Способ определения текстуры углеродной матрицы композитов

(51) 5 С 0 ИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ПИ ЛЬСТВУ ОМУ СВИ(54) СПОСОБ ОП ЛЕРОДНОЙ ИАТРИ (57) Изобретен зовано в отрас ЕДЕЛЕНИЯ ТЕКСТУРЬ ЦЫ КОМПОЗИТОВе может быть испо ях промышленности ль-. ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ Нцггпег И, Зггцсгцге СагЬоп/СагЬоп СбшроО., 1981, 14 У 3,производящих искусственные углерод.ные материалы. Способ определейиятестуры углеродной матрицы композитов на основе волокнистого наполнителя состоит в следуняцем: в образцекоипозита измеряют электропроводность, продольное и поперечноемагнетосопротивление, затеи выделяютиэ композита фрагиент волокна и измеяют его электропроводность,продольное и поперЕчное магнетосопротивления, а о текстуре матрицы судят повеличине текстурного параметра, определяемого из соотношения, приведенного в описании изобретения. Способимеет повышенную гочность. 2 ил,2 табл,Изобретение относится к областиисследованля структурь твердых тел,в частности композитов с углероднойматрицей, и может быть использованов отраслях промышленности, производящих искусственнье углеродные материалы,Эксплуатационные свойства компоэитов определяются особенностями 1 Оструктуры наполннтеля и магрицы.. Наибольшую практическую значимостьпредставляют композиты с волокнистымнаполнителем. Структура композитовформируется при. сильном взаимном 15влиянии наполнителя и связующего.Одним иэ проявлений такого влиянияявляется преимущественная ориентациякристаллов или текстура матрицы, уповерхностного наполнителя. Текстура матрицы оказывает существенноевлияние на многие эксплуатационныесвойства компоэитов с волокнистымнаполнителем: электро- и теплофиэические свойства, реакционную способность, прочность и др. Поэтому возникает необходимость количественнойоценки текстуры углеродной матрицыу компоэитов.Целью изобретения является повыше З 0ние точности и экспрессности способаэа счет количественного определениятекстуры по электро 4 изическим параметрам образцов,На фиг. 1 и 2 показан армированныйобразец и направления электрическогоЕ и магнитного В полей при измеренияхмагнетосопротивления.Способ. осуществляют следующимобраэома 40В образце композита измеряютэлектропроводность 6, продольное Мн поперечное М магпетосопротивления.Затем иэ него механически выделяютволокно и производят измерение егоэлектропроводности Ь , продольногоИ;, и поперечного М магнетосопров Ь1тивлений. Учитывая известную объемнуюдолю волокна 7 8 определяют текстуру(текстурный параметр Т) иэ соотношеия21 -И1 1М- М.а 6 вЧ6П р и м е р 1. Определяли текстуру углеродной матрицы иэ каменоугольного пека в однонаправленных композитах, содержащих 40 об.А углеродноговолокна ВМН, Температура обработкикомпозитов составляла 2800"С, Вырезали иэ композитов образць прямоугольной формы размерами 5 х 5 х 15 им,длинная ось которых совпадает с нап"равлением армирования компоэита, иизмеряли удельную электролроводностьтаких образцов, а также их продольноеи поперечное магнетосопротивленияв магнитном поле индукции 1,5 Т. После этого механическим способом выделяли фрагмент углеродного волокна иизмеряли его удельную электропроводность, продольное и поперечное магнетбсопротивления в том же магнитномполе, чтои компоэита, т,е. В 1,5 Т.Величину текстурного параметра матрицы определяли по формуле (1),Из тех же образцов приготовлялишлифы для анализа оптической текстурыв сечении, перпендикулярном направлению армирования, при помощи оптического микроскопа марки МДП.Все исследованные образцы по данным оптического анализа имели высокую текстуру, оцениваемую как "выраженная", Олыако, как следует иэ данных, приведенных в табл. 1, текстураматрицы у этих образцов, определяемая по предложенному способу, различна и характеризуется определенной.