Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современное состояние технологии магнитопластов . 8
1.1. Общая классификация магнитных материалов 13
1.2 Полимерное связующее для магнитопластов 16
1.3. Методы расчета постоянных магнитов и магнитных систем на основе МП 23
1.4.Способы переработки магнитопластов 33
1.4.1 Прессование 34
1.4.2 Литье под давлением 34
1.4.3 Каландрование 36
1.4.4 Экструзия 37
Глава 2. Объекты, методики и методы исследования 39
2.1. Объекты исследования 3 9
2.2. Методы исследования 43
2.2.1. Подготовка исходных материалов 43
2.2.2. Определение степени отверждения 44
2.2.3. Определение дисперсности и полидисперсности 44
2.2.4. Методика инфракрасной спектроскопии 45
2.2.5. Методика определения гистерезисных свойств МП 46
2.2.6. Методика измерения намагниченности постоянных магнитов 46
2.2.7. Определение рабочей точки образцов МП на кривой размагничивания 48
2.2.8. Методики испытания по ГОСТ 52
Глава 3. Модификация магнитопластов малыми добавками оксида железа
Глава 4. Влияние сил магнитного взаимодействия на механические характеристики магнитопластов 61
Глава 5. Эффективность использования волокон при армировании изделий из магнитопластов 72
Основные выводы 81
Список использованной литературы 82
Приложения 100
- Полимерное связующее для магнитопластов
- Подготовка исходных материалов
- Модификация магнитопластов малыми добавками оксида железа
- Влияние сил магнитного взаимодействия на механические характеристики магнитопластов
Введение к работе
В настоящее время рынок потребления высоконаполненных композиционных материалов, к которым также относятся и магнитопласты (МП), является одним из динамичных в промышленно развитых странах мира.
Возросший интерес к МП обусловлен низкой энергоёмкостью и мало-стадийностью производства, высокой технологичностью за счёт исключения дорогих и сложных операций спекания, длительной термообработки, шлифования, уменьшения отходов производства, возможностью формования изделий сложной конфигурации.
Прочность, отсутствие хрупкости, меньшая плотность изделий, высокая однородность распределения намагниченности по объему, устойчивость к размагничивающим полям и внешним эксплуатационным факторам, возможность регулирования магнитных и прочностных характеристик МП обуславливают их технико-экономическую эффективность.
Применение сплава Nd-Fe-B, обладающего высокими значениями коэрцитивной силы по намагниченности и удельной энергии, устойчивостью к воздействию размагничивающих полей по сравнению с ферритами позволяет реализовать возможность новых конструктивных решений магнитных систем, в том числе в направлении предельной миниатюризации и компактности изделий из МП. В общем случае применение изделий из МП на основе магнитных порошков из Nd-Fe-B следует считать целесообразным и экономически обоснованным, несмотря на их, более высокую стоимость, чем цена ферритовых магнитов разных марок. Поэтому они имеют преимущества в области радиоэлектроники, приборостроении и технической кибернетики, так как благодаря своей высокой магнитной энергии эти материалы позволяют существенно уменьшить объём и массу изделий, в которых они используются.
Широкомасштабное освоение технологий МП в значительной степени сдерживается недостаточной разработанностью теоретической базы, определяющей закономерности формирования эксплуатационных и технологических свойств высоконаполненных магнитных композиционных материалов и отсутствием необходимого для реализации технологии оборудования и дешевой сырьевой базы. Тем не менее, высокая эффективность производства изделий из МП обеспечивает данному направлению высокий рейтинг экономической целесообразности и стимулирует дальнейшее развитие в данной области.
За счёт подбора химической природы полимерного связующего и дисперсного магнитного наполнителя, регулирования их структуры и свойств, соотношения компонентов получены МП, обладающие магнитными, механическими характеристиками в соответствии с функциональным назначением.
Актуальность работы заключается в том, что перспективы дальнейшего совершенствования структуры и свойств МП, расширения их ассортимента и снижения стоимости связаны с различными методами модификации полимерной матрицы, дисперсных магнитных наполнителей и сформованных на их основе постоянных магнитов.
Цель диссертационной работы: исследование и разработка методов модификации магнитопластов поликонденсационного способа наполнения для повышения магнитных и физико-механических характеристик при переработке их в изделия - постоянные магниты различного функционального назначения.
