Влияние длительного климатического старения на микроструктуру и характер разрушения в объеме эпоксидных углепластиков в условиях силового воздействия (изгиба и сжатия)

Проведены микроструктурные и фрактографические исследования характера разрушения в условиях статического изгиба и сжатия образцов эпоксидных углепластиков, подвергнутых длительному (до 5 лет) климатическому старению в различных климатических зонах России: в условиях промышленной зоны умеренного климата Москвы (МЦКИ); умеренного теплого климата Геленджика (ГЦКИ) и теплого влажного климата Сочи (ГНИП РАН). Установлены изменения микроструктуры и основные типы разрушений в объеме углепластиков. Показано, что происходящие изменения структуры и торсионный характер разрушения типичны для эпоксидных углепластиков во всех зонах климатического старения и определяются процессами комплексного проявления механических напряжений и химической деструкции материалов.

1. Каблов Е. Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до2030 года» // Авиационные материалы и технологии. – 2015. – №1 (34). – С. 3–33. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33.

2. Каблов Е. Н. Тенденции и ориентиры инновационного развития России: Сб. науч.-информ. материалов. Изд. 3-е. – М.: ВИАМ, 2015. – 720 с.

3. Каблов Е. Н. России нужны материалы нового поколения// Редкие земли. – 2014. – №3. – С. 8–13.

4. Каблов Е. Н. Материалы и химические технологии для авиационной техники// Вестник Российской академии наук. – 2012. – Т. 82, №6. – С. 520–530.

5. Каблов Е. Н., Деев И. С., Ефимов В. А., Кавун Н. С., Кобец Л. П., Никишин Е. Ф. Влияние атмосферных факторов и механических напряжений на микроструктурные особенности разрушения полимерных композиционных материалов// Сб. докл.VII науч. конф. по гидроавиации «Гидроавиасалон-2008». Ч. 1. – М.: ВИАМ, 2008. – С. 279–286.

6. Каблов Е. Н., Старцев О. В., Кротов А. С., Кириллов В. Н. Климатическое старение композиционных материалов авиационного назначения. III. Значимые факторы старения// Деформация и разрушение материалов. – 2011. – №1. – С. 34–40.

7. Старцев О. В., Вапиров Ю. М., Ярцев В. А., Кривонос В. В., Митрофанова Е. А., Чубарова М. А., Деев И. С. Влияние длительного атмосферного старения на свойства и структуру углепластика// Механика композитных материалов. – 1986. – №4. – С. 636–642.

8. Войнов С. И., Железина Г. Ф., Соловьева Н. А., Ямщикова Г. А., Тимошина Л. Н. Влияние внешней среды на свойства углепластика, полученного методом пропитки под давлением (RTM) //Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн., 2015. №2. Ст. 10. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 5.10.2016). DOI:10.18577/2307-6046-2015-0-2-7-7.

9. Kenig S., Moshonov A., Shucrun A. and Marom G. Environmental effects on shear delamination of fabric-reinforced epoxy composites // Int. J.Adgesion and Adgesives. – 1989. – V. 9, N 1. – P. 109 – 124.

10. Гуляев И. Н., Зеленина И. В., Валевин Е. О., Шведкова А. К. Исследование влияния повышенной температуры и влажности на свойства термостойких углепластиков// Конструкции из композиционных материалов. – 2015. – №3. – С. 55–59.

11. Кириллов В. Н., Вапиров Ю. М., Дрозд Е. А. Исследование атмосферной стойкости полимерных композиционных материалов в условиях атмосферы теплого влажного и умеренно теплого климата// Авиационные материалы и технологии. – 2012. – №4. – С. 31–38.

12. Ефимов В. А., Старцев О. В. Исследование климатической стойкости полимерных мате-риалов. Проблемы и пути их решения// Авиационные материалы и технологии. – 2012. – №S. – С. 412–422.

13. Старцев О. В., Мелетов В. П., Деев И. С., Цинцадзе Г. Б., Базенкова Е. Н., Перов Б. В. Атмосферное старение армированных термопластов// Вопросы авиационной науки и техники, сер. Авиационные материалы. – М.: ВИАМ, 1990. – С. 52–58.

14. Ra y B. Temperature effect during humid ageing on interfaces of glass and carbon fibers reinforced epoxy composites // Journal of colloid and interface science. – 2006. – V. 298. – P. 111–117.

15. Nakamura T., Singh R. and Vaddadi P. Effects of environmental degradation on flexural failure strength of fiber reinforced composites // Annual Conference of the Society for Experimental Mechanics. Portland. OR, 2005 // Experimental mechanics. – 2006. – V. 46. – P. 257–268.

