|
УГЛЕРОД-УГЛЕРОДНЫЕ
МАТЕРИАЛЫ, композиционные углеграфитовые материалы на основе
углеродной матрицы и углеродных волокон. В качестве матрицы используют пироуглерод,
коксовые остатки термореактивных смол, кам.-уг. или нефтяного пека, в качестве
волокон-наполнителей - высокопрочные углеродные волокна - нити (непрерывные
и рубленые), жгуты, ткани, пространств. конструкции из
волокна. У.-у. м. по сравнению
с графитом характеризуются низкой плотностью (вследствие пористости материала),
высокими уд. прочностью и жесткостью, сохраняющимися неограниченно долго в инертных
и восстановит, средах при т-рах до 3000 0C (при более высоких т-рах
св-ва зависят от скорости сублимации углерода с пов-сти материала), а также
пластич. характером разрушений.
Изделия из однонаправленно,
перекрестно и хаотически армированных У .-у. м. получают карбонизацией соответствующих
углепластиков при т-ре ок. 1000 0C или уплотнением пористой
углеродной матрицы с помощью повторяющихся процессов пропитки волокон термореактивными
смолами с послед, карбонизацией. Изделия из пространственно армированных материалов
получают формированием углеродной матрицы в объеме предварительно изготовленного
волокнистого каркаса путем карбонизации термопластичных пеков под давлением
или осаждением на каркас углерода, образующегося при пиролизе газообразных углеводородов.
Во всех случаях избегают деформирования исходного каркаса, к-рый до сформирования
углеродной матрицы не обладает конструкц. жесткостью. С учетом конкретных условий
эксплуатации изделия на практике проводят сочетание разл. технол. приемов с
высокотемпературной обработкой в инертной среде или вакууме, что позволяет изменять
структуру материала и регулировать объем пор. Предельная т-ра обработки всегда
выше т-ры эксплуатации получаемых изделий. Во избежание остаточных внутр. напряжений
при конструировании и изготовлении деталей изделий используют термостойкую оснастку
из графита; конструирование деталей и схем их армирования обычно проводят по
высокотемпературной технологии.
Физ.-мех. и теплофиз. св-ва
У.-у. м. (см. табл.) существенно зависят от т-ры обработки и вида армирования.
Для однонаправленно армированных У.-у. м. с общей пористостью ~ 12% предельные
значения sраст, sизг, sсдв, и sсж
могут достигать соотв. 600, 1200, 25 и 800 МПа. Коэф. температуропроводности
колеблется от 5,5·10-3 м2/с (в плоскости армирования)
до 3·10-3 м2/с (в перпендикулярном направлении). Электропроводность,
уд. теплоемкость такие же, как и у исходных углеродных материалов. В окислит,
средах У.-у. м. разрушаются с выделением оксидов углерода (на воздухе - при
т-ре больше 400 0C, в водяном паре - больше 630 0C); электрохим.
окисление может идти и при комнатной т-ре, причем скорость окисления зависит
от плотности тока и приложенной разности потенциалов.
СВОЙСТВА УГЛЕРОД-УГЛЕРОДНЫХ
МАТЕРИАЛОВ*
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Армированные непрерывным
волокном
|
Перекрестно армированные
тканями
|
Пространственно
армированные непрерывным волокном
|
|
|
|
|
|
|
матрица из кокса
кам.-уг. пека
|
|
матрица из кокса
кам.-уг. пека**
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сопротивление,
МПа сжатию
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Коэф. теплопроводности,
Вт/(м·К)(З00 К)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Температурный коэф.
линейного расширения,
10-6K-1
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
* х, z - осн. оси
армирования образца. ** Содержит дополнит, степень армирования.
У.-у. м.- конструкц. материалы
для высокотемпературных узлов ракетной и авиац. техники, электротермич. оборудования.
===
Исп. литература для статьи «УГЛЕРОД-УГЛЕРОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ»: Термоустойчивость
пластиков конструкционного назначения, под ред. Е.Б. Тростянской, M., 1980;
Костиков В.И., "Ж. Всес. хим. об-ва им. Д. И. Менделеева", 1989,
т. 34, в. 5, с. 492-501; Композиционные материалы, справочник под ред. В. В.
Васильева, Ю. M. Тарнопольского, M., 1990. См. также лит. при ст. Композиционные
материалы. С. А. Колесников.
Страница «УГЛЕРОД-УГЛЕРОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.
|
