Борни влакна - Технология
Борните влакна са състави от полимерно свързващо вещество и втвърдител - борни влакна.
Борните влакна се характеризират с висока якост на натиск, срязване и срязване, ниско пълзене, висока твърдост и модул на еластичност, топло- и електропроводимост. Клетъчната микроструктура на борните влакна осигурява висока якост на срязване на границата с матрицата.
В допълнение към непрекъснатото борно влакно се използва сложно борно стъкло, при което няколко успоредни борни влакна са сплетени със стъклени влакна, което придава стабилност на размерите. Използването на боростъклени влакна улеснява технологичния процес на производство на материала.
Като матрици за получаване на борни влакна се използват модифицирани епоксидни и полиимидни свързващи вещества. Борните влакна KMB-1 и KMB-1k са предназначени за продължителна работа при температура 200 °C; KMB-3 и KMB-3k не изискват високо налягане по време на обработката и могат да работят при температури не по-високи от 100 ° C; KMB-2k работи при 300 °C.
Борните влакна имат висока устойчивост на умора, устойчиви са на радиация, вода, органични разтворители и горива и смазочни материали.
Тъй като борните влакна са полупроводници, борните влакна имат повишена топло- и електропроводимост: λ = 45 kJ/(m∙K); α = 4∙10С (по протежение на влакната); = 1,94∙10 Ohm∙cm; ε = 12,6÷20,5 (при честота на тока 10 Hz); tg δ = 0,02÷0,051 (при честота на тока 10 Hz). За борните влакна якостта на натиск е 2-2,5 пъти по-голяма от тази за въглеродните влакна.
Физическите и механичните свойства на борните влакна са дадени в предишната таблица.
Органичните влакна са композитни материали, състоящи се от полимерно свързващо вещество и усилващи агенти (пълнители) впод формата на синтетични влакна. Такива материали имат ниска маса, относително висока специфична якост и твърдост и са стабилни при действието на редуващи се натоварвания и рязка промяна на температурата. За синтетичните влакна загубата на якост по време на текстилната обработка е малка; те са нечувствителни към повреди.
За органичните влакна стойностите на модула на еластичност и температурните коефициенти на линейно разширение на втвърдителя и свързващото вещество са близки. Има дифузия на свързващите компоненти във влакното и химично взаимодействие между тях. Структурата на материала е без дефекти. Порьозността не надвишава 1-3% (при други материали 10-20%). Оттук и стабилността на механичните свойства на органовите влакна при рязък спад на температурата, действието на ударни и циклични натоварвания. Якостта на удар е висока (400-700 kJ/m²). Недостатъкът на тези материали е относително ниската якост на натиск и високата пълзене (особено за еластични влакна).
Органичните влакна са стабилни в агресивни среди и във влажен тропически климат; диелектричните свойства са високи, а топлопроводимостта е ниска. Повечето органични влакна могат да работят дълго време при температура 100-150 °C, а на базата на полиимидно свързващо вещество и полиоксадиазолови влакна - при температура 200-300 °C.
В комбинираните материали, наред със синтетичните влакна, се използват минерални влакна (стъкло, въглеродни влакна и борни влакна). Такива материали имат по-голяма здравина и твърдост.
4. Икономическа ефективност от използването на композитни материали.
Областите на приложение на композитните материали не са ограничени. Използват се в авиацията за високо натоварени части на самолети (обшивка, лонжерони, ребра, панели и др.) и двигатели (компресорни и турбинни лопатки и др.), в космосатехнология за възли на носещи конструкции на апарати, изложени на топлина, за укрепващи елементи, панели, в автомобилната индустрия за олекотяване на каросерии, пружини, рамки, панели на каросерията, брони и др., в минната промишленост (пробивни инструменти, части за комбайни и др.), в гражданското строителство (мостови участъци, елементи от сглобяеми конструкции на високи сгради и др.) и в други области на националната икономика.
Използването на композитни материали осигурява нов качествен скок в увеличаването на мощността на двигателите, силовите и транспортните съоръжения, намаляване на теглото на машините и устройствата.
Технологията за производство на полуфабрикати и изделия от композитни материали е добре развита.
Композитни материали с неметална матрица, а именно полимерни въглеродни влакна се използват в корабостроенето и автомобилната промишленост (каросерии на състезателни автомобили, шасита, витла); От тях се правят лагери, нагревателни панели, спортно оборудване, компютърни части. Високомодулните въглеродни влакна се използват за производството на части за самолети, оборудване за химическата промишленост, в рентгеново оборудване и др.
Въглеродните влакна с въглеродна матрица заместват различни видове графит. Използват се за термична защита, спирачни дискове на самолети, химически устойчиво оборудване.
Продуктите от борни влакна се използват в авиационната и космическата техника (профили, панели, ротори и лопатки на компресори, лопатки на витла и трансмисионни валове на хеликоптери и др.).
Органовите влакна се използват като изолационен и структурен материал в електрическата и радио индустрията, авиационната технология и автомобилостроенето; От тях се изработват тръби, контейнери за реактиви, облицовки на корабни корпуси и др.
5. Списък с литература.
ЛахтинЮ. М., Леонтьева В. П. Материалознание: Учебник за висши технически институции. - 3-то изд., преработено. и допълнителни - М .: Машиностроене, 1990.
Материали на бъдещето: обещаващи материали за националната икономика. пер. от немски / ред. А. Нойман. - Л .: Химия, 1985.
Тарнополски Ю. М., Жигун И. Г., Поляков В. А. Пространствено подсилени композитни материали: Наръчник. - М .: Машиностроене, 1987.
Политехнически речник. гл. изд. И. И. Артоболевски. - М .: "Съветска енциклопедия", 1977 г.