Корреляция физико-механических свойств и микроструктуры композиционных материалов на основе арамидных тканей, модифицированных в СВЧ электромагнитном поле

Ирина Владимировна Злобина, Николай Валерьевич Бекренев

Аннотация


Исследовано влияние СВЧ электромагнитного поля на прочность композиционных материалов на примере образцов, сформированных из арамидной ткани ТСВМ-ДЖ, пропитанной клеем 88 с последующим отверждением. Было проведено две серии экспериментов – в первом случае был использован монослой арамидной ткани без связующего, во втором – с использованием последнего. Установлено, что после воздействия на однослойную арамидную ткань СВЧ электромагнитного поля малой удельной мощности повышается сопротивление образца прокалыванию конусом от 1,8 до 2,2 раза. Эффект упрочнения опытных образцов, изготовленных с использованием связующего и прошедших СВЧ модифицирование, более выражен по сравнению с образцами без использования клея 88 – увеличение прочности составляет до 2 раз. Также произведено исследование микроструктуры указанных серий образцов. На полученных микрофотографиях показано, что в большей степени влияние СВЧ электромагнитного поля выражено на образцах с использованием связующего и проявляется в формировании агломератов меньшего размера, по сравнению с контрольным образцом, появлении у них выраженных граней, что позволяет получить большее число точек контакта, увеличить площадь поверхности соприкосновения, что, в свою очередь, делает их соединение более прочным. В статье показана корреляция приведенных значений роста прочностных характеристик опытных образцов по сравнению с контрольными и изменений микроструктуры, проявившихся после описанного электрофизического воздействия. Вышеперечисленные факты обуславливают возможность управления механическими характеристиками посредством влияния на микроструктуру готовых изделий. Полученные результаты позволяют прогнозировать улучшение эксплуатационных характеристик элементов конструкции летательных аппаратов из органопластиков и средств индивидуальной защиты 1-го, 2-го классов. 


Ключевые слова


СВЧ электромагнитное поле; баллистические материалы; прочность; усилие прокалывания; композиционные материалы

Полный текст:

PDF

Литература


Каблов, Е.Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» / Е.Н. Каблов // Авиационные материалы и технологии. – 2015. – №1. – С. 3–33.

Каблов, Е.Н. Материалы и химические технологии для авиационной техники / Е.Н. Каблов // Вестник Российской академии наук. – 2012. – Т. 82. – № 6. – С. 520–530.

Ударопрочные органопластики конструкционного назначения на основе волокон из сверхвысокомолекулярного полиэтилена отечественного производства / Е.А. Беляева, Т.Е. Шацкая, А.Ф. Косолапов и др. – http://www.uncm.ru/files/uploaded/Composite_materials_2013/Presentations/ 17.pdf (дата обращения: 16.11.2018).

Легкие конструкционные органопластики, стойкие к ударным и баллистическим воздействиям / Г.Ф. Железина, И.В. Зеленина, Н.Ф. Лукина и др. // Все материалы. Энциклопедический справочник. – 2007. – № 8. – https://viam.ru/public/files/2007/2007-204775.pdf (дата обращения: 16.11.2018).

Мураховский, В.И. Крылатые ткани России / В.И. Мураховский // Арсенал Отечества. – 2015. – № 4 (18). – http://arsenal-otechestva.ru/article/613-krylatye-tkani-rossii (дата обращения: 16.11.2018).

Влияние длительного климатического старения на микроструктуру поверхности эпоксидных органопластиков и характер ее разрушения в условиях изгиба / И.С. Деев, Е.В. Куршев, С.Л. Лонский и др. // Вопросы материаловедения. – 2016. – № 3. – С. 104–114.

Конструкционные органопластики для защиты от ударных и баллистических воздействий / Г.Ф. Железина, И.В. Зеленина, Л.Г. Орлова и др. // Все материалы. Энциклопедический справочник. – 2007. – № 8. – https://viam.ru/public/files/2007/2007-204914.pdf (дата обращения: 16.11.2018).

Degradation of aramid fibers under alkaline and neutral conditions: Relations between the che¬mical characteristics and mechanical properties / G. Derombise, L. Vouyovitch Van Schoors, P. Davies // Journal of Applied Polymer Science. – 2010. – Vol. 116, № 5. – P. 888–898.

Long-term mechanical behavior of aramid fibers in seawater / G. Derombise, E. Chailleux, B. Forest et al. // Polymer Engineering & Science. – 2011. – Vol. 51. – № 7. – P. 1366–1375.

Hydrothermal aging mechanisms of aramid fibers via synchrotron small-angle X-ray scattering and dynamic thermal mechanical analysis / C. Li, М. Zhan, Х. Huag et al.// Journal of Applied Polymer Science. – 2013. – Vol. 128. – № 2. – P. 1291–1296.

Дударев, А.С. Технологическая оснастка для проведения баллистических испытаний тканных материалов / А.С. Дударев, С.Д. Кускова // Masters Journal. – 2016. – № 1. – С. 45–50.

Bhatnagar, A. Lightweight ballistic composites / A. Bhatnagar. – England, Cambridge: Woodhead Publishing Limited, 2006. – 416 p.

Игнатова, А.М. Аналитический обзор современных и перспективных материалов и конструкций бронепреград и защит от поражения / А.М. Игнатова, А.О. Артемов // Фундаментальные исследования. – 2012. – № 6-1. – С. 101–105.

Чистяков, Е.Н. Российские бронежилеты и новые броневые материалы / Е.Н. Чистяков // Техника и вооружение. – 2013. – № 8. – https://knigogid.ru/books/405234-tehnika-i-vooruzhenie-2013-08/toread (дата обращения: 16.11.2018).

Шустов, Ю.С. Исследование физико-механических свойств тканей из нитей Русар / Ю.С. Шустов, А.В. Курденкова // Научно-методический электронный журнал «Концепт». – 2016. – Т. 3. – С. 36–40. – http://e-koncept.ru/2016/56019.htm (дата обращения: 16.11.2018).

Сафонов, П.Е. Разработка оптимальных технологических параметров изготовления арамидных тканей технического назначения: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.19.02 / П.Е. Сафонов. – М., 2013. – 16 с.

Слугин, А.И. Исследование баллистических свойств тканей / А.И. Слугин, О.В. Парфенов, Н.А. Николаева // Технология текстильной промышленности. – 2011. – № 4. – С. 74–78.

Zlobina, I.V. The Influence of Electromagnatic Field Microwave on Physical and Mechanical Characteristics of CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer) Structural / I.V. Zlobina, N.V. Bekrenev // Solid State Phenomena, Materials Science Forum. – 2016. – Vol. 870. – P. 101–106. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.870.101

Zlobina, I.V. The Influence of Microwave Electromagnetic Field jn Mechanical Properties of Composite Materials / I.V. Zlobina, N.V. Bekrenev // Наукоемкие технологии. – 2016. – Т. 17. – No. 2. – С. 25–30.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.