Исследование влияния температуры на прочностные характеристики полимерных композиционных материалов на основе препрегов марок кмку и лу/п при сжатии

М.Ю. Воскобойник, А.М. Кудрин, Е.В. Кулакова

НВЛ «Композиционные материалы»

Контроль физико-механических характеристик деталей и агрегатов на основе полимерных композиционных материалов (ПКМ) является серьёзным этапом в авиастроении.

Среди разнообразных методов анализа прочностных свойств ПКМ статические одноосные механические испытания на сжатие являются наиболее важными и информативными для практического использования углепластиков в определенных видах конструкций.

Для механических испытаний на сжатие были получены пластины ПКМ методом прямого прессования марки КМКУ-2М.120.Э0,1.45на основе клеевого связующего и марки ЛУ/П-0,1А на основе связующего ЭНФБ [1]. Из каждой пластины с помощью трехкоординатного фрезерного станка изготовлены образцы прямоугольной геометрической формы длиной 76 мм и шириной 12,7 мм, в соответствии с технологией получения. Механические испытания проводились на оборудовании Instron 5982 с использованием термокамеры Instron 3119-410 в температурном интервале от 20 ⁰С до 150 ⁰С с реперными точками 20 ⁰С, 120 ⁰С и 150 ⁰С в соответствии со стандартом ASTM D 6641 [2].

Предел прочности при сжатии σ, МПа определяли по формуле:

, (1)

где – наибольшая нагрузка, предшествующая разрушению образца, кг и b·h – площадь поперечного сечения образца, мм².

Для каждой серии испытаний вычисляли среднее арифметическое всех полученных значений и записывали, как «среднее значение» для предела прочности.

Результаты приведены в таблице 1.

№ п/п	Материал	Предел прочности при сжатии σ ПКМ, среднее значение, МПа
		20 ºС	120ºС	150ºС
1	КМКУ-М.120.Э0,1.45	732,0	410,0	307,0
2	ЛУ/П-0,1А	571,2	355,9	190,9

В соответствии с данными, полученными в ходе эксперимента, можно утверждать, что ПКМ на основе материала КМКУ-2М.120.Э0,1.45 на клеевом связующем превосходит по прочностным характеристикам материал ЛУ/П-0,1А на основе растворного связующего. Такие результаты указывают на возможность замены углепластика ЛУ/П-0,1А, композитом на клеевой основе в определенных видах конструкций.

Информация о механических показателях предела прочности при сжатии ПКМ под воздействием температуры представляет интерес для разработки высокотемпературных материалов и их внедрения в определенных областях авиапромышленности и самолетостроения.

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки в рамках госзадания на НИР университету на 2014 г.

Литература

1. ГОСТ 28006-88. Лента углеродная конструкционная. Технические условия. – М.: Госстандарт Союза ССР: Изд-во стандартов, 1988. – 15 с.

2. ASTM D 6641 – 01 « Standard test method for determining the compressive properties of polymer matrix composite laminates using a combined loading compression (CLC) test fixture».

УДК 537.31