Для достижения поставленной цели в задачи исследования входило:
1) установление оптимальных параметров модификации МП
поликонденсационного способа наполнения немагнитными дисперсными на
полнителями и химическими волокнами;
2) определение параметров формования изделий из полученных
пресс-композиций, а также изучение магнитных, физико-химических и механи
ческих характеристик разработанных материалов;
3) разработка новых процессов, повышающих технологичность
производства изделий из МП;
4) исследование влияния магнитной текстуры и величины собственного
магнитного поля на механические характеристики МП.
Научная новизна работы состоит в том, что впервые:
определены оптимальные параметры модификации МП на основе сплава Nd-Fe-B мелкодисперсным порошком оксида железа (Fe203);
взаимодополняющими методами исследования установлены закономерности влияния сил магнитного взаимодействия на физико-механические характеристики магнитов из МП;
экспериментально доказано влияние армирования МП волокнами различной химической природы на прочностные характеристики постоянных магнитов на их основе.
Практическая значимость работы заключается в формировании по разработанной технологии новых МП с повышенными магнитными и прочностными характеристиками, установленная технико-экономическая эффективность модификации которых обеспечивает расширение ассортимента изделий различного функционального назначения на их основе.
На защиту выносятся следующие научные положения:
методы эффективного повышения характеристик МП модификацией малыми добавками оксида железа (Fe203);
механизм влияния текстуры собственного магнитного поля материала на физико-механические характеристики МП;
результаты повышения прочности МП путём армирования различными волокнами.
Полимерное связующее для магнитопластов
Как уже отмечалось, для производства разнообразных МП применяют различные типы связующих (термореактивные и термопластичные). МП на основе термореактивных связующих удобно разбить на две группы: 1. МП на основе реакционноспособных мономеров или олигомеров с жесткой сетчатой структурой после отверждения (например, эпоксидные, полиэфирные смолы); 2. магнитоэласты на основе термореактивных эластомеров (натурального и синтетических каучуков).
Использование реактопластов в качестве связующих для МП оправдано только в тех случаях, когда другие полимеры не обеспечивают необходимые требования к технологии их изготовления или эксплуатации. Основной недостаток использования реактопластов связан с необходимостью введения в технологический цикл стадии высокотемпературного отверждения, что значительно усложняет и удлиняет цикл формования изделий из МП.
Магнитоэласты на основе эластомеров, обладая уникальным сочетанием магнитных и механических свойств, нашли широкое применение. При этом используются различные марки натурального или синтетического каучуков. В качестве полимерного связующего используют: жидкий полибутадиен, полиизопрен, полиизобутилен и другие сополимеры. Недостатком каучуков в качестве связующих для магнитопластов является необходимость проведения вулканизации, чтобы превратить пластичную смесь каучука с магнитным наполнителем в прочную эластичную магнитную резину. А для этого в смесь надо вводить дополнительно вулканизатор и ускорители, что усложняет композицию и значительно удлиняет общий технологический цикл изготовления изделий.
Поэтому в производстве МП наиболее широко используют термопластичные связующие, которые перерабатывают в изделия высокопроизводитель ными методами: литьем под давлением, экструзией, каландрованием и прессованием. Термопластичные связующие для МП также удобно разделить на две группы. Для изготовления гибких магнитов применяют полимеры с высоким относительным удлинением, например, сульфохлорированный полиэтилен, по-лиизобутилен и перспективные в этом направлении термоэластопласты [2,29]. Для жестких МП наиболее распространенными полимерами являются полиоле-фины, полиамиды, акриловые сополимеры.
Содержание полимера в высоконаполненном МП зависит от ряда факторов: плотности и вязкости полимера, смачивания и адгезии к магнитному порошку, способа переработки, необходимых магнитных и физико-механических характеристик и др. [2,13,32,33]. Для обеспечения когезионной прочности МП содержание полимера должно быть не менее 5%масс. Для обеспечения переработки высоконаполненных материалов необходим подбор полимерной матрицы с хорошей адгезией к ферромагнитным наполнителям (оксидным ферритам, интерсплавам), высокой текучестью и хорошей способностью к формованию.
Широкое распространение получила технология МП на основе термопластичных связующих, в частности полиамидов [12,53-55,61-68]. Так, запатентован литьевой способ изготовления кольцевых металлопластичных магнитов из материала, содержащего 80% феррита бария и 20% ПА-12 [63].
