Самую большую и разноплановую по составным компонентам группу составляют композиты, армированные волокнами. Это обусловлено тем, что в подобных композиционных материалах (КМ) возможна реализация высоких прочностных и термических показателей. Поскольку, именно армирующее волокно благодаря своим уникальным свойствам (высокий модуль упругости и прочности, отличная химическая стабильность, хорошее сопротивление повреждениям или истиранию) позволяет добиться наибольшего упрочняющего эффекта.
Армирующее волокно: определение и разновидности
Армирующие волокна – это специальные компоненты, которые применяются в конструкционных КМ. Для создания высокопрочного композита они должны соответствовать определенным эксплуатационным и технологическим требованиям. То есть, для применения его в технологии изготовления композитных материалов армированная нить должна быть прочной, жесткой, плотной, стабильной и химически стойкой.
С точки зрения технологического аспекта необходимо, чтобы соблюдалась его совместимость с элементами, на границе которых можно достигнуть высокопрочной связи, близкой к прочностным характеристикам матрицы, при обеспечении исходного значения мехсвойств компонентов.
Рассмотрим основные виды армирующих наполнителей:
- стеклянные – формируются из расплавившейся стекломассы вытягиванием струи на выходе из фильер;
- углеродистые или углеродные – являются поликристаллическими элементами, имеющими высокий уровень ориентации структуры;
- борные – получаются путем осаждения бора на нагретую вольфрамовую нить;
- органические – высокомодульный вид, получаемый из концентрированных полимерных растворов путем формования через фильеры.
Армирующее волокно: схемы применения
Армированное волокно применяется в технологии изготовления композитов:
- Образуемых из слоёв, которые армированы параллельно идущими непрерывными нитями, где свойства КМ определяются преимущественно характеристиками, которыми обладает однонаправленный слой.
- Армированных тканями – непрерывные волокна могут использоваться, как наполнитель в формате нитей и тканей. Технология предполагает использование одномерной или двумерной укладки. В первом случае обеспечивается максимальная реализация физико-механических свойств армированного материала в свойствах композита. Двумерная укладка нитей производится последовательным наложением слоев однонаправленных волокон под нулевым углом относительно аналогичного наполнителя из предыдущего слоя.
- С хаотическим армированием – если расположение дискретных волокон в матрице КМ хаотичное, то происходит антизотропное образование в минимальном объеме, соизмеримом с размерами ниток, а также в наибольшем масштабе изотропное, создающее квазиизотропную структуру детали. От того, какая технология армирования КМ применяется материал, наполненный дискретным наполнителем может обладать изотропными свойствами в объеме всего изделия или единственной пространственной плоскости.
