Исследование свойств образцов углепластика, отформованных методом инфузии

Традиционно применяемые методы оценки свойств полимерных композиционных материалов (ПКМ) в большинстве случаев дают обобщенную картину и лишь некоторые из них позволяют получить более детальную информацию. Представлены результаты исследования отформованных методом инфузии образцов углепластика. Микротвердость полимерной матрицы образцов толщиной около 8 мм оценивали на поперечных шлифах в двух взаимно перпендикулярных плоскостях (боковой и торцевой поверхностях) при нагрузке на индентор микротвердомера 10 г (0,1 Н). Установлено, что величина микротвердости матрицы углепластика по толщине образца (от лицевой к его оборотной поверхности) меняется по параболическому закону с максимальными значениями в сердцевине и минимальными в подповерхностных зонах. Полученные графические зависимости изменения микротвердости по толщине в двух взаимно перпендикулярных плоскостях оказались подобны (коэффициенты объемной анизотропии практически совпадают). С помощью микроскопических исследований поперечных шлифов выявлена структура исследуемого углепластика, оценены толщины матрицы и слоев углеродного наполнителя, определены схемы выкладки и ориентации лент из углеродного наполнителя. Исследованы зоны, в которых определяли микротвердость матрицы. Изображения шлифов с отпечатками индентора свидетельствуют о том, что измерения проводили непосредственно на матрице, причем в зонах, свободных от наполнителя. Использование такой дифференциальной характеристики, как микротвердость, дает возможность оценить свойства матрицы в каждой конкретной структурной составляющей, что может быть полезно при контроле характеристик отформованных конструкций из ПКМ.

1. Каблов Е. Н. Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года / Авиационные материалы и технологии. 2012. № S. С. 7 – 17.

2. Раскутин А. Е. Стратегия развития полимерных композиционных материалов / Авиационные материалы и технологии. 2017. № S. С. 344 – 348. DOI: 10.18577/2071-9140-2017-0-S-344-348.

3. Раскутин А. Е. Российские полимерные композиционные материалы нового поколения, их освоение и внедрение в перспективных разрабатываемых конструкциях / Авиационные материалы и технологии, 2017. № S. С. 349 – 367. DOI: 10.18577/2071-9140-2017-0-S-349-367.

4. Гуляев И. Н., Гуняев Г. М., Раскутин А. Е. Полимерные композиционные материалы с функциями адаптации и диагностики состояния / Авиационные материалы и технологии. 2012. № S. С. 242 – 253.

5. Доспехи для «Бурана». Материалы и технологии ВИАМ для МКС «Энергия-Буран» / Под ред. Е. Н. Каблова. — М.: Фонд «Наука и жизнь», 2013. — 128 с.

6. История авиационного материаловедения. ВИАМ — 80 лет: годы и люди / Под ред. Е. Н. Каблова. — М.: ВИАМ, 2012. — 520 с.

7. История авиационного материаловедения: ВИАМ — 75 лет поиска, творчества, открытий / Под ред. Е. Н. Каблова. — М.: Наука, 2007. — 343 с.

8. Платонов А. А., Коган Д. И., Душин М. И. Изготовление трехмерноразмерных ПКМ методом пропитки пленочным связующим. / Пластические массы. 2013. № 6. С. 56 – 61.

9. Мостовой А. С., Леденев А. Н. Модифицирование эпоксидных полимеров нанодисперсным кремнием / Физика и химия обработки материалов. 2017. № 4. С. 61 – 66.

10. Аристов В. М., Аристова Е. П. Влияние релаксационных явлений на физические свойства полимерных материалов / Пластические массы. 2017. № 5 – 6. С. 3 – 6.

11. Аристов В. М., Аристова Е. П. Влияние структурной неоднородности на физические свойства частично кристаллических полимеров / Пластические массы. 2016. № 3 – 4. С. 15 – 17.

12. Дубинский С. В., Севастьянов Ф. С., Сафонов А. А., Абаимов С. Г., Розин Н. В., Федулов Б. Н. Метод расчетного определения прочностных свойств конструкций с учетом образования микро- и макропор при вакуумной инфузии / Композиты и наноструктуры. 2016. Т. 8. № 3. С. 151 – 159.

13. Федулов Б. Н., Сафонов А. А., Кантор М. М., Ломов С. В. Моделирование отверждения термопластических композитов и оценка величин остаточных напряжений / Композиты и наноструктуры. 2017. Т. 9. № 2. С. 102 – 122.

14. Антюфеева Н. В., Алексашин В. М., Столянков Ю. В. Современное методическое обеспечение термоаналитических исследований полимерных композитов и препрегов / Композиты и наноструктуры. 2014. Т. 6. № 3. С. 176 – 184.

15. Курицына А. Д. Применение метода микротвердости для определения некоторых свойств полимерных материалов. — М.: Наука, 1965. — 264 с.

16. Вешкин Е. А., Постнов В. И., Семенычев В. В., Крашенинникова Е. В. Исследование микротвердости и склерометрических характеристик связующего УП-2227Н, отвержденного при различных режимах / Авиационные материалы и технологии. 2018. № 1. С. 39 – 45. DOI: 10.18577/2071-9140-2018-0-1-39-45.

17. Вешкин Е. А., Постнов В. И., Семенычев В. В., Крашенинникова Е. В. Микротвердость и склерометрия, как критерии степени отверждения связующего ЭДТ-69Н / Материаловедение. 2018. № 10. С. 3 – 7. DOI: 10.301044/1684-579X-2018-0-10-3-7.

18. Вешкин Е. А., Постнов В. И., Семенычев В. В., Крашенинникова Е. В., Ершов В. В. Оценка кинетики отверждения полиэфирной смолы во времени стандартными и нестандартными методами / Пластические массы. 2018. № 11 – 12. С. 42 – 46.

19. Вешкин Е. А., Постнов В. И., Семенычев В. В., Крашенинникова Е. В. Анизотропные свойства отвержденных связующих / Клеи. Герметики. Технологии. 2018. № 8. С. 20 – 24. DOI: 10.31044/1813-7008-2018-0-8-20-24.

20. Калистратова Л. Ф., Егорова В. А. Упорядочение аморфной фазы как одна из характеристик надмолекулярной структуры аморфно-кристаллического полимера / Материаловедение. 2019. № 1. С. 3 – 8.

21. Кенуй М. Г. Быстрые статистические вычисления. Упрощенные методы оценивания и проверки: справочник. — М.: Статистика, 1979. — 69 с.

22. Каблов Е. Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» / Авиационные материалы и технологии. 2015. № 1(34). С. 3 – 33. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33.