CC BY
13
Секция «Проектирование и производство летательньх аппаратов, космические исследования ...»
УДК 629.7
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТРИЦ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ, АРМИРОВАННЫХ ДИСПЕРСНЫМИ ЧАСТИЦАМИ
Е. C. Тихоненко, Д. И. Быстров, О. А. Перевалова, К. В. Жирова Научный руководитель - А. В. Гирн
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: tkhnnk@mail.ru
Представлены результаты исследования прочностных характеристик полимерных матриц композиционных материалов, модифицированных дисперсными частицами. Установлено, что при модификации эпоксидной смолы ЭД-20 частицами оксида алюминия Al203 модуль упругости связующего увеличился более чем в два раза.
Ключевые слова: композиционные материалы, матрица, модификация связующего, модуль упругости.
INVESTIGATION OF THE STRENGTH CHARACTERISTICS OF MATRICES OF COMPOSITE MATERIALS REINFORCED WITH DISPERSED PARTICLES
E. S. Tihonenko, D. I. Bystrov, O. A. Perevalova, K. V. Zhirova Scientific Supervisor - А. V. Girn
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation
E-mail: tkhnnk@mail.ru
The work presents the results of the investigation of the strength characteristics of matrices of composite materials reinforced with dispersed particles of different concentration. It has been established that when the ED-20 epoxy resin was modified with Al203 alumina particles, the modulus of elasticity of the binder increased more than twofold.
Keywords: strength, composite materials, matrix, modification of the binder component, modulus of elasticity.
В настоящее время при создании корпусов модельных ракет широко используются композиционные материалы (КМ), что обусловлено их высокими удельными характеристиками. В качестве наполнителя, который играет ведущую роль в формировании механических характеристик КМ обычно используются стеклянные и углеродные волокна и ткани из них. Не менее важны прочностные характеристики матрицы. Из применяемых в настоящее время полимерных матриц наиболее высокими прочностными характеристиками обладают эпоксидные диановые смолы (ЭД), но их свойства далеки от требуемых [1]. Одним из путей, который позволяет расширить диапазон эксплуатационных характеристик эпоксидной полимерной матрицы, является применение в качестве ее модификаторов дисперсных частиц.
Целью данной работы является исследование влияния дисперсных частиц различных материалов на прочностные характеристики эпоксидной смолы. Для этого необходимо решить следующие задачи: выбрать материалы для исследования, изготовить экспериментальные образцы связующих с различной концентрацией дисперсных частиц, провести испытания механических характеристик полученных образцов и проанализировать полученные результаты.
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2018. Том 1
В качестве связующего для КМ была выбрана широко используемая в промышленности эпоксидная смола ЭД-20, в качестве отвердителя полиэтиленполиамин (ПЭПА) [2]. В качестве модифицирующей добавки выбраны порошки а-оксида алюминия Al2O3 с размером частиц 0,5-0,1 мкм и графита марки ГЛ-1 с размером частиц 0,1-0,01 мкм. Выбор данных порошков обусловлен тем, что металлы обладают большей термостойкостью, а их прочностные характеристики многократно превышают характеристики смолы. Предварительно просушенные порошки замешивались в приготовленное по стандартной методике связующее с концентрацией от 0 до 40 массовых процентов [3]. Связующее с модифицирующими добавками каждой концентрации заливалось в формы для дальнейших механических испытаний и отверждалось в течение 24 часов.
Модуль упругости экспериментальных образцов связующих проводили на универсальной испытательной машине ЕЦКОТЕ8Т Т-50 по методу трехточечного изгиба согласно ГОСТ 25.604-82. Результаты испытаний представлены на рисунке.
Зависимость модуля упругости связующего от концентрации дисперсных частиц
Выявлено, что содержание оксида алюминия увеличивает жесткость связующего, что можно объяснить тем, что добавление этих частиц приводит к увеличению плотности дислокаций. Связующее с содержанием графита не показало увеличение жесткости, объяснение этому станет предметом дальнейших исследований. Так же дальнейшие исследования будут направлены на изучение предела прочности связующего, микроструктуры образцов. Также планируется исследовать свойства композиционных материалов с модифицированными связующими.
Библиографические ссылки
1. Жуковец И. И. Механические испытания металлов : учебник для сред. ПТУ. 2-е изд., пе-рераб. и доп. М. : Высш. шк., 1986. 199 с.: ил. (Профтехобразование).
2. Пакен А. М. Эпоксидные соединения и эпоксидные смолы : пер. с нем. Л. : Госхимиздат, 1962. 963 с.
3. Эльштейн П. Конструктору моделей ракет. М. : Мир, 1978. 168 с.
© Тихоненко Е. С., Быстров Д. И., Перевалова О. А., Жирова К. В., 2018
