Способ определения текстуры углеродной матрицы композитов

 

Изобретение может быть нспопь-: зовано в отраслях промышленности. производящих искусственные углеродные материалы. Способ определения тестуры углеродной матрицы композитов на основе волокнистого наполнителя состоит в следующем: в образце композита измеряют электропроводность , продольное и поперечное магиетосопротивление, затем выделяют из композита фрагмент волокна и измеряют его электропроводность, продольное и поперечное магнетосопротивлення, а о текстуре матрицы судят по величине текстурного параметра, определяемого из соотношения, приведенного в описании изобретения. Способ имеет повышенную точность. 2 ил.,. 2 табл. (Л С

А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.SU„„343h493 (51) 5 G 01 N 27 72

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (46) 15.03.93 ° Бюл. ti" 10 .(21) 4180670/21 (22) 14. 01. 87 (72) А.С. Котосонов, И.Я.Левинтович, 8.Г.Остронов и С.В.Кувшинников. (5á) Fitzeг rЕ., lluttner W, Structure

and Strenght of СагЬоп/Carbon Composites, 1. Phys. D., 1981, 14,,8 3, рр. 347-374.

Ehrburger P., Lahaye I. Charac- -

terization of Carbon/Carbon Сотроз tes., Carbon, 1981, 19, Р 1, рр. 1-5. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕКСТУРЫ УГ"

ЛЕРОДНОЙ МАТРИЦЫ КОМПОЗИТОВ (57) Изобретение может быть исполь-. зовано в отраслях промышленности, t производящих искусственные углерод.ные материалы. Способ определейия тестуры углеродной-матрицы композитов на основе волокнистого наполнителя состоит в следуняцем: в образце композита измеряют электропроводность, продольное и поперечное магнетосопротивление, затем выделяют иэ композита фрагмент волокна и измепяют его электропроводность, продольное и поперечное магнетосопротивления, а о текстуре матрицы судят по. величине текстурного параметра, определяемого из соотношения, приведенного в описании изобретения. Способ имеет повышенную гочность. 2 ил °, 2 табл, 1431491

Изобретение относится к области исслЬдования "òðóêòóðû твердых тел, в частности композитов с углеродной матрицей, и может быть использовано в отраслях промышленности, производящих искусственные углеродные материалы, Эксплуатационные свойства ком позитов определяются особенностями 1О структуры наполннтеля и магрицы.

- Наибольшую практическую значимость представляют композиты с волокнистым наполнителем. Структура композитов формируется при. сильном взаимном влиянии наполнителя и связующего.

Одним иэ проявлений такого влияния является преимущественная ориентация кристаллов или текстура матрицы,5 поверхностного наполнителя. Тексту- 2р ра матрицы оказывает существенйое влияние на многие эксплуатационные свойства компоэитов с волокнистым наполнителем: электро- и теплофиэические свойства, реакционную способ- 25 ность, прочность и др. Поэтому возникает необходимость количественной оценки текстуры углеродной матрицы у компоэитов.

Целью изобретения является повышеЗ0 ние точности и экспрессности способа за счет -количественного определения текстуры по электрофизическим параметрам образцов, На фиг. 1 и 2 показан армированный образец и направления электрического

Е и магнитного В полей при измерениях магнетосопротивления.

Способ. осуществляют следующим образом. 40

В образце композита измеряют электропроводность 6, продольное И и поперечное И магпетосопротивления.

Затем иэ него механически выделяют волокно и производят измерение его электропроводности Ь g, продольного

И;, и поперечного If магнетосопрое В

I тивлений. Учитывая известную объемную долю волокна 7 определяют текстуру (текстурный параметр Т) иэ соотношения

Пример 1. Определяли текстуру углеродной матрицы иэ каменноугольного пека в однонаправленных композитах, содержащих 40 об.7 углеродного волокна BMH-4, Температура обработки комлоэитов составляла 2800"С. Вырезали иэ композитов образцы прямоугольной формы размерами 5x5xt5 им, длинная ось которых совпадает с направлением .армирования компознта, и измеряли удельную электролроводность таких образцов, а также их продольное и поперечное магнетосопротивления в магнитном поле индукции 1,5 Т. После этого механическим способом выделяли фрагмент углеродного волокна и измеряли его удельную электропроводность, продольное и поперечное магнетбсопротивления в том же магнитном поле, что и компоэита, т,е. В 1,5 Т.