величиной параметра Т.Предложенный способ позволяет ко"личественно оценить текстуру матрицыв компоэитах с волокнистым наполнителем, в то время как известныйспособ дает лишь качественную характеристику текстуры. Время, затраченное на анализ одного образца по предлагаемому способу, составляет:1 ч,что в 3"5 раз меньше, чем время, затраченное на анализ того же образцапо известному способу.В табл, 1, показаны результаты определения текстуры углеродной матрицыкомпозитов.П р и м е р 2, Анализировалитекстуру углеродной матрицы композитов, полученных прессованием шихты,состоящей из 40 обД углеродноговолокна марки ВПРС длиной 2-5 мми диспергированного каменноугольногопека.Температура термической обработкисоставляла 2700 С, давление прессования 2.10 Па.Формула изобрете ния5 Способ определения текстуры углеродной матрицы композитов на основе1волокнистого наполнителя, включающий 10 измерение электрофиэических параметров компоэитов, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности и экспрессности способа, измеряют электропроводность, продольное 15 и поперечное магнетосопротивленияскомпозита, после чего выделяют изкомпозита фрагмент волокна и измеряютего электропроводность, продольное ипоперечное магнетосопротивления, а 20 о текстуре матрицы судят по величинетекстурного параметра, определяемргоКачество шлифов, приготовленных для оптического анализа, не позволя-. ет исследовать текстуру матрицы, В то же время проведена количественная оценка текстуры по предложенному способу. Значения параметра Т для этих образцов приведены в табл, 2,Как видно из представленных данных, предлагаемый способ позволяет 3 количественно оценивать текстуру углеродной матрицы композитов с волокнистым наполнителем, в то время как известный оптический способ опре" деления текстуры непозволяет дать 1 где М-,Мт В Мю ВМВ1ЧВ 40 Вырезали из композита образцы размером Зх 5 х 15 мм, длинная ось которых совпадает с направлением армирования и перпендикулярна плоскости прессования. Измеряли злектропроводность, продольное и поперечное магнетосопро" тивления этих образцов. Предварительными исследованиями установлено, что электропроводность углеродных волокон, выделенных из композитов данного типа, составляет1500 Ом см , а продольное магнетосопротивление И не превышает В В. -1 10Е, а поперечное магнетосопротивление композитов данного типа сос" тавляет .Б, а электропроводность Ь 2000 Омсм, то вкладом во- локна в значение текстурного парамет" ра Т можно пренебречь. При этом текстурный параметр может быть вычислен по упрощеннсй. формуле,даже качественную оценку текстурированности матрицы у компознтов,продольное и поперечиое магнетосопротивления композита;продольное и поперечное магнетосопротивления фрагмента волокнаудельные электропроводности композита и фрагмента волокна; объемная доля волокна в композите;текстурный параметр.51 1431491 Таблица 1 Образец 1Оптическая текстура Выражен- Выражен- Выражен- Выраженная ная ная ная 1 Выраженная 1,80 1,65 1,40 1,55 М, %. О, 0090,012 О, 009 0,010 0,013 3660 6, Ом см; 3540 3600 3510 3550 0,120 0,120 . 0,110 О, 110 0,140 0,002 : 0,002 0,002 0,02 0,002 1080 1050 1100 6, Ом см 1060 1080 ФТ (по предлагаемому способу) 107 163 198 128 208 Таблица 2 Образец 1,46 М, Е 2 у 00 2,94 0,75 0,56 1,79 0,66 М;, % в 0,47 Т (по предлагаемому способу) 2,7 3,1 5,3 2,71431491 ЮоаЫ- .юиеарюра%жаю МщИле аа арлю ройюаа Составитель С, Шумилишская Редактор И. Васильева Техред А.Кравчук Корректор. С. Шекмар Заказ 1959 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4