Московский ИМЭТ разработал технологию МП [12] с оптимальной степенью наполнения ферритом стронция 87-88,5 маСс.% (60-63 0б.%) и 11,5-13 масс% ПА-6 для формования тонкостенных колец и сегментов способом литья под давлением. Показана эффективность коррекции магнитных характеристик МП с полиамидным (ПА-6) связующим путем частичной замены феррита стронция (SrO 6Fe203) на 16% анизотропного порошка Nd-Fe-B. При этом магнитные свойства МП возрастают: Вг с 0,225 до 0,265 Тл; НсВ с 185 до 240 кА/м; (ВН)тах с 10,5 до 12,5 кДж/м3.
А На заводе магнитов (г. Бонн, Германия) освоен выпуск постоянных магнитов методом литья под давлением из материала марки «Neofer» на основе сплава Nd-Fe-B и полиамидной связки (-10%) с рабочей температурой до 120С. Технология предусматривает ориентирование магнитных частиц с помощью внешнего электромагнита [34]. Магнитные характеристики разработанных материалов приведены в таблице 1.5.
Известны разработки [10, 11, 17] по применению более доступных и дешевых по сравнению с термопластами термореактивных олигомеров: эпоксидных и фенолоформальдегидных связующих в сочетании с ферромагнитными наполнителями (ферриты, SmCo5 и Nd-Fe-B). Присутствие олигомеров в смеси с РЗМ повышает стабильность магнитных параметров, в первую очередь, термостабильность.
Для повышения равномерности распределения наполнителя в полимерной матрице, регулирования взаимодействия полимера с наполнителем, улучшения формуемости композиции вводят различные дезагрегирующие и модифицирующие добавки [11,14,32]. В качестве пластификаторов применяется система эфиров карбоновых кислот, дибутилсебацинат, стеараты. В результате получают МП с высокой плотностью, магнитными свойствами и ориентацией ферромагнитных частиц.
Ряд отечественных и зарубежных разработок посвящен технологическим приемам текстурирования в магнитном поле термопластичных полимерных постоянных магнитов на основе ферритов и сплава SmCo5. Однако информация ограничена. Так, для повышения уровня магнитных свойств и температурной стабильности МП на основе порошков ферритов и сплавов РЗМ-Со с термопластичным связующим предлагают прессование в магнитном поле напряженностью 15-22 кЭ [11].
В патенте США предложен способ изготовления постоянных полимерных магнитов на основе легированного сплава Nd-Fe-B (размер частиц 1-2 мкм) с наложением магнитного поля 15 кЭ [11].
Как известно [2,34-40], использование магнитных полей является эффективным способом регулирования структуры и свойств композитов. Авторами [35] обнаружено улучшение прочностных характеристик ферропластов на основе полиэтилена, что объясняется структурными изменениями в материале: образованием квазижидкокристаллической ориентированной структуры в полимерной матрице и ориентации наполнителя под действием внешнего магнитного поля.
Подготовка исходных материалов
Процесс получения МП включает следующие операции: а) Подготовка компонентов связующего Для поликонденсационного наполнения готовили смесь (фенол, формалин в соотношении 1: 1,4) и катализатора - NaOH в количестве 2% от массы фенола, в соответствии с разработанной на кафедре Химической технологии СГТУ технологией [3]. б) Подготовка магнитотвердого наполнителя В работе использовались магнитотвердые дисперсные порошки, получаемые непосредственно с предприятий-изготовителей в герметичной упаковке. По этой причине дополнительной подготовка не проводилась. в) Приготовление пресс-композиции Приготовление пресс-композиции заключалось в том, что: - осуществляли пропитку магнитного наполнителя и модифицирующих добавок смесью мономеров фенола с формальдегидом и NaOH; - проводили предварительный синтез связующего при Т=90С в течение 25-30 минут; - проводили сушку композиции для удаления надсмольных вод, побочных продуктов и предотверждения при Т=100-120С в течение 5-10 минут. г) Формование образцов Формование образцов осуществлялось методом прямого прессования в металлической пресс-форме, предварительно разогретой до температуры Т=170-180С при давлении Р=250±50 МПа и времени выдержки t=l-5 мин/мм толщины.
Определение степени отверждения проводили по методикам НИИПМ [58]. Степень поликонденсации (отверждения) МП определялась количеством низкомолекулярных соединений, экстрагируемых ацетоном из испытуемых образцов: P + N где Р - количество растворимой смолы после экстрагирования; N - количество отвержденной смолы после экстрагирования.
