Optimalizace rozhraní vlákno matrice u kompozitů s keramickou matricí

Abstract

Diplomová práce se zabývá studiem chování vláknových kompozitů s keramickou matricí. Jedná se o pyrolyzované polysiloxanové matrice vyztužené keramickými vlákny Nextel 720. Hlavním cílem této práce je optimalizace rozhraní vlákno-matrice pomocí volby vhodného prekurzoru matrice, a to s ohledem na teplotní stabilitu a dostatečnou pevnost při přijatelné úrovni houževnatosti. Vzorky matric byly dlouhodobě vystaveny teplotám 1100 – 1500 °C. U těchto vzorků byly poté měřeny jejich mechanické vlastnosti jako je tvrdost a indentační modul pružnosti. Vybrané matrice byly použity k výrobě vláknového kompozitu, kde byla mimo modul pružnosti studována i lomová houževnatost za pokojové i zvýšených teplot. V diskuzi jsou rozebrány změny mechanických vlastností vzhledem k předpokládaným chemickým procesům, ke kterým došlo během tepelné expozice vzorků matric. Následně jsou rozebrány příčiny lomového chování kompozitních materiálů. V závěru jsou shrnuty získané poznatky a naznačeny možnosti dalšího vývoje.This thesis is concerned to the study of behaviour of fibre composites with ceramics matrix. The composite consists of pyrolysed polysiloxane matrix reinforced by ceramic fibre Nextel 720. Main aim of this work is optimisation of fibre matrix interface through the selection of suitable precursor of the matrix with respect to temperature stability, sufficient strength and reasonable fracture toughness. Samples of matrices were exposed to the long term heat treatment in the range 1100 – 1500 °C. The mechanical properties as hardness and indentation elastic modulus were determined after heat treatment. Selected precursors of matrices were used for composite fabrication. Elastic modulus and fracture toughness at room and elevated temperatures were studied. Discussion is dedicated to the description of changes in mechanical properties with respect to chemical processes taking place during high temperature exposition. Further, reasons of fracture behaviour of composite materials are discussed, and finally, gained knowledge and outlined possibilities of subsequent development are summarised.