16. Колесник К. А. Моделирование влагонасыщения полимерных композитов в реальных климатических условиях// Авиационные материалы и технологии. – 2017. – №4 (49). – С. 77–86. DOI:10.18577/2071-9140-2017-0-4-77-86.

17. Каблов Е. Н., Старцев О. В., Иноземцев А. А. Влагонасыщение конструктивноподобных элементов из полимерных композиционных материалов в открытых климатических условиях с наложением термоциклов// Авиационные материалы и технологии. – 2017. – №2(47). – С. 56–68. DOI: 10.18577/2071-9140-2017-0-2-56-68.

18. Birger S., Moshonov A. and Kenig S. The effects of thermal and hydrothermal ageing on the failure mechanisms of graphite – fabric epoxy composites subjected to flexural loading // Composites. – 1989. – V. 20, N 4. – P. 341–348.

19. Cowley K D., Beaumont P. W. R. Damage accumulation at notches and the fracture stress of carbon-fibre/polymer composites: combined effects of stress and temperature // Composites science and technology. – 1997. – V. 57, N 9–10. – Р. 1211–1219.

20. Bibo G. A., Hogg P. J., Kemp M. Mechanical characterisation of glass-and carbon-fibrereinforced composites made with non-crimp fabrics // Composites science and technology. – 1997. – V. 57, N 9–10. – Р. 1221–1241.

21. Деев И. С., Добрянская О. А., Куршев Е. В. Влияние морской воды на микроструктуру и механические свойства углепластика в напряженном состоянии// Материаловедение. – 2012. – №11. – С. 37–41.

22. Деев И. С., Куршев Е. В., Лонской С. Л., Железина Г.Ф. Влияние длительного климатического старения на микроструктуру поверхности эпоксидных органопластиков и характер ее разрушения в условиях изгиба// Вопросы материаловедения. – 2016. – №3 (87). – С. 104–114.

23. Деев И. С., Куршев Е. В., Лонской С. Л., Железина Г.Ф. Влияние длительного климатического старения на микроструктуру и характер разрушения в объеме эпоксидных органопластиков в условиях силового воздействия(изгиба и сжатия) // Вопросы материаловедения. – 2016. – №4 (88). – С. 72–82.

24. Деев И. С., Куршев Е. В., Лонский С. Л. Влияние длительного климатического старения на микроструктуру и характер разрушения эпоксидных стеклопластиков в условиях изгиба// Вопросы материаловедения. – 2017. – №2 (90) . – С. 166–178.

25. Кириллов В. Н., Ефимов В. А., Шведкова А. К., Николаев Е. В. Исследование влияния климатических факторов и механического нагружения на структуру и механические свойства ПКМ // Авиационные материалы и технологии. – 2011. – №4. – С. 41–45.

26. Деев И. С., Кобец Л. П. Исследование микроструктуры и особенностей разрушения эпоксидных полимеров и композиционных материалов на их основе. Ч. 1 // Материаловедение. – 2010. – №5. – С. 8–16.

27. Деев И. С., Кобец Л. П. Исследование микроструктуры и особенностей разрушения эпоксидных полимеров и композиционных материалов на их основе. Ч. 2 // Материаловедение. – 2010. – №6. – С. 13–18.

28. Деев И.С., Белов П.А., Кобец Л.П. Экспериментальные неклассические эффекты как фундамент «теории торсионов» в механике разрушения полимерных композитов// Композиты и наноструктуры. – 2015. – Т. 7, V. 7, №2. – С. 2 –13.

29. Деев И.С., Куршев Е.В., Лонский С.Л. Влияние длительного климатического старения на микроструктуру поверхности эпоксидных углепластиков// Вопросы материаловедения. – 2018. – №3 (95). – С. 157–169.

30. Деев И. С., Кобец Л. П. Микроструктура эпоксидных матриц// Механика композитных материалов. – 1986. – №1. – С. 3–8.

31. Деев И. С., Кобец Л. П. Исследование микроструктуры и микрополей деформаций в полимерных композитах методом растровой электронной микроскопии// Заводская лаборатория. Диагностика материалов. – 1999. – Т. 65, №4. – С. 27–34.

32. Деев И. С., Каблов Е. Н., Кобец Л. П., Чурсова Л. В. Исследование методом сканирующей электронной микроскопии деформации микрофазовой структуры полимерных матриц при механическом нагружении// Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. – 2014. – №7. Ст. 06. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 5.10.2016). DOI: 10.18577/2307-6046-2014-0-7-6-6.

33. Деев И. С., Гуняева А. Г. Некоторые эффекты процесса наноструктурирования термореактивных матриц// Композиты и наноструктуры. – 2017. – Т. 9, №3–4 (35–36). – С. 63–74.