Дисперсность определяет технологические свойства сыпучего материала и может быть выражена распределением его частиц по размерам, определяемым ситовым анализом [58]. Навеску порошкообразного материала (100-200г) просеивают через набор стандартных сит в течении 20-30 мин. После окончания просева каждую фракцию с соответствующего сита взвешивают на технических весах с точностью до 0,01 г. Размер частиц выражают через средневзвешенный диаметр dcv. , определяемый по формуле: dcp = dt rrii где ті - содержание данной фракции в пробе дисперсного материала, массовая доля; dt - среднеарифметическое значение отверстий сита, через которое данная фракция прошла, и сита на котором она задержалась; і - номер фракции. Массовая доля фракции определяется по формуле: гпі=т/т0- 100, где т - масса порошка на сите г, т0 - общая масса всех фракций, равная исходной навески г. Суммарная масса всех фракций не должна отклоняться от массы исходной навески, взятой для анализа, более чем на 2%.
Метод ИКС применялся для качественной оценки взаимодействия компонентов в системе МП [59 ].
ИК-спектры пропускания твердых модифицированных ФФС, регистрировали на инфракрасном Фурье-спектрометре «Jufratum - FT-801» с разрешением 4 см"1, имеющим 8 сканов. Исследования проводили в области длин волн 400-4000 см"1.
Приготовление объектов исследования осуществляли классическим суспензионным методом: образцы измельчали в вибрационной шаровой мельнице до тонкодисперсного состояния, добавляли несколько капель иммерсионной жидкости, тщательно растирали в агатовой ступке и далее полученную массу помещали между двумя пластинами (одна- из NaCl, другая из КВг). Для записи высококачественных спектров в качестве иммерсионной жидкости в области от 4000 до 2000 см"1 и 1500 - 1300 см"1 использовали гексахлорбутадиен; в области от 2000 до 1500 см"1 - вазелиновое масло. Время интегрИрравэдиюрнвпжДвнной смолы и МП получали прессованием при Т=160С.
Кривая размагничивания магнитотвердых материалов определяется как часть петли гистерезиса во втором квадранте, ограниченная остаточной индукцией и коэрцитивной силой.
Для снятия кривых размагничивания использовали образцы МП в форме куба 10x10x10 мм (отклонения площади поперечного сечения образца не превышало 0,5%).
Запись петли гистерезиса осуществлялась на установке «Мускат» в замкнутой магнитной цепи в соответствии с инструкцией.
Намагничивание образцов до насыщения осуществлялось в импульсном магнитном поле соленоида напряженностью в рабочей области 2400 кА/м.
Измерительные каналы подключали к самописцу и калибровали : канал Н-по тесламетру; канал В- по никелиевому образцу.
Диапазон измерения размагничивающего магнитного поля от 0 до 2000 кА/м; погрешность измерения магнитной индукции — не более 2%.
Модификация магнитопластов малыми добавками оксида железа
Из рис. _ видно, что с увеличением количества оксида железа отмечается устойчивая тенденция возрастания степени превращения исходных мономеров в полимер на начальной стадии поликонденсации: степень отверждения МП после синтеза и первой сушки (глава 2, «Способ приготовления композиции») при гибридизации ДМП 2,5% Fe203 возрастает на 5%, при 5% - на 10%, при 10% - на 30%. Это говорит о том, что введение в среду синтеза оксида железа изменяет реакционную способность синтезируемого фенолофор-мальдегидного олигомера и в 3- -5 раз ускоряет процесс желатинизации в результате взаимодействия оксида железа с фенольными гидроксилами, то есть в процессе синтеза образуется металлсодержащий полимер [16,133]: O-Fe-O В дальнейшем процесс поликонденсации гибридизированных МП замедляется в следствии нарастания вязкости композиций и в течении 30 мин. происходит отверждение изучаемых композиций.
Совершенствование структуры и повышение прочностных характеристик МП поликонденсационного способа наполнения на основе гибридных наполнителей, полученных путем частичной замены сплава Nd-Fe-B мелкодисперсным порошком оксида железа является следствием увеличения пленочной металлополимерной фазы за счет уменьшения доли полимерной фазы композиционного материала, обладающей наименьшей прочностью (рис.3.4).
В процессе поликонденсационного наполнения гибридного ДМП смесью мономеров и последующего синтеза происходит внедрение молекул мелкодисперсного Fe203 в структуру полимерного связующего.
