Влияние климата на металлы и полимерные материалы

Это связано с тем, что листы сплава Д16Т толщиной до 2,5 мм хорошо прокаливаются и имеют электрохимически относительно гомогенную структуру по сравнению с искусственно состаренными листами 1370Т1.

Таблица 3.3

Таблица 3.4

Примечание: М - местная коррозия; МКК - межкристаллитная коррозия; РСК - расслаивающая коррозия.

Таким образом, по полученным результатам можно сделать следующие выводы:

- Исследованные алюминиевые сплавы в порядке снижения коррозионной стойкости, оцененной по скорости коррозии г/м²·сут , располагаются следующим образом: Д16Т, 1370Т1.

- Сравнение коррозионной стойкости листов сплавов Д16Т и 1370Т1 одной толщины (1,5 мм) показывает, что потери механических свойств сплава 1370Т1 на 3 - 12%, в зависимости от условий испытаний выше, чем Д16Т.

- Характер коррозионных поражений сплавов не меняется при всех условиях испытаний: сплавы 1370Т1 и 1370Т1 - (М+МКК).

-Анодно-окисное покрытие не имеет коррозионных поражений на всех исследованных сплавах после испытания в течение 1 года в ГЦКИ и Дальних Зеленцах.

- Химические покрытия начинают подвергаться коррозии примерно через 9 месяцев на сплавах 1370Т1 и Д16Т.

Неметаллические конструкционные материалы

Изучение влияния температурно-влажностных факторов на прочностные характеристики стеклотекстолитов на основе различных связующих.

В данной работе проведены сравнительные испытания ряда стеклотекстолитов на основе различных эпоксидных связующих и при других температурно-влажностных воздействиях, а также после их натурной экспозиции в различных климатических зонах. были исследованы эпоксидные стеклотекстолиты: СТ-69Н(М) - 14 (связующее ЭДТ-69Н(М)), СТ-ЭНФБ-2М-14 (связующее ЭНФБ-2М), СТ-2227-14 (связующее УП-2227), СТ-КМКС 2М.120-Т-10-14 (клеевой препрег КМКС на основе пленочного клея ВК-36р). в качестве основного наполнителя использовалась стеклоткань Т-10-14.

Определялись свойства стеклотекстолитов при статическом изгибе и межслоевом сдвиге при 20° и 80°С, водопоглощения за 1 и 30 суток, после тепловлажностного старения в течении 3-х месяцев (?=98%, Т=70°С). определение влияния климатических факторов (температуры, влажности, осадков, солнечной радиации) при натурной экспозиции образов в течение 1 года на открытой площадке КС ГНИП РАН г. Сочи (зона теплого влажного климата), ГЦКИ г. Геленджик (зона умеренного теплого климата) и МЦКИ г. Москва (промышленная зона умеренного климата).

Таблица 3.5

Физико-механические свойства исследованных эпоксидных стеклотекстолитов

Примечание: * - температура испытаний: числитель - при 20^°c, знаменатель - при 80^°C;

** - после 1 суток выдержки в воде при 20⁰с;

*** - после 30 суток выдержки в воде при 20⁰с.

В таблице приведены физико-механические свойства исследованных стеклотекстолитов в исходном состоянии. На графиках видно, что предел прочности при изгибе образцов СТ-ЭНФБ-2М-14, СТ-2227-14, СТ-КМКС, испытанных при 20°С, находятся примерно на одном уровне. При сдвиге стеклотекстолит СТ-ЭНФБ-2М-14 имеет наименьше значение прочности. стеклотекстолит СТ-69Н(М)-14 имеет наибольшую прочность и меньше водопоглощения.

Таблица 3.6

Изменение свойств эпоксидных стеклотекстолитов после кипячения в воде.

Результаты испытаний показали, что после воздействия кипящей воды наименьшие изменения прочностных характеристик и стабильными свойствами и микроструктурой обладает СТ-2227-14, имеющий наиболее высокую температуру стеклования. чем выше температура стеклования связующего, тем меньше снижение прочностных свойств стеклотекстолита, изготовленного на этом связующем.

Таблица 3.7

Изменение предела прочности при статическом изгибе после тепло-влажностного старения.

