текст
Ослабление связи между компонентами композита повышают его трещиностойкость
Исследователи из ИФТТ РАН и Института структурной макрокинетики и проблем материаловедения имени А. Г. Мержанова РАН (Черноголовка) выяснили, что ослабление связи между алюминиевой матрицей и углеродным волокном повышает прочность углеалюминиевых композитов, а также увеличивает их устойчивость к распространению трещин. Результаты исследования будут полезны при разработке композитов, призванных заменить металлические узлы в авиационной и космической промышленности. Работа проводилась при поддержке Российского научного фонда (РНФ).
Углеродное волокно обладает высокими лёгкостью, прочностью, химической устойчивостью и отсутствием теплового расширения. Поэтому оно перспективно как основа авиационных и космических материалов. Однако у углепластиковых композитов, в которые входит углеволокно, есть и существенный минус, не позволяющий использовать его при создании аппаратов: низкая трещиностойкость. Из-за этого хрупкий пластик меняется на алюминий.
«Кроме волокна и матрицы вклад в механические свойства композита вносит также граница их раздела. Если прочность связи между ними будет слишком высокой, распространению трещины в таком материале ничто не помешает, в результате он разрушится преждевременно. В своей работе мы предложили новый подход к ослаблению границы раздела за счет подбора материала матрицы. По сравнению с другими используемыми для этого методами наш способ оказался намного эффективнее, проще и дешевле. Надеюсь, это позволит нам в кратчайшие сроки реализовать его в готовом изделии», — рассказывает руководитель проекта РНФ Сергей Галышев, кандидат технических наук, старший научный сотрудник Института физики твердого тела имени Ю. А. Осипьяна РАН.В своей работе учёные проанализировали, какие вещества можно добавить в алюминий, чтобы ослабить связь между матрицей и волокном. Выбор исследователей пал на олово: хорошо смешиваясь с алюминием в жидкой фазе, оно не формирует с ним при этом новых соединений. Равно как и с углеродом. Было установлено, что увеличение количества олова снижает прочность матрицы и границы раздела, но повышает прочность всего материала. Это происходит в результате равномерного распределения нагрузки на волокно и меньшей концентрации напряжений на конце возможной трещины.
«Мы полагаем, что с помощью легирования матрицы оловом и другими элементами можно и дальше повышать прочность углеалюминиевого композита, что наша группа и собирается проверить в ближайших экспериментах. К тому есть немало предпосылок, например, самый прочный образец, который нам удалось получить на сегодняшний день, имеет прочность почти 3000 МПа», — подводит итог Олег Аверичев, кандидат технических наук, научный сотрудник ИСМАН РАН.Фото: Metals
Наука
Антон Тальский
Машины и Механизмы
Всего 0 комментариев
Выявлена способность графена к сверхсильному поглощению света
Второй раз в истории обнаружены останки опабинии 