Полученные результаты показывают, что модификация магнитопластов на стадии синтеза малыми добавками Fe203 позволяет повысить прочностные и магнитные характеристики готовых изделий, за счет увеличения реакционной способности фенолоформальдегидного олигомера и более полного протекания процессов поликонденсации с образованием металлсодержащих полимерных плёнок. Кроме того, сокращается на 2-5% расход дорогостоящего сплава Nd-Fe-B и следовательно, уменьшается стоимость изделий; улучшается технологичность переработки композиций в изделия и их внешний вид за счет лучшей текучести и однородности пресс-порошков. С технической точки зрения это позволяет улучшить эксплуатационные характеристики изделий. Глава 4. Влияние сил магнитного взаимодействия на механические характеристики магнитопластов
Кривые размагничивания магнитопластов и современных магнитов (SmCos), изготовленных методами порошковой металлургии
Высокие магнитные характеристики МП являются причиной возникновения значительных силовых магнитных взаимодействий в их объеме. Величина этих взаимодействий достаточна, чтобы существенным образом изменять меха 62 нические, прочностные характеристики постоянных магнитов из таких материалов.
Известно [1,2] , что введение жестких порошкообразных частиц в пластичную полимерную матрицу приводит к снижению ряда физико-механических характеристик композита: предельного удлинения при растяжении, ударной вязкости, работы разрушения.
Для наполненных композитов эти характеристики в большой степени определяются свойствами полимерной матрицы, поскольку основная часть энергии, необходимая для разрушения материала, расходуется на деформацию и разрушение матричной части. Вследствие того, что механизмы разрушения композиционных материалов и ненаполненных полимеров различаются, то оценить вязкость разрушения композита достаточно проблематично, даже зная характеристики наполнителя и матрицы.
Возникновение силовых взаимодействий между частицами внутри объема МП, вызванное значительной остаточной намагниченностью частиц, обусловливает появление анизотропии механических характеристик, связанной с результирующей намагниченностью композиционного материала.
Экспериментальные исследования механических свойств намагниченных до технического насыщения МП (намагниченность образцов составляла 480 ± 20 кА/м) вдоль и поперек направления намагниченности показали, что появление силовых магнитных взаимодействий в объеме МП изменяет величину разру тающего напряжения при межслоевом сдвиге (сгсдв): на 30-50%.
Следует особо отметить зависимость прочностных характеристик МП от степени намагниченности. Полученные экспериментальные данные (рис.4.3) показывают, что при частичном размагничивание образцов (с 480 до -240 кА/м) влияние сил внутреннего магнитного взаимодействия на прочность при межслоевом сдвиге снижается на более чем в 2 раза.
Влияние сил магнитного взаимодействия на механические характеристики магнитопластов
Магнитные силы притяжения F„ap и отталкивания Fnep проявляются в сечениях параллельных и перпендикулярных направлению намагниченности соответственно. Как видно из приведенных кривых, «поверхностные плотности» сил магнитного притяжения (значение силы, деленное на площадь сечения взаимодействия) асимптотически увеличиваются с ростом И, стремясь при h— оо к некоторому максимальному значению.
Поверхностные плотности сил магнитного отталкивания максимальны при h/a -0,15. При дальнейшем увеличении относительной длины они уменьшаются, асимптотически стремясь к нулевому значению. Снижение поверхностных плотностей сил отталкивания наблюдается и при уменьшении относительной длины ниже характерного для экстремума значения. При h/a — 0 поверхностные плотности сил отталкивания также стремятся к нулю.
При сравнении с экспериментальными измерениями аСдв вдоль и поперек направления намагниченности обращает внимание тот факт, что изменения асдв после намагничивания образцов МП более, чем на порядок превышают поверхностные плотности сил магнитного взаимодействия. Видимо, действие магнит 69 ных сил значительно усиливает эффекты молекулярного взаимодействия, и имеет место нечто вроде аналога механического «трения» с высокой шероховатостью контактирующих поверхностей.
При испытаниях методом сдвиговой деформации происходит разрушение образца, поэтому полученный коэффициент fi неправомерно считать «коэффициентом трения скольжения», так как его величина определяется не действием силы трения и межмолекулярных сил, а прочностью химических связей матрицы композиционного материала и работой, затраченной на их разрушение. Очевидно, коэффициент ju является характеристикой композиционного материала в целом, зависящей от природы полимерной матрицы, намагниченности наполнителя, степени наполнения, метода получения и других факторов.
Как видно из (4.1) величина силовых взаимодействий пропорциональна квадрату намагниченности МП, магнитные силовые взаимодействия накладывают существенные ограничения в возможностях улучшения магнитных параметров МП и также должны учитываться при выборе связующего материала для изготовления постоянных магнитов из таких материалов.