Величину текстурного параметра матрицы определяли по формуле (1), Из тех же образцов приготовляли шлифы для анализа оптической текстуры в сечении, перпендикулярном направлению армирования, при помощи оптического микроскопа марки ИДП-1.

Все исследованные образцы по данным оптического анализа имели высокую текстуру, оцениваемую как "выраженная", Однако, как следует иэ данных, приведенных в табл. t, текстура матрицы у этих образцов, определяемая по предложенному способу, различна и характеризуется определеннойвеличиной параметра Т.

Предложенный способ позволяет ко" личественно оценить текстуру матрицы в компоэитах с волокнистым наполнителем, в то время как известный способ 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 образца по известному- способу.

В табл. 1. показаны результаты определения текстуры углеродной матрицы композитов.

Пример 2. Анализировали текстуру углеродной матрицы композитов, полученных прессованием шихты, состоящей из 40 об.Я углеродного волокна марки ВПР-19 С длиной 2-5 мм и диспергированного каменноугольного пека.

Температура термической обработки составляла 2700 С давление прессования 2.10 Па..1 43 1491

ФормУла изобрете ния

Способ определения текстуры углеродной матрицы композитов на основе волокнистого наполнителя, включающий

1п 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 магнетосопротивления с композита, после чего выделяют из композита фрагмент волокна и измеряют его электропроводность, продольное и поперечное магнетосопротивления, а

20 о текстуре матрицы судят по величине текстурного параметра, определяемрго, иэ соотношения

„В b«gV.8

"I М b

Т =

М (2) 25 Т =

8 6в78

М- -N й

Качество ш!!ифов, 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 оце!!ивать текстуру углеродной матрицы композитов с волокнистым наполнителем, в то время как известный оптический способ опре" деления текстуры не позволяет дать

1 где М„-, М т

М "ю

М

1

Т—

Вырезали из композита образцы размером Зх5х 15 мм, длинная ось которых совпадает с направлением армирования и перпендикуляр!!а плоскости прессования. Измеряли злектропроводность, продольное и поперечное магнетосопротйвления этих образцов.

Предварительными исследовашщми установлено, что электропроводность углеродньгх волокон, выделенных из композитов данного типа, составляет

1500 Ом см, а продольное магнетосопротивление И не. превышает

8 „6

il . -1 10 %, а поперечное магнетосопротивление компоэитов данного типа составляет .!Е, а электропроводность

Ь 2000 Ом см, то вкладом волокна в значение текстурного парамет" ра Т можно пренебречь. При этом текстурный параметр может быть вычислен

I!o упрощеннс й. формуле, даже качественную оценку текстурированности матрицы компазнтов. продольное и поперечиое магнетосопротивления композита; продольное и поперечное магнетосопротивления фрагмента волокна удельные электропроводности композита и фрагмента волокна; объемная доля волокна в композите; текстурный параметр.

f431491

Та блица 1

Образец

Оптическая текстура Выражен- Выражен- Выражен- Выраженная ная ная ная

Выраженная

1,80

1 65

1,40

1, 55

М, %

0,009 0,012 0,009

0,010

0,013

3660

Ом -см

354 О

3600

3510

3550

- 0,120 0,120 . 0,110

0,110

О, 140

0,002: 0,002 0,002

0,02

0,002

1080

1050

1100

6, Ом- см»

1060

1080. Ф

Т (по предлагаемому способу) 107

163

198

128

208

Таблица 2

Образец

1,46

М, %

2 00 2,94

0,75 0,56

1,79

0,66

М;, %

0,47

Т (по и редлагаемому способу) 2,7

3,1

5,3

2,7

14 31491

8unpeAN.ниеаа юриЬиаю

Мщидле

Юй ЯФ йС ,сюзана а

Составитель С. Шумилишская

Редактор М. Васильева Техред А.Кравчук Корректор. С. Шекмар

Заказ 1959 Тираж Подписное

ВИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4