Открытие углеродных волокон, их классификация, состав и текстильные формы. Способы получения УВ из химических или природных органических волокон, их применение в составе композиционных материалов. Свойства однонаправленных углепластиков, наполненных УВ.
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого Институт металлургии, машиностроения и транспорта Выполнила: студентка группы № 43317/1 Овчарова М.А.Композиционные материалы, представляют собой металлические и неметаллические матрицы (основы) с заданным распределением в них упрочнителей (волокон, дисперсных частиц и др.); при этом эффективно используются индивидуальные свойства составляющих композиции. Композиционные материалы позволяют иметь заданное сочетание разнородных свойств: высокой удельной прочности и жесткости, жаропрочности, износостойкости, теплозащитных свойств и др. Спектр свойств композиционных материалов невозможно получить при использовании обычных материалов. Благодаря композиционным материалам стал возможен новый качественный скачок в увеличении мощности двигателей, уменьшении массы машин и конструкций и повышении весовой эффективности транспортных средств и авиационно-космических аппаратов. Матрица придает требуемую форму изделию, влияет на создание свойств композиционного материала, защищает арматуру от механических повреждений и других воздействий среды.Углеродные волокна впервые были получены Эдисоном еще в 1882г. Интерес к углеродным волокнам, появившийся в 1960-е годы, обусловлен тем, что в отличие от стеклянных (а также органических) волокон они обладают весьма высоким модулем упругости, специфическими тепло-и электрофизическими свойствами. В последующие годы ученым и технологам удалось значительно повысить и прочность углеродных волокон; уже сейчас по своей удельной прочности углеродные волокна в качестве армирующих материалов не только не уступают другим типам волокон, но и успешно конкурируют с ними. Работы по улучшению характеристик углеродных волокон и на основе полиакрилонитрила, и на основе пеков продолжаются, в том числе в направлении совершенствования технологии их производства. Характеристики первых углеродных волокон на основе ПАН были невысоки, но постепенно технология совершенствовалась и уже через 10 лет (к 1970 г.) были получены углеродные волокна на основе ПАН-волокон с пределом прочности 2070 МПА и модулем упругости 480 ГПА.Углеродное волокно обычно получают термической обработкой химических или природных органических волокон, при которой в материале волокна остаются главным образом атомы углерода. Первый из них представляет собой окисление исходного (полиакрилонитрильного, вискозного) волокна на воздухе при температуре 250 °C в течение 24 часов. После окисления следует стадия карбонизации - нагрева волокна в среде азота или аргона при температурах от 800 до 1500 °C.Углеродные волокна можно получать из многих полимерных волокон. В зависимости от режима термообработки углеродные волокна подразделяются на карбонизованные и графитизированные. К высококачественным волокнам относятся: 1) высокопрочные углеродные и высокомодульные графитовые волокна, углеродные волокна с повышенной прочностью и удлинением (на основе полиакрилонитрила (ПАН)) 2) высокомодульные графитовые волокна (на основе жидкокристаллических (мезофазных) пеков). К низкосортным волокнам или волокнам общего назначения относятся: 1) низкографитизированкые углеродные и графитовые волокна и материалы (на основе ПАН); 2) низкографитизированные углеродные и графитовые волокна и материалы (на основе обычных пеков). В зависимости от используемого прекурсора (вискозных или ПАН-волокон) и методов получения по своим свойствам УВ делятся на несколько основных типов, имеющих характеристики, приведенные в таблице 1.Основу углеродного волокна составляют плоские длинные узкие ленты поликонденсированного ароматического углерода с преимущественной ориентацией вдоль оси волокна. На границе фибриллы разделены микрофибриллярным пространством, представляющим собой вытянутые поры длиной 200-300А° и диаметром 10-20 А°, которые, также как и оси ориентированы вдоль оси волокна.Углеродные волокна характеризуются высокой силой натяжения, низким удельным весом, низким коэффициентом температурного расширения и химической инертностью. Изменяя условия термообработки, можно получить УВ с различными электрофизическими свойствами и использовать их в качестве разнообразных по назначению электронагревательных элементов, для изготовления термопар и др. Углеродные волокна превосходят все известные жаростойкие волокнистые материалы благодаря большой активной поверхности до 2500 м2/г, высокой прочности (3,6 Гн/м2). Изменяя условия термообработки, можно получить УВ с различными электрофизическими свойствами (удельное объемное электрическое сопротивление от 2?10-3 до 106 ом/см) и использовать их в качестве разнообразных по назначению электронагревательных элементов, для изготовления термопар и др. Благодаря низкой плотности (1,7-1,9 г/см?) по удельному значению (отношение прочности и модуля к плотности) механических свойств УВ превосходят все известные жаростойкие волокнистые материалы.
План
Содержание
Введение
1. История открытия углеродного волокна
2. Получение
3. Классификация
4. Состав
5. Свойства
6. Текстильные формы углеродных волокон
7. Применение углеволокна
Заключение
Список использованных источников
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