По этой причине наиболее оптимальными с позиций обеспечения наивысших прочностных характеристик являются магниты, намагниченные реверсивно, в которых соседние области имеют противоположное направление намагниченности (рис.4.8 в). Глава 5. Эффективность использования волокон при армировании изделий из магнитопластов
В течение последних 10 лет в связи с развитием науки и техники возникла необходимость в создании крупногабаритных магнитов, способных сохранять механическую прочность и габаритные размеры в жестких условиях эксплуатации. Фактически таким требованиям на сегодняшний день соответствуют лишь магниты из МП.
Снижение степени наполнения позволяет до определённого момента повысить механическую (табл. 5.1) прочность, однако при этом резко ухудшаются магнитные характеристики. Так, снижение степени наполнения МП на 10% (содержание Nd-Fe-B снижается до 80%масс) повышает прочность на 15%, при этом остаточная индукция Вг снижается на 30%.
Армирование МП производили на стадии загрузки композиции в пресс--форму. Для достижения максимального упрочнения и повышения качества кольцевых магнитов необходимо обеспечить равномерное распределение волокна по центру композиции в пресс-форме. С этой целью навеска разделяется на две равные части, дозируется в пресс-форму половина навески, затем укладывается армирующее волокно и досыпается вторая половина. Это достаточно трудоемкий и продолжительный процесс. Для снижения трудоемкости производства армирования кольцевых магнитов и уменьшения продолжительности технологического цикла разработана специальная оснастка (рис. 5.1) для формирования и загрузки в пресс-форму колец из волокон. Несмотря на затраты по её изготовлению эта оснастка позволяет повысить эффективность и технологичность производства.
Из выражения (5.4) видно что для создания больших напряжений в армирующем волокне, то есть для более эффективного использования высокопрочного волокна, необходимо, чтобы модуль последнего намного превосходил модуль матрицы. Объемная доля волокна в композиции также должна быть максимальной для того, чтобы сделать долю нагрузки воспринимаемой волокном, как можно больше.
Примечание: содержание Nd-Fe-B - 85% Анализ результатов испытания кольцевых магнитов на разрыв (табл.5.3) показал, что армирование образцов высокомодульными базальтовыми и углеродными волокнами приводит к повышению прочности на 20 и 25% соответственно. Это связано с образованием упругого каркаса в объёме магнита (модуль упругости возрастает на 80 и 150% соответственно), который воспринимает на себя большую часть нагрузки приложенной к композиции.
Повышение прочности постоянных магнитов армированных углеродными и базальтовыми волокнами обеспечивается их большой прочностью и способностью композиции к их эффективному использованию, поскольку модуль упругости данных волокон во много раз превосходит модуль упругости МП (отношение Ef/Em углеродного волокна приблизительно равно 200, а базальтового -180). Даже при объемной доле углеродного или базальтового волокна 1% они воспринимают на себя до 90% всей нагрузки.
ДанньЕЙ эффект не наблюдается при введении низкомодульных вискозных и ПАН волокон. Напротив, при армировании вышеуказанными волокнами происходит снижение прочности на 28 и 16% соответственно. Это связано с тем, что при деформации композиции с низкомодульными волокнами возможность передачи напряжений от матрицы на наполнитель на столько снижается, что его вклад в увеличение прочности МП начинает конкурировать со снижением прочности матрицы из-за неравномерности напряжений, возникающих в нагруженной матрице в присутствии армирующих волокон. Эта конкуренция в каждом конкретном случае приводит к различной результирующей прочности композита, но обычно прочность имеет тенденцию снижаться.
Как уже ранее отмечалось, теоретически объемная доля волокна в композиции должна быть как можно больше для максимального упрочнения композиции. Однако практически увеличение объемной доли армирующего волокна приводит к снижению прочности.
Из рис. 5.3 видно, что с увеличением в композиции доли армирующего волокна с 1 до 2% не зависимо от его химической природы и свойств отмечается устойчивая тенденция к снижению прочности при сжатии на 20% при армировании базальтовым волокном, на 35% при армировании углеродным волокном, на 5% при армировании вискозным волокном, на 20% при армировании ПАН-волокном. Это связано с тем, что матрица уже не в состоянии смочить и пропитать пучки волокон, а это ухудшает сцепление волокон с матрицей и приводит к образованию в композиции пустот.
Таким образом, армирование тонкостенных магнитов на основе МП в процессе их формования высокомодульными базальтовыми и углеродными волокнами является эффективным методом повышения прочностных характеристик. Особо стоит отметить, что предложенный способ армирования является оптимальным для таких высоконаполненных систем.
