Materijali se baziraju na više komponenti, što određuje njihove operativne i tehnološke karakteristike. Kompoziti su zasnovani na matrici na bazi metala, polimera ili keramike. Dodatno ojačanje se izvodi punilima u obliku vlakana, brkova i raznih čestica.

Kompoziti - budućnost?

Plastičnost, čvrstoća, širok spektar primjene - to su karakteristike modernih kompozitnih materijala. Šta je to u smislu proizvodnje? Ovi materijali se sastoje od metalne ili nemetalne osnove. Za ojačavanje materijala koriste se ljuspice veće čvrstoće. Među njima su plastika koja je ojačana borom, ugljikom, staklenim vlaknima, ili aluminij, ojačan čeličnim ili berilijumskim nitima. Ako kombinirate sadržaj komponenti, možete dobiti kompozite različite čvrstoće, elastičnosti, otpornosti na habanje.

Osnovni tipovi

Klasifikacija kompozita zasniva se na njihovoj matrici, koja može biti metalna ili nemetalna. Materijali s metalnom matricom na bazi aluminija, magnezija, nikla i njihovih legura dobijaju dodatnu čvrstoću zbog vlaknastih materijala ili vatrostalnih čestica koje se ne rastvaraju u osnovnom metalu.

Nemetalni matrični kompoziti su bazirani na polimerima, ugljiku ili keramici. Među polimernim matricama najpopularniji su epoksid, poliamid i fenol-formaldehid. Forma kompozicije je data zahvaljujući matriksu, koji deluje kao vrsta vezivnog sredstva. Za ojačavanje materijala koriste se vlakna, užad, niti, višeslojne tkanine.

Proizvodnja kompozitnih materijala vrši se na osnovu sledećih tehnoloških metoda:

• impregnacija armaturnih vlakana matričnim materijalom;
• oblikovanje traka učvršćivača i matrice u kalupu;
• hladno prešanje komponenti sa daljim sinterovanjem;
• elektrohemijsko prevlačenje vlakana i dalje presovanje;
• taloženje matrice plazma raspršivanjem i naknadnom redukcijom.

Šta je učvršćivač?

Kompozitni materijali našli su primenu u mnogim oblastima industrije. Već smo rekli šta je to. To su materijali na bazi nekoliko komponenti, koje su nužno ojačane posebnim vlaknima ili kristalima. Čvrstoća samih kompozita također ovisi o čvrstoći i elastičnosti vlakana. Ovisno o vrsti učvršćivača, svi kompoziti se mogu podijeliti:

• na stakloplastici;
• karbonska vlakna s karbonskim vlaknima;
• borova vlakna;
• organovlakna.

Armaturni materijali se mogu polagati u dva, tri, četiri ili više navoja, što ih je više, to će kompozitni materijali biti jači i pouzdaniji u radu.

Drveni kompoziti

Treba pomenuti i kompozit drveta. Dobija se kombinovanjem različitih vrsta sirovina, sa drvom kao glavnom komponentom. Svaki drvo-polimer kompozit sastoji se od tri elementa:

• zdrobljene drvene čestice;
• termoplastični polimer (PVC, polietilen, polipropilen);
• kompleks hemijskih aditiva u obliku modifikatora - do 5% njih u sastavu materijala.

Najpopularnija vrsta drvenih kompozita je kompozitna ploča. Njegova jedinstvenost leži u činjenici da kombinuje svojstva i drveta i polimera, što značajno proširuje opseg njegove primene. Dakle, ploča se odlikuje gustoćom (na njen indikator utječe osnovna smola i gustina drvenih čestica), dobrom otpornošću na savijanje. Istovremeno, materijal je ekološki prihvatljiv, zadržava teksturu, boju i aromu prirodno drvo... Upotreba kompozitnih ploča je apsolutno sigurna. Zahvaljujući polimernim aditivima, kompozitna ploča stječe visoku razinu otpornosti na habanje i vlagu. Može se koristiti za završnu obradu terasa, vrtnih staza, čak i ako imaju veliko opterećenje.

Karakteristike proizvodnje

Drveni kompoziti imaju posebnu strukturu zbog kombinacije polimerne baze sa drvetom. Među materijalima ove vrste mogu se uočiti drvena strugotina, različite gustoće, ploče od orijentirane iverice i drvo-polimerni kompozit. Proizvodnja kompozitnih materijala ovog tipa se odvija u nekoliko faza:

1. Drvo je drobljeno. Za to se koriste drobilice. Nakon drobljenja, drvo se prosijava i dijeli na frakcije. Ako je sadržaj vