешнего магнитного поля. После этого образец останавливают, выдержав некоторое время, не выключая магнитного поля, его охлажда, - ют до затвердевания, после чего измеряют диамагнитную восприимчивость в направлении оси вращения и в направлении, перпендикулярном оси вращения и направлению магнитного гоня. Чем аниэотропия диамагнитной восприимчивости меньше, тем в большей степени матрицу е Эксено, что вели 1 нитнойвоспри-3 ( наполнитель повлиял пернментально устан ина зотропии днам и коррелируетии выше 0,9) коэффи таким ак Фри е имчив плуа- онный корре тацно износ м параметром, илепутем ра способа за счет мола образца ко подвергаются ча 40 мкм, в связи того,розита тицыс чем о углеро лнител мат с вляется ра озможносте исследо , в.част- мпозиционь исФольности, дные.комобретение относится кструктуры твердых тел углерод-углеродных ко атерналов,и может быт о в отраслях промышлен водящих углерод-углеро ционные материалы.лью изобретения яфункциональных в возможн углерод ние нап может бНа ф ственно м существенн ть количествен г,1 (а,б) пока расположениеисследованиюэмером 30 казываетсяасширить класс озитов, влия- ицу в которыхо оценено, ано пространастиц коМпози га после обработки в постоянном магнит ком поле, на фиг. 2 - корреляция между анизотропией.диамагнитной восприимчивости и фрикционным износомРассмотрим углерод"углеродный композит на основе волокнистого наполнителя и каменноугольного пека, Влияние наполнителя на матрицу проявляется в том, что кристаллиты матрицы ориентируются в,определенной мере вдоль поверхности углеродного волокна. Это приводит к изменению типа микротекс туры пека. Она становится не плоскостной, характерной для пека, термообра ботанного без наполнителя, а цилиндрической. Степень ориейтирующего воздействия наполнителя на матрицу зави-. сит от свойств пека и наполнителя, от соотношения компонентов и от тех нологии получения композита. В макроизстропных композитах выявить влияние наполните 1 я на матрицу можно путем расположения в пространстве одинаковым образом микрообъемов матрицы. 25 то достигается измельчением макрообразца композита до частиц размерами примерно 30-40 мкм и формированием (.меси порошка композита с расплавленной связкой (например парафином) э постоянном магнитном поле,Для ориенгирования частиц композита с плоскостным типом текстуры (неизменившаяся под воздействием наполнителя часть матрицы) образец необходимо вращать в магнитном поле вокруг оси, перпендикулярной магнитному полю, Для ориентирования частиц с цилиндрическим гипом текстуры (углеродное волокно и изменившаяся часть матрицы) образец 40 необходимо зафиксировать в магнитном поле, После охлаждения связки получаем образецв котором углеродные частицы расположены в пространстве одинаковым образом (см.фиг.1),Вслучае слабого1влияния наполнителя на матрицу некр(торое количество частичек матрицысохраняет плоскостную текстуру (см.фиг. 1 а). При сильном влиянии наполнителя на матрицу все частицы исследуемого материала имеют цилиндрическуютекстуру (см. фиг. 1 б).По анизотропии диамагнитиой восприимчивости, измеренной в направлениях осей Е и У (см. фиг,1) и нормированной на среднее значение Х диамагнитной восприимчивости образца (Х -Х)/Х,можно судить о степени изменения матрицы под воздействием на полнигеля Чем анизотропия меньше для данного типа композита, тем в большеи степени наполнитель влияет на матрицу, так как при укладке кристаллнтов по образующей цилиндра диамагнитная восприимчивость в направле" нии оси У равна диамагнитной восприимчивости в направлении Е.П р и м е р 1, Определяли степень влияния наполнителя на матрицу в .образцах композита одной марки на основе углеродной ткани, дискретного углеродного волокна и 40 мас7 среднетемпературного каменноугольного пека. Температура обработки композита составляла 2400 С. Из исследуемых образцов, на которых предварительно была определена эксплуатационная характеристика - износ при фрикции, вырезали кусок массой примерно 2 г и 15 мин измельчали в лабораторной виб- . ромельнице ударно-истирающего действия. После отбора частиц, прошедщих через сито 40 мкм, повторяли размол и отбор проб до полного прохождения всей массы образца через сито 40 мкм, Полученный порошок композита смешивали с расплавленным парафином и ориентировали в постоянном магнитном . поле напряженностью 2 Тл. Температуру ампулы прн ориентировании поддерживали (70 - 2) С. При ориентировании об-ораэец вращали 3 мин со скоростью 8 об,/мин вокруг оси, перпендикуляр" ной направлению магнитного поля. Затем прекращали вращение и через 3 мин при включенном магнитном поле начинали охлаждать образец до комнатной температуры, Сформованный образец извлекали из ампулы и методом Фарадея определяли диамагнитную восприимчивость в .направлении осей У и Е (см. фиг. 1) и вычисляли параметр (Х-Х)/Х.Полученные результаты представлены на фиг.2.Иэ представленных на фиг,2 данных следует, что предлагаемьгй метод позволяет количественно оценивать влияние наполнителя на матрицу. Это позволяет сопоставить степень изменения матрицы под воздействием наполнителя с эксплуатационными характеристиками композитов.Так, например, сопоставление (Х - "Х)/Х с эксплуатационной характеристикой композитов (фрикционным износом 1)которое приведено на фиг,2 показывает, что между этими характеристикулярной направлению постоянного магнитного поля, затеи прекращают враще "ние и отверждают образец, после чегоизмеряют его диамагнитную воспрпим"чивость в направлении гэстоянногомагнитного поля вдоль оси вращения ив направлении, перпендикулярном двумпредыдущим и определяют текстурныйпараметр 10 Х,-Х А нит Х соб сме тич при этомпараметрвлиянии 5 1609293 ками наблюдается линейная зависимость (коэффициент корреляции выше 0,9). Как 1 идно из.полученной зависимости, . чем больше степень влияния наполнителя а матрицу (Х-Х)/Х меньше), тем5 мень е изнбс образца компоэита прифри ионных испытаниях. Таким образом, пре агаемый способ позволяет количественно оценивать влияние наполнителя иа атрицу. Ф о мула и э обре т е н и я особ определения влияния напол- где я на матрицу в углерод-углерод 15композитах, включающий воздействие постоянным матнитным полем на обр зцы композита и измерение их физич ских параметров, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей спообраэец композита измельчают,вают с расплавленной термопласой связкой, вращают в постоянноМ маг тном поле вокруг оси, перпендиХ+Х+Х,диамагнитная восприимчивость образца в направлении постоянного магнитного поля, диамагнитная восприимчивость образца в направлении оси вращения;диамагнитная восприимчивость образца в направлении, перпендикулярном осям Х и Е равенство нулю текстурного а свидетельствует о полном наполнителя на матрицу.-". с.:. комитета пь и Иосква, Ж браущ ениям и открытиям при ГКНТ ССС кая наб., д. 4/5