Корреляция физико-механических свойств и микроструктуры композиционных материалов на основе арамидных тканей, модифицированных в СВЧ электромагнитном поле.

Abstract

Исследовано влияние СВЧ электромагнитного поля на прочность композиционных материалов на примере образцов, сформированных из арамидной ткани ТСВМ-ДЖ, пропитанной клеем 88 с последующим отверждением. Было проведено две серии экспериментов – в первом случае был использован монослой арамидной ткани без связующего, во втором – с использованием последнего. Установлено, что после воздействия на однослойную арамидную ткань СВЧ электромагнитного поля малой удельной мощности повышается сопротивление образца прокалыванию конусом от 1,8 до 2,2 раза. Эффект упрочнения опытных образцов, изготовленных с использованием связующего и прошедших СВЧ модифицирование, более выражен по сравнению с образцами без использования клея 88 – увеличение прочности составляет до 2 раз. Также произведено исследование микроструктуры указанных серий образцов. На полученных микрофотографиях показано, что в большей степени влияние СВЧ электромагнитного поля выражено на образцах с использованием связующего и проявляется в формировании агломератов меньшего размера, по сравнению с контрольным образцом, появлении у них выраженных граней, что позволяет получить большее число точек контакта, увеличить площадь поверхности соприкосновения, что, в свою очередь, делает их соединение более прочным. В статье показана корреляция приведенных значений роста прочностных характеристик опытных образцов по сравнению с контрольными и изменений микроструктуры, проявившихся после описанного электрофизического воздействия. Вышеперечисленные факты обуславливают возможность управления механическими характеристиками посредством влияния на микроструктуру готовых изделий. Полученные результаты позволяют прогнозировать улучшение эксплуатационных характеристик элементов конструкции летательных аппаратов из органопластиков и средств индивидуальной защиты 1-го, 2-го классов. We studied the effect of an SHF electromagnetic field on the strength of composite materials. We used samples of aramid fabric TSVM-DZh which was impregnated with glue 88 and cured. We carried out two series of experiments. In the first case, we used a single-layer of aramid fabric without a binder, and in the second - with a binder. We established that after singlelayer aramid fabric was exposed to an SHF electromagnetic field of low specific power, the resistance of samples to cone puncturing increases from 1.8 to 2.2 times. The samples that were made with a binder and exposed to SHF modification had a greater strengthening effect than the samples without glue 88. The strength increased up to 2 times. We also studied the microstructure of these series of samples. The microphotographs show that the SHF electromagnetic field has a more pronounced effect on the samples with a binder, which results in formation of agglomerates smaller than in the control sample. The agglomerates have pronounced edges, which allows us to obtain more contact points, to increase the contact surface area, thus strengthening their connection. The paper shows the correlation between the corrected values of increase in strength properties of the experimental samples in comparison with the control ones and the changes in microstructure caused by the described electrophysical effect. The above facts make it possible to control the mechanical properties by influencing the microstructure of end products. The results allow us to predict an improvement in the performance of structural aircraft elements made of organoplastics and personal protective equipment of the 1st and 2nd classes.