БОРНЫЕ И ДРУГИЕ ВЫСОКОПРОЧНЫЕ ВЫСОКОМОДУЛЬНЫЕ АРМИРУЮЩИЕ ВОЛОКНА С НИЗКОЙ ПЛОТНОСТЬЮ
Появление высокопрочных высокомодульных волокон, обладающих низкой плотностью, и композиционных материалов на их основе позволило изменить многие конструкции в авиастроении.
Лаборатория материалов ВВС США широко развернула работы по уменьшению массы конструкций на основе повышения физико-механических свойств используемых материалов. Хотя стеклопластики успешно применяются в обшивках и обтекателях самолетов и в других (второстепенных) конструкциях, они не могут быть использованы в основных несущих нагрузку узлах из-за своей недостаточной жесткости.
К. Таллей (фирма «Тексако эксперимент») сообщил в 1959 г. [По получении высокопрочного высокомодульного борного волокна методом химического осаждения из газовой фазы. Таллею удалось показать сразу две возможности: создание процесса получения волокна с хорошими физико-механическими характеристиками методом химического осаждения из газовой фазы и получение композиционного материала на основе этого волокна и органической матрицы. Такой материал обладал высокой прочностью и требуемой жесткостью [2—4 ].
Понимая перспективность этих разработок управление разработками ВВС США развернуло интенсивные исследования в области создания борных волокон и композитов из них. В дальнейшем были созданы новые технологические процессы их получения и использования. Борные волокна, переработанные в препреги, начали применяться в порядке эксперимента в новых конструкционных материалах. В конце 60-х годов вновь возник интерес к применению борных волокон в некоторых областях. Успехи, с которыми боропластики стали применяться в композиционных материалах для авиастроения, сделали их предвестниками целого нового и уникального класса композитов с высокими физико - механическими свойствами.
В течение 60-х годов, пока создавалась технология получения борных волокон, были созданы волокна из карбида кремния SiC, борида титана TiB2 и карбида бора В4С. Свойства этих волокон
Были подробно изучены. На начальных стадиях исследований ими занимались фирмы «Тексако эксперимент» [5], «Дженерал текнолоджиз» [6], Объединенная исследовательская лаборатория самолетостроения (ОИЛС) [7, 8] и «Дау-Корнинг» [9]. Основной задачей было выяснение перспективности новых видов волокнистых армирующих материалов. В 1972—1973 гг. Лаборатория материалов ВВС США [10] разработала программу изучения волокон из SiC как наиболее дешевого и перспективного армирующего компонента для органических и металлических матриц. Много усилий в последнее время прилагается для выяснения возможности получения, технологии, изготовления композиционных материалов из волокон SiC и металлической матрицы, причем основную роль играют Лаборатория материалов ВВС США [11] и Управление научно-исследовательскими работами ВМС США [12].
Борные волокна также могут быть изготовлены с покрытием из SiC или В4С, что повышает свойства композиционных волокнистых материалов (КВМ), из них на основе алюминиевой или титановой матриц. Борные волокна, покрытые SiC и называемые «Бор - сик» (фирма «Юнайтед аэркафт), выпускаются в промышленном масштабе в США уже в течение ряда лет. Волокна же, покрытые j В4С, были изучены и получили развитие во Франции (фирма СНПЭ) [13 ]. Однако теперь они в промышленном масштабе в США производятся фирмой «Авко». В основном эти материалы предназначаются для использования в конструкциях с металлической матрицей.
Ниже описаны технология, свойства, структура и морфология, а также методы получения препрегов из указанных волокон. В более ранних работах [4, 14, 15] подробно описаны все стороны исследования и получения борных, карбидных и прочих высокопрочных волокон.