Борные волокна.

. Борные волокна. Композиты на основе борных волокон имеют высо¬кие прочностные (при растяжении и сжатии) и усталостные характеристи¬ки, а также высокий модуль упру¬гости.
Борные волокна представляют собой непрерывные моноволокна, неодно¬родные по структуре и анизотропные диаметром 5—200 мкм.
Традиционным методом получения волокон бора является его химическое осаждение при высокой температуре (1400 К) из смеси газов ВС13 + Н2 на вольфрамовую подложку в виде нитей диаметром ~12 мкм. В результате осаждения образуется сердцевина из боридов вольфрама (WB, W2B5 и WB) диаметром 15—17 мкм, вокруг которой располагается слой поли¬кристаллического бора. Примеси в исходных продуктах влияют на фазовые превращения.
Предел прочности сердцевины во¬локна ниже предела прочности волокна в целом. Сердцевина волокна нагру¬жена большими сжимающими напря¬жениями, а бор в области, прилега¬ющей к подложке (вольфрамовой ни¬ти), — растягивающими. Это ведет к возникновению радиальных трещин в борных волокнах вследствие больших остаточных напряжений, которые растут с увеличением диаметра во¬локна.
Для повышения жаростойкости бор¬ных волокон и защиты от воздействия ь'екоторых металлических матриц волокна покрывают карбидом кремния осаждением из парогазовой фазы в сре¬де аргона и водорода.
Волокна бора, покрытые тонким ^лоем карбида кремния, называются борсиком.
Разрушение волокон бора и бор¬щка происходит главным образом по дефектам на поверхности волокна. По¬верхностное травление прзволяет уменьшить дефектность волокна и уве¬личить его прочность. Еще большего дальнейшего увеличения прочности можно добиться соблюдением абсолют¬ной чистоты камеры охлаждения и продуктов реакции, чтобы свести к ми¬нимуму посторонние включения в волокне.
Борные волокна выпускаются про¬мышленностью как в виде моноволо¬кон на катушках, так и в виде полу¬фабрикатов, представляющих собой комплексные армирующие матери¬алы: ленты полотняного переплете¬ния шириной от 5 до 50 см, основа которых образована борными во¬локнами, а уток — полиамидными или другими волокнами.
Волокна бора находят широкое при¬менение в производстве композитов на основе полимерной и алюминиевой матриц. Композиты на основе борных волокон и алюминиевой матрицы имеют ряд преимуществ перед аналогичными материалами на основе полимерной матрицы. Так, они могут работать при температурах до 640 К и перерабаты¬ваться на обычном технологическом оборудовании, используемом в ме¬таллургическом производстве.
Механические свойства некоторых типов борных волокон приведен^ в табл. 2.4. Борные волокна облажшот большой по сравнению с Друиди типами армирующих волокон <Н^
Кафедра МСП т=

говой жесткостью. Модуль сдвига G = = 180 ГПа.
Борные волокна относятся к числу полупроводников, поэтому их присут¬ствие в композите придает ему пони¬женные тепло- и электропроводность.
ности w.
Прочность борных волокон обла¬дает заметным статистическим раз¬бросом. Коэффициент вариации проч-
в зависимости
от дефектности структуры поверхности волокон колеблется в пределах 17— 36 %.