Лекция 3. Борные волокна

Основным промышленным способом производства борного волокна является газо-фазное осаждение поликристаллического бора из смеси треххлористого бора и водорода на разогретую до температуры 1373 К вольфрамовую или углеродную подложку – проволоку диаметром 12... 16 мкм. При таком процессе вокруг подложки формируется борная оболочка, частично прореагировавшая с материалом подложки.

Промышленностью выпускаются борные волокна диаметром 100...200 мкм, имеющие предел прочности при растяжении 2...4 ГПа, модуль упругости 370...430 ГПа, плотность 2500 -2700кг/м³.

Освоен выпуск однонаправленных лент шириной до 76 мм и тканей шириной 1,5м.

Борные волокна хорошо совмещаются с полимерной и металлической матрицами. Они легко пропитываются связующими и, уплотняясь в процессе формирования, обеспечивают высокое (до 70% по объему) содержание армирующего компонента в композиционном материале.

К недостаткам борных волокон следует отнести сложность их переработки, невозможность выполнить укладку волокон на малых радиусах изгиба, а также резкое падение механических характеристик при температурах выше 673 К в результате окисления бора. В таблице 4 приведены основные показатели свойств борных волокон.

Армирование КМ высокопрочными и высокомодульными волокнами позволяет улучшить комплекс их физико-механических характеристик: повысить предел прочности, предел текучести, модуль упругости, расширить температурный интервал эксплуатации и т.п.

Таблица 4

Физико-механические характеристики борных волокон
Марка волокна, страна-	Тип нити	Диаметр	Плотность,	Прочность	Модуль
производитель		нити, мкм	кг./м^3	при	упругости
				растяжении	при растяж
				Гпа	ении, ГПа
АVCO, США	B/w			3,5
SNPE, Франция	В/w			3,4
Toshiba, Япония	В/w			3,3
Россия	B/w			3,5

В качестве армирующих волокон помимо металлических борных наиболее широко используют керамические волокна карбида кремния, оксида алюминия, двуоксида циркония. Для армирования КМ применяют также металлические волокна из бериллия, вольфрама, титана, стали.

Перспективно использование в качестве наполнителя различных нитевидных кристаллов, В таблице 5 приведены свойства волокон и нитевидных кристаллов для армированных КМ

Таблица 5

Свойства волокон и нитевидных кристаллов

Материал	Плотность, кг/м^3	Прчность при растяжении, ГПа	Модуль упру- гости при рас- тяжении, ГПа	Температура плавления, К
Волокно: карбида кремния оксида алюминия двуоксида циркония бериллиевое вольфрамовое титановое стальное Нитевидные кристаллы: оксида алюминия карбида кремния нитрида кремния		2,0 … 4,0 2,1 … 2,6 2,4 … 2,7 1,0 … 1,3 4,2 1,5 … 2,0 3,6 … 4,0     28,0 37,0 15,0

Дата добавления: 2014-01-20