Примечание: * - температура испытаний: числитель - 20°С, знаменатель -80°С

Прочность при статическом изгибе у стеклотекстолита CT-69H(M)-l4 уменьшилась на 39%, у стеклотекстолита СТ-ЭНФБ-2М-l4 - на 34%, у стеклотекстолита CT-2227-l4 - на 17%, а у стеклотекстолита СТ-КМКС падение свойств оказалось 20%, т.е меньше, чем после кипячения

С целью повышении водо- и климатической стойкости стеклотекстолитов на основе эпоксидных связующих была введена новая стеклоткань в активным замасливателем 4с.

Таблица 3.8

Применение ткани Т-10(ВМП)-4с позволило увеличить прочностные свойства стеклотекстолита при изгибе и сдвиге как в исходном состоянии, так и после 7-ми часов кипячения в воде при одинаковой величине водопоглощения.

Так же эти материалы испытывались в условиях тепло-влажностного старения при влажности ?=98% и температуры Т= 70°С в течение 3-х месяцев. результаты испытаний на определение свойств при статическом изгибе при температурах 20° и 80°С представлены в таблице.

Таблица 3.9

Анализ результатов показывает, что по абсолютной величине после всех климатических воздействий основные показатели стеклотекстолита на новом наполнителе Т-10(ВМП)-4с выше, чем у стеклотекстолитов на ткани Т-10-14.

Таким образом, использование стеклоткани из стекла ВМП с замасливателем №4с позволяет улучшить не только прочностные характеристики стеклотекстолитов, но и повысить стабильность их свойств при температурно-влажностном старении.

В качестве объектов исследования климатической стойкости современных композиционных материалов были выбраны: углепластики КМУ-10, КМУ-11ТР на эпоксидных связующих с различными угольными наполнителями, стеклопластики СТ-69Н на эпоксидном, СТКМ, СК-101 на кремнийорганических связующих. Материалы прошли натурную экспозицию в умеренной, субтропической и тропической зонах.

Наиболее достоверные сведения о процессах старения и связанных с ними изменений основных механических характеристик ПКМ, можно получить из результатов натурных исследований материалов в различных климатических зонах. В таблице представлены прочностные свойства, а также сохраняемость их после натурной экспозиции материалов в различных климатических зонах.

Таблица 3.10

У композиционных материалов на эпоксидной матрице прочностные свойства снижаются по мере возрастания значений тепловлажностных комплексов и суммарной солнечной радиации. Таким образом, наиболее агрессивными зонами для эксплуатации изделий являются зоны тропического и субтропического климата. В целом все исследованные материалы обладают достаточно высокой климатической стойкостью.

Сопоставление результатов изменения прочностных свойств ПКМ свидетельствует, что углепластики обладают большей климатической стойкостью, чем стеклопластики, как по сохраняемости свойств, так и по стойкости поверхностного слоя к воздействию солнечной радиации. Для углепластиков характерно незначительное повреждение поверхности, обращённой к солнцу. У стеклопластиков эта поверхность разрушается с оголением ткани наполнителя. Дефектность поверхности возрастает с увеличением длительности экспозиции, а также с ростом температуры, относительной влажности воздуха и суммарной солнечной радиации. Отличительной особенностью материалов на кремний органических связующих является их высокая поверхностная стойкость к атмосферным воздействиям, в том числе к уф радиации. Даже 3^х летняя экспозиция в тропическом климате практически не изменяет качество поверхности.

Для композитов со стеклянным наполнителем как на эпоксидной так и на кремний органической матрицах, основной вклад в развитие дефектности материала вносит межфазный слой, о чём свидетельствует снижение (~40%) прочности при сжатии, характеризующей состояние связующего и межфазного (волокно-полимерная матрица) слоя. В композитах с угольным наполнителем граница раздела наполнитель-связующее является стойкой к воздействию климатических факторов. Некоторое снижение механических свойств при рабочих температурах может быть связано с явлением пластификации полимерной матрицы атмосферной влагой и смещением начала области растрескивания связующего в интервал рабочих температур. Этим эффектом можно объяснить довольно низкие значения прочности материала КМУ -11 ТР при экспозиции в тропическом климате, где наблюдаются высокие значения температуры и относительной влажности, сохраняющиеся длительное время.

Размещено на Allbest.ru