Вышедшие номера
Температурная зависимость прочности углеродного волокна и трехмерно армированного углерод-углеродного композита
Веттегрень В.И., Башкарев А.Я., Бараусов А.В., Габараева А.Д., Пикулин В.А., Савицкий А.В.
Поступила в редакцию: 24 апреля 2007 г.
Выставление онлайн: 20 декабря 2007 г.

Разрывная прочность углеродного волокна при фиксированной скорости растяжения нелинейно уменьшается от температуры T. Нелинейность объяснена изменением статистики атомных колебаний: от квантовой (при T<2250 K) до классической (при T>2250 K). Для учета квантовой статистики в уравнение Журкова вместо температуры вводится квантовая функция Fq, значение которой вычисляли из температурной зависимости теплоемкости углерода. Используя это уравнение, нашли энергию активации разрушения ~ 16 eV и параметр gamma~ 0.15 nm3. Прочность трехмерно армированного углерод-углеродного композита до ~ 1800 K уменьшается, а при более высоких температурах - увеличивается. Уменьшение прочности объяснено увеличением скорости разрушения волокон и матрицы при повышении температуры, ее рост - уменьшением прочности адгезионных связей между волокнами и матрицей при высоких температурах. По этой причине волокна под влиянием нагрузки начинают перемещаться относительно друг друга, напряжения на них выравниваются. Несмотря на то что прочность волокон продолжает уменьшаться с ростом температуры, этот эффект вызывает увеличение прочности композита. PACS: 81.05.Uw, 81.40.Zm, 62.20.-x