CCI00013

72

Wysokotnodulowe szkła i ceramika szklista otrzymywane ekonomiczną metodą przędzenia z cieczy winny zapewnić uzyskanie bardzo dobrych wyników techniczno-ekonomicznych (tabela 5.9) [17],

Tabela 5.9

Cechy użytkowe szkieł i ceramiki szklistej

Nazwa	Typ włókna	Otrzymy wanie	£ [MPal 10^s	E względny	Cena za kg	Cena względna	Cena moduł
Szkło E	tlenki	dyszowe	0,72	1	2,20	1	1
Thorncl 30	węgiel	z PAN	2.27	3.1	18	8.2	2.6
Kevlar 49	aramid	dyszowe z roztworu	1.17	1.6	35	15.9	9.9
Nexiel	tlenki	sol-gel	1.9	2.6	286	130	50
Szkło HM	tlenki	dyszowe	1.15	1.6	3.30	1.5	1
Szkło UHM	tlenki	dyszowe	1,25	1.7	3,50	1,6	1
Szklo-ccra- mika	tlenki	dyszowe	1.70	2.4	4.40	2,0	1

Nowe włókna o wyższych modułach i cenach nieco wyższych od cen szklą E są materiałem, którym można zastąpić włókna węglowe wtedy, gdy nie pozwala na to niski moduł szkła E i S. Również właściwości kompozytów z nowymi włóknami pozwalają prognozować icli zastosowanie w produkcji masowej, np. w samochodach (tabela 5.10).

Tabela 5.10

Właściwości kompozytów żywica epoksydowa nowe włókna szklano-ccramiczne 117|

Włókno	Szkło E	Szkło Q	Szkło -ceramika	Włókna węglowe Thorncl 30
Otrzymywanie	dyszowe	dyszowe	dyszowe	z PAN
Moduł F.\ MPa| ■ 10^s	0,72	1.15	1.70	2,17
Udział włókien |%|	60	61	60	60
Wytrzymałość na rozciąganie [MPa]	1100	1250	1250	1380
Modni E komp. [MPa) • 10"^1	0,39	0.68	l	1.31
Sztywność względna	I	1.7	2.3	3,4

5.8. Włókna ceramiczne

W celu umocnienia wyrobów ze stopów aluminium stosuje się cząstki ceramiki A1_;0₃ lub SiC łub włókna z tego samego materiału. Kompozyty umacniane cząstkami są produkowane metodą odlewania. Podstawowe informacje o włóknach A1₂Oj i SiC zamieszczono w tabeli 5.11.

Do ujemnych cccii AbOj (SafTilu) należą: duży ciężar właściwy, wysoka wartość współczynnika a (20-f200°C) oraz wysoka cena, około 1000 DM za kg.

Tabela 5.11

Wybrane właściwości fizykochemiczne i mechaniczne włókien ceramicznych |18|

Włókno	Gęstość (g/cm^3)	Średnica włókna |pml	Rm (MPa|	Modni £ |MPa| I0^S	Współczynnik rozszerzalności cieplnej Ot (20-200°C) 110 ^6/K]
Al20, (Saffil)	3.3	1-J4	200	3	-
AI2Ot- 15% SiO)	3,25	17	1800	2.1	8.8
SiC (Nicalon)	2,55	10:15	2700	1.87	3.1
SiC (Sigma)	3.40	100	3700	4,3	4,5
SiC (Takomax)	3.17	0,1:0.5	3000:4000	4-r7	4,5

Włókna SiC (bez rdzeni wolframowych) są lżejsze i tańsze, a ponadto wyróżniają się małym współczynnikiem rozszerzalności a. co czyni je mniej wrażliwymi na szok termiczny. Właściwość ta dotyczy również wyrobów z litej ceramiki SiC i jest powodem wyboru ceramiki SiC do produkcji wirników turbin gazowycłi, np. w turbodoladowarkach silników spalinowych.

Łatwiejsze w eksploatacji włókna Sigma o średnicy 100 jim są produkowane przez osadzanie SiC z par na drut wolframowy. Proces jest bardzo złożony i ostateczny wynik zależy od wielu czynników, trudnych do modelowania. Autorzy pracy |7| wyodrębnili dwa czynniki decydujące o uzyskiwaniu dobrych włókien: przepływ gazu CHjSiCh + ll₂ oraz temperaturę procesu. Przy przepływie gazu 2,5 litra na minutę w temperaturze 1300°C otrzymano włókna o wytrzymałości na rozciąganie 3500 MPa. co uznaje się za dobry' wynik. Powierzchnię włókien dogładza się dodatkowo przez dowęglanie powierzchni w czasie procesu produkcyjnego przez obecność C₂H₂ w komorze reakcyjnej łub przez wytrawianie - utlenianie anodowe.

Włókna SiC stosuje się do wzmocnienia korbowodów, uzyskując wzrost siły niszczącej przy ściskaniu od 85 kN do 150 kN Przykładem zastosowania AhO, (Saffil) są odlewane metodą squeeze casting gąsienice szybkich czołgów wykonane z kompozytu stop Al-wlókna Al₂0₃.

5.9. Włókna boru

W popularnonaukowych publikacjach o kompozytach tekst jest często ilustrowany fotografią kompozytu, na której widoczne są wyraźnie duże podwójne kola na tle szarej osnowy. Większe kręgi przedstawiają włókna boni o średnicy 125 pin, mniejsze ilustrują włókna wolframu o średnicy 13 pm, na którycli w trakcie produkcji osadzono z par bor. W nowszych technologiach miejsce wolframu zajęIy włókna węglowe. Pomimo że kompozyty z włóknami boni często reprezentują tę grapę materiałów, icli udział w produkcji wyrobów kompozytowych jest mniejszy niż kompozytów z włóknami szklanymi lub węglowymi.fW zasadzie włókna boni służą do wzmacniania aluminium lub stopów aluminium w produkcji lotniczej^