Вестник ПНИПУ. Механика

РЕНТГЕНОВСКАЯ КОМПЬЮТЕРНАЯ ТОМОГРАФИЯ АКРИЛОНИТРИЛ БУТАДИЕН СТИРОЛА И ПОЛИЭФИРЭФИРКЕТОНА ПОСЛЕ ЛАЗЕРНОГО УДАРНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

В.А. Мубассарова, И.А. Пантелеев, О.А. Плехов, А.Ю. Изюмова, А.Н. Вшивков, И.В. Виндокуров, М.А. Ташкинов

Сведения об авторах
  • В.А. Мубассарова
    Институт механики сплошных сред УрО РАН – филиал Пермского федерального исследовательского центра УрО РАН, Пермь, Российская Федерация
  • И.А. Пантелеев
    Институт механики сплошных сред УрО РАН – филиал Пермского федерального исследовательского центра УрО РАН, Пермь, Российская Федерация
  • О.А. Плехов
    Институт механики сплошных сред УрО РАН – филиал Пермского федерального исследовательского центра УрО РАН, Пермь, Российская Федерация
  • А.Ю. Изюмова
    Институт механики сплошных сред УрО РАН – филиал Пермского федерального исследовательского центра УрО РАН, Пермь, Российская Федерация
  • А.Н. Вшивков
    Институт механики сплошных сред УрО РАН – филиал Пермского федерального исследовательского центра УрО РАН, Пермь, Российская Федерация
  • И.В. Виндокуров
    Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь, Российская Федерация
  • М.А. Ташкинов
    Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь, Российская Федерация
https://doi.org/10.15593/perm.mech/2023.6.08

Аннотация

Представлено исследование 3D-структуры композиционных материалов полиэфирэфиркетона (PEEK) и акрилонитрил бутадиен стирола с добавлением короткого углеродного волокна в матрицу (ABS+CF), выполненное при помощи компьютерной томографии на микромоторфаке SkyScan 1272 Bruker. Исходная микроструктура образцов ABS+CF обнаруживает как наличие дискретных углеродных волокон, так и дефектов 3D-печати в виде консолидированных структур из связанных между собой волокон и сгустков уплотненной полимерной матрицы. Армирующие волокна и консолидированные структуры характеризуются плотным, равномерным субгоризонтальным расположением по всему объему образца. Результаты компьютерной микротографии образцов полимера PEEK демонстрируют характерные для данного полимера дефекты процесса его укладки, отчетливо визуализирующиеся в виде трубчатых структур уплотненного полимера с пустым пространством внутри. Анализ микроструктуры образцов после лазерного ударного упрочнения показал, что значительные изменения в обоих материалах наблюдаются только в режиме пятикратного импульсного ударного лазерного воздействия. В случае экспозиции однократным импульсом и обработки области на поверхности образцов изменения микроструктуры не происходит. В режиме испытаний без защитного поверхностного слоя происходит глубокая деградация структуры PEEK образцов с испарением материала до глубин 0,3 мм, при этом не происходит закрытия сформированных при печати межслойный поровых пространств. В образцах, армированных углеродным волокном, происходит существенная модификация микроструктуры вследствие расплавления волокон и образования единой консолидированной области с пористой «губчатой» структуроной. Полученные результаты свидетельствуют о значительном влиянии лазерного ударного воздействия на качество поверхности и микроструктуру исследуемых материалов при выбранных параметрах лазерного ударного воздействия. Таким образом, необходимо проведение дополнительных экспериментов с подбором оптимальных характеристик лазерного ударного воздействия и материала защитного слоя с акустическими свойствами, близкими к свойствам исследуемых материалов, для устранения возникших при печати дефектов и улучшению прочностных свойств композиционных полимерных материалов с помощью метода лазерного ударного упрочнения.

Ключевые слова

рентгеновская компьютерная микромотографиякомпозиционные материалыполиэфирэфиркетонакрилонитрил бутадиен стироланализ волоконлазерное ударное упрочнение

Литература

  1. 1.Cnudde V., Boone M.N. High-resolution X-ray computed tomography in geosciences: A review of the current technology and applications // Earth-Science Reviews. – 2013. – Vol. 123. – P. 1– 17. DOI: 10.1016/j.earscirev.2013.04.003 Scholar
  2. 2.Maire E., Withers P.J. Quantitative X-ray tomography // International Materials Reviews. – 2014. – Vol. 59, no. 1. – P. 1–43. DOI: 10.1179/1743280413Y.0000000023 Scholar
  3. 3.Hanna R.D., Ketcham R.A. X-ray computed tomography of planetary materials: A primer and review of recent studies // Geochemistry. – 2017. – Vol. 77, iss. 4. – P. 547–572. DOI: 10.1016/j.chemer.2017.01.006 Scholar
  4. 4.A review of the application of X-ray computed tomography to the study of coal / J.P. Mathews, Q.P. Campbell, H. Xu, P. Halleck // Fuel. – 2017. – Vol. 209. – P. 10–24. DOI: 10.1016/j.fuel.2017.07.079 Scholar
  5. 5.Plessis A., Boshoffc W.P. A review of X-ray computed tomography of concrete and asphalt construction materials // Construction and Building Materials. – 2019. – Vol. 199. – P. 637–651. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2018.12.049 Scholar
  6. 6.Villarraga-Gomez H., Herazo E.L., Smith S.T. X-ray computed tomography: from medical imaging to dimensional metrology // Precision Engineering. – 2019. – Vol. 60. – P. 544–569. DOI: 10.1016/j.precisioneng.2019.06.007 Scholar
  7. 7.Rock S.R. MicroComputed tomography methodology and applications. Second Edition. – NW: CRC Press Taylor & Francis Group, 2020. – 390 p. ISBN 978-1-4987-7497-0. Scholar
  8. 8.Hildebrandt G. Paul P. Ewald, the German period. P.P. Ewald and his Dynamical Theory of X-ray Diffraction // D.W.T. Cruickshank, H.J. Juretschke and N. Kato. – Oxford, International Union of Crystallography. – 1992. – P. 27–34. Scholar
  9. 9.Radon J. Über die Bestimmung von Functionen durch ihre Integralwerte längs gewisser Mannigfaltigkeiten // Berichte der Sächsischen Akademie der Wissenschaft. – 1917. – Vol. 69. – P. 262–277. Scholar
  10. 10.Radon J. On the determination of functions from their integral values along certain manifolds. Translated by P.C. Parks // IEEE Trans. Med. Imaging MI-5. – 1986. – Vol. 4. P. 170–175. Scholar

Другие статьи выпуска

Весь выпуск (№ 6, 2023)

Показаны 12 из 13

Скачать PDF

Информация о статье

Опубликована
21.12.2023
В выпуске
21.12.2023
Выпуск
№ 6 (2023)
Поделиться