Представлены результаты испытаний на растяжение непрерывных базальтовых волокон (НБВ), полученных в экспериментальной электропечи. В исследованном диапазоне изменения диаметров 7,2 - 21,6 мкм показана возможность значимой линейной интерпретации масштабных зависимостей механических характеристик от диаметра волокон: для предела прочности коэффициент корреляции r(σв, d) = (-0,70), для предельной деформации r(εпр, d) = (-0,48), для модуля упругости r( E, d) = (-0,44). Выявленные различия в масштабных зависимостях объясняются особенностями радиальной анизотропии структуры волокон и различием влияния дефектов на механические характеристики в зависимости от их расположения в радиальном направлении. Указанные факторы влияют также на корреляционные связи между механическими характеристиками НБВ: корреляция между пределом прочности и предельной деформацией составляет +0,88, между пределом прочности и модулем упругости - (+0,35) (значимое значение), тогда как между модулем упругости и предельной деформацией практически отсутствует - r( E, εпр) = -0,02. Диаграммы деформирования исследованных НБВ, в отличие от стеклянных и углеродных волокон, характеризуются ломаными прямыми, точка перегиба которых составляет (0,4 - 0,6)σв. Выявленные взаимосвязи позволяют оптимизировать технологический процесс для производства высокопрочных НБВ.
The results of the tensile tests of continuous basalt fiber (CBF) obtained in an experimental furnace are presented. A possibility of significant linear interpretation of the scale dependence of the mechanical characteristics on the fiber diameter is demonstrated within a diameter range of 7.2 - 21.6 μm: the correlation coefficients are, respectively, for the tensile strength r(σt, d) = (-0.70), for the ultimate strain r(εul, d) = (-0.48), for the elastic modulus r( E, d) = (-0.44). The differences observed in the scale dependences are attributed to the special features of radial anisotropy of the fiber structure and to the different impact of defects on the mechanical characteristics depending on their location in the radial direction. Those factors also affect the correlation between the mechanical properties of CBF: correlation between the yield strength and ultimate strain is 0.88, between the tensile strength and modulus of elasticity is +0.35 (a significant deviation), while correlation between the modulus of elasticity and the ultimate strain are virtually absent r( E, εul) = -0.02. Strain diagram of studied CBF, unlike glass and carbon fibers, are characterized with broken lines, which is the inflection point (0.4 - 0.6)σt. The relationships thus considered provide optimization of the process of high-strength CBF production.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.