2 Борные волокна

2 Борные волокна


Борные волокна имеют плотность 2,63 г/см3, прочность при растя¬жении 4300 МПа и модуль упругости 380 ГПа; по сравнению с углерод¬ными волокнами они обладают преимуществами благодаря сочетанию высоких прочностных и упругих свойств. Механические характеристики борных волокон практически совпадают с аналогичными характеристи¬ками углеродных волокон. Следует отметить, что диаметр борных и уг¬леродных волокон существенно различается. Это необходимо иметь в виду при оценке их работоспособности в составе армированного мате¬риала в условиях различного напряженного состояния. Борные волокна обычно имеют диаметр 100 мкм; выпускаются также борные волокна диаметром 140 и 200 мкм. По сравнению с углеродными волокнами, диаметр которых составляет 5—6 мкм, площадь поперечного сечения борных волокон на 2—3 порядка выше. При производстве борных воло¬кон химическим осаждением на сердечник из вольфрамовой проволоки или на углеродное волокно увеличение диаметра борных волокон приводит к повышению производительности технологического процесса их производства. Больший диаметр волокон дает следующие преиму¬щества: 1) простоту в обращении; 2) хорошее проникновение матрицы в межволоконное пространство вследствие малой удельной внешней по¬верхности; 3) высокое сопротивление потере устойчивости при сжатии.
При получении высококачественных композиционных материалов очень важным фактором является хорошая смачиваемость поверхности волокон связующим. Обычно полимерные связующие хорошо смачива¬ют поверхность армирующих волокон; при использовании металличес¬ких связующих проблема смачиваемости приобретает особое значение. И борные, и углеродные волокна плохо смачиваются расплавами металлов и сплавов. Поэтому, для того чтобы металлическое связующее достаточ¬но хорошо проникало в межволоконное пространство, необходимо про¬водить специальную обработку поверхности волокон. Однако такая обработка элементарных волокон в пучке затруднена контактом воло¬кон друг с другом; это обстоятельство характерно для углеродных ар¬мирующих материалов, состоящих из большого числа элементарных волокон. Следует отметить, что вещества, нанесенные на поверхность тонких волокон, оказывают заметное влияние на свойства матрицы. Так, при нанесении поверхностного слоя толщиной 0,5 мкм на волокна диаметром 5 мкм площадь поперечного сечения поверхностного слоя составляет 44% площади поперечного сечения волокон. Это приводит к заметному изменению механических и физических свойств матрицы. Площадь поперечного сечения поверхностного слоя такой же толщи¬ны, нанесенного на борные волокна диаметром 100 мкм, составляет всего лишь 2% площади поперечного сечения волокон и его влияние на свойства матрицы менее значительно.
Недостатком волокон большого диаметра является их малая гиб¬кость. Углеродные волокна могут быть изогнуты при достаточно малом радиусе закругления, что позволяет изготовлять из них ткань. Борные волокна могут использоваться для намотки изделий только большого диаметра или для получения изделий другими методами переработки, при которых они подвергаются минимальному изгибу.