25 września 2022



Własności mechaniczne wymienionych włókien węglowych zawarte zostały w tabeli 2.

tab.2
Tab. 2 Wybrane właściwości włókien węglowych

Wspomniane włókna węglowe należą do różnych grup ogólnodostępnych wzmocnień o bazie poliakrylonitrylowej. M40 należy do typu włókien wysoko modułowych o stosunkowo gładkiej powierzchni, natomiast T800 oraz HTS5631 należą do grupy włókien wysokowytrzymałych. By zredukować reaktywność grup funkcyjnych włókna HTS5631, zastosowano pokrycie PyC, które dodatkowo polepsza zwilżalność przez stopy magnezu [2] [5].
Dzięki niskiej szybkości chłodzenia własności procesu są porównywalne z parametrami odlewania w formach piaskowych. Biorąc pod uwagę badania na temat reakcji międzyfazowych [6] wiadomo, że włókna wysokowytrzymałe w kontakcie z aluminium ulegają degradacji na poziomie 2 % w procesie infiltracji gazowej. Z tego powodu, by uniknąć degradacji włókna do kombinacji włókno/osnowa wybrano stopy o niskiej zawartości aluminium.

Podstawy procesu wytwarzania
Zwilżalność włókien węglowych przez stopy metali lekkich jest bardzo słaba, dlatego podczas wytwarzania kompozytów typu CF/Mg-MMC należy stosować wysokie ciśnienie infiltracji skracając czas do minimum. Ważne jest również odpowiednie przygotowanie włókien, np. usunięcie pokrycia ochronnego lub naniesienie odpowiedniej powłoki.
Tak jak już wspomniano, bardzo skuteczna w procesie wytwarzania tego typu kompozytów okazała się metoda gazowej infiltracji, która pozwala na zastosowanie wysokiego ciśnienia, przy zachowaniu odpowiednio wysokiej temperatury.
Pierwszy etap przygotowania próbek polega na odpowiednim umieszczeniu włókien węglowych w wewnętrznej formie grafitowej. Forma ta jest pokrywana specjalnym środkiem rozdzielającym na bazie grafitu koloidalnego, który zapobiega przywieraniu ciekłego stopu do powierzchni formy.

1
Rys.1 Proces nawijania włókien węglowych na specjalnie do tego zaprojektowanej ramie

W celu uzyskania jednokierunkowego wzmocnienia włóknami użyto specjalnej ramy do nawijania (Rys.1), a następnie tak przygotowane włókna umieszczono w formie, w odpowiedniej pozycji.
Drugi etap przygotowania polegał na umieszczeniu odpowiedniej ilości stopu magnezu w formie. Następnie tak przygotowany układ został umieszczony w autoklawie. Ponadto, do układu zamocowano dwie termopary, na górze i na dole formy, pozwalające na pomiar temperatury podczas procesu.