Физические свойства и топология поверхности высокомодульных волокон тугоплавких соединений

При армировании матриц сверхвысокотемпературных композиционных материалов (CBKM) помимо углеродных волокон применяются также борные волокна, волокна карбида кремния (SiC), карбида бора (B4C), нитрида бора (BN), оксида алюминия (Y-Al2O3), а также волокон бора с покрытием карбида кремния (Borsic). Физические и химические характеристики таких волокон во многом различны, и в частности отличаются строением поверхности, плотностью, удельной поверхностью, химическим составом и некоторыми другими частными показателями качества.

Физические свойства волокон приведены в табл. 2.5.

Установлены некоторые особенности топологии поверхности различных волокон, применяемых в качестве высокомодульных армирующих сред. Топология поверхности различных волокон изучена методами оптической электронной микроскопии. Так, например, установлено, что поверхность борного волокна имеет структуру «кукурузного початка». Поверхность борных волокон относительно ровная и незначительна по площади.

Волокно карбида кремния характеризуется достаточно ровной поверхностью зернистого строения. Шероховатость поверхности незначительна, что при достаточно большом диаметре волокна (-101,6 мкм) может свидетельствовать о малых значениях удельной поверхности. Сечение волокон карбида кремния, как и борного волокна, круглое.

Поверхность борного волокна с покрытием карбида кремния (Borsic) аналогична поверхности волокон карбида кремния и характеризуется зернистой структурой. Однако при малых увеличениях структура поверхности таких волокон сравнима со структурой «кукурузного початка».

Изучение топологии поверхности высокомодульных волокон, применяемых в качестве высокомодульных армирующих сред, позволяет прогнозировать поверхность контактного взаимодействия волокон с адгезионно-активными матрицами и проводить оценку требуемого количества адгезионноактивного элемента в матрице для формирования адсорбционного слоя элемента заданной толщины в области фазовой границы раздела составляющих сверхвысокотемпературных композиционных материалов.