На головну

композиційні матеріали

Композиційні матеріали відносяться до нового класу легких і високоміцних матеріалів з великим опором розвитку тріщини. Необхідний комплекс властивостей визначається заздалегідь і реалізується в процесі виготовлення композиційного матеріалу. Композиційні матеріали мають властивості, якими не володіють окремі компоненти. Для оптимізації властивостей композитів вибирають компоненти з різко відрізняються, але доповнюють один одного властивостями. Принцип побудови композиційного матеріалу запозичений у природи. Природними композиційними матеріалами є стовбури дерев, стебла рослин, кістки людини і тварин.

 У композиційному матеріалі головну роль в зміцненні грають наповнювачі, (армуючі компоненти), їх називають упрочнителями. Вони повинні мати високу міцність, твердістю і високим модулем пружності. Чим вище ці характеристики у наповнювачів, тим вище відповідні властивості композиційного матеріалу, хоча вони і не досягають характеристик наповнювача. За типом зміцнюючих наповнювачів композиційні матеріали ділять на дісперсноупрочненние, волокнисті и шаруваті.

Дісперсноупрочненние матеріали (див. Рис. 7.4, а) містять дрібні, рівномірно розподілені тугоплавкі частинки карбідів, оксидів, нітридів, які не взаємодіють з матрицею і не розчиняються в ній аж до температури плавлення. Дисперсні частинки упрочняют матеріал за рахунок опору чиниться руху дислокацій, при навантаженні. Чим дрібніше частинки наповнювача і менше відстань між ними, тим міцніше матеріал. Опір руху дислокацій зберігається аж до температури плавлення матриці. Тому дані матеріали відрізняються високою жароміцних і опором повзучості.

 У волокнистих композиційних матеріалах (рис. 7.4, б), арматурою можуть бути волокна різної форми: нитки, стрічки, сітки різного плетіння. Армування волокнистих композиційних матеріалів може здійснюватися по одноосной, двухосной і тривісною схемою (рис. 7.5). Міцні і тверді волокна знаходяться в оточенні металевої або пластмасової матриці. Як волокон використовують міцну металеву дріт, металеві або керамічні ниткоподібні кристали з низькою щільністю дислокацій, скляні і керамічні форми нитки (наприклад, з бору або вуглецю). Волокна є елементами, що сприймають навантаження, матриця розподіляє навантаження між волокнами, захищає їх поверхню і підвищує енергію поширення тріщини, попереджаючи руйнування крихкого типу. Цей принцип зміцнення композиційного матеріалу протилежний різним методам зміцнення металів, коли металева матриця зміцнюється, наприклад, за рахунок виділень другої фази. У композиційних матеріалах твердість матриці завдяки наявності міцних волокон підвищувати не потрібно.

Армування волокнами дає більший приріст міцності, але дисперсне зміцнення технологічно легше здійсненно.

Шаруваті композиційні матеріали (рис. 7.5, б) набираються із пластів наповнювача і матеріалу матриці (конструкція типу "сендвіч"). Шари наповнювача можуть бути по-різному орієнтовані. Можливо почергове використання шарів наповнювача з матеріалів, з різними механічними властивостями. Для шаруватих композитів зазвичай використовують неметалеві матеріали.

Для розширення комплексу властивостей або посилення якої-небудь властивості, композиційний матеріал одночасно армують наповнювачами різної форми і розмірів. Так, для підвищення модуля пружності композитів з полімерною матрицею, армованих скляними волокнами, додатково вводять волокна бору.

Композиційні матеріали, які містять різні наповнювачі, називають поліармірованнимі. Матриця пов'язує композицію і надає їй форму. Від властивостей матриці залежать технологічні режими отримання композиційних матеріалів і експлуатаційні характеристики: робоча температура, щільність, опір втомного руйнування і впливу навколишнього середовища.

Створено композиційні матеріали з матрицею, що складається з чергуються шарів різного хімічного складу. Такі матеріали називають поліматричного. Наприклад, використання в якості матриці, одночасно, алюмінію та титану збільшує міцність такого матеріалу в напрямку, перпендикулярному осі волокон. Як матриць металевих композиційних матеріалів використовують алюміній, магній, титан, жароміцний нікель, сплави на їх основі, а також неметалеві матеріали - полімери та кераміки.

 



 керамічні матеріали |  Операції вільного кування

 Поверхневі дефекти кристалічної будови. |  Пружна і пластична деформація. руйнування металів |  Діаграма стану з повною розчинністю компонентів. |  Діаграма стану з повною нерастворимостью компонентів. |  Загартування і відпустку вуглецевої сталі. |  Леговані стали. Загальна характеристика. |  Зміцнення поверхні. Обробка ТВЧ (струмом високої частоти) |  Хіміко-термічна обробка |  Полімери і пластмаси. Будова, механічні властивості. |  пластмаси |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати