Словарь научных терминов
Углерод-углеродные материалы

УГЛЕРОД-УГЛЕРОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, композиционные углеграфитовые материалы на основе углеродной матрицы и углеродных волокон. В качестве матрицы используют пироуглерод, коксовые остатки термореактивных смол, кам.-уг. или нефтяного пека, в качестве волокон-наполнителей - высокопрочные углеродные волокна - нити (непрерывные и рубленые), жгуты, ткани, пространств. конструкции из

волокна. У.-у. м. по сравнению с графитом характеризуются низкой плотностью (вследствие пористости материала), высокими уд. прочностью и жесткостью, сохраняющимися неограниченно долго в инертных и восстановит, средах при т-рах до 3000 0C (при более высоких т-рах св-ва зависят от скорости сублимации углерода с пов-сти материала), а также пластич. характером разрушений.

Изделия из однонаправленно, перекрестно и хаотически армированных У .-у. м. получают карбонизацией соответствующих углепластиков при т-ре ок. 1000 0C или уплотнением пористой углеродной матрицы с помощью повторяющихся процессов пропитки волокон термореактивными смолами с послед, карбонизацией. Изделия из пространственно армированных материалов получают формированием углеродной матрицы в объеме предварительно изготовленного волокнистого каркаса путем карбонизации термопластичных пеков под давлением или осаждением на каркас углерода, образующегося при пиролизе газообразных углеводородов. Во всех случаях избегают деформирования исходного каркаса, к-рый до сформирования углеродной матрицы не обладает конструкц. жесткостью. С учетом конкретных условий эксплуатации изделия на практике проводят сочетание разл. технол. приемов с высокотемпературной обработкой в инертной среде или вакууме, что позволяет изменять структуру материала и регулировать объем пор. Предельная т-ра обработки всегда выше т-ры эксплуатации получаемых изделий. Во избежание остаточных внутр. напряжений при конструировании и изготовлении деталей изделий используют термостойкую оснастку из графита; конструирование деталей и схем их армирования обычно проводят по высокотемпературной технологии.

Физ.-мех. и теплофиз. св-ва У.-у. м. (см. табл.) существенно зависят от т-ры обработки и вида армирования. Для однонаправленно армированных У.-у. м. с общей пористостью ~ 12% предельные значения sраст, sизг, sсдв, и sсж могут достигать соотв. 600, 1200, 25 и 800 МПа. Коэф. температуропроводности колеблется от 5,5·10-3 м2/с (в плоскости армирования) до 3·10-3 м2/с (в перпендикулярном направлении). Электропроводность, уд. теплоемкость такие же, как и у исходных углеродных материалов. В окислит, средах У.-у. м. разрушаются с выделением оксидов углерода (на воздухе - при т-ре больше 400 0C, в водяном паре - больше 630 0C); электрохим. окисление может идти и при комнатной т-ре, причем скорость окисления зависит от плотности тока и приложенной разности потенциалов.

СВОЙСТВА УГЛЕРОД-УГЛЕРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ*


Армированные непрерывным волокном

Перекрестно армированные тканями

Пространственно армированные непрерывным волокном

Показатель

однонаправленно

перекрестно

матрица из кокса кам.-уг. пека

матрица из пиро-углерода

матрица из кокса кам.-уг. пека**

Объемная плотн., г/см3

1,40

1,42

1,35

1,96

1,76

1,96

Истинная плотн., г/см3

1,69

1,69

1,47

2,15

2,12

2,20

Пористость, %

12

10

10

3

12

3

Сопротивление, МПа сжатию


ось x

50

40

60

160

240

140

ось z

400

200

100

180

220

275

изгибу


ось x

_

_

_

140

250

125

ось z

800

110

130

160

230

140

растяжению


ось x

1,5

2,0

1,5

70

90

65

ось z

500

100

60

130

40

120

Модуль Юнга, ГПа

170

60

20

60

30

60

Коэф. теплопроводности, Вт/(м·К)(З00 К)


ось x

3,7

3,7

4,7

6,7

7

70

ось z

60

34

14

90

5

80

Температурный коэф. линейного расширения,

10-6K-1


ось x

4,3

4,6

5,2

0,8

1,5

1,7

ось z

0,4

0,6

2,2

0,8

1,5

1,6

* х, z - осн. оси армирования образца. ** Содержит дополнит, степень армирования.

У.-у. м.- конструкц. материалы для высокотемпературных узлов ракетной и авиац. техники, электротермич. оборудования.

Лит.: Термоустойчивость пластиков конструкционного назначения, под ред. Е.Б. Тростянской, M., 1980; Костиков В.И., "Ж. Всес. хим. об-ва им. Д. И. Менделеева", 1989, т. 34, в. 5, с. 492-501; Композиционные материалы, справочник под ред. В. В. Васильева, Ю. M. Тарнопольского, M., 1990. См. также лит. при ст. Композиционные материалы. С. А. Колесников.



Уайт-спирит Убихиноны Угарный газ Уги реакция Углеводороды Углеводы Углеграфитовые материалы Углекислый газ Углемасляные смеси Углепластики Углерод Углерод технический Углерод-углеродные материалы Углерода оксид Углерода сульфоксид Углеродные волокна Углеродопласты Углехимия Угольная кислота Ударная волна, Ударных труб метод Удобрения Уксусная кислота Уксусный альдегид Ульмана реакции Ультразвук Ультразвуковые аппараты Ультрамарин Ультрамикроскопия Ультрамикрохимический анализ Ультрафильтрация Ультрафиолетовая спектроскопия Ультрафосфаты Ультрацентрифугирование Умбеллиферон Умбра Ундекалактон Ундеканаль Ундеканол Уплотнительные смазки Уравнения состояния Уралкидные смолы Уран Урана сплавы Уранаты Уранорганические соединения Урацил Уреаза Уреиды Уретановые эластомеры Уретаны Уридин Уровнемеры Уроновые кислоты Урри-караша реакция Ускорители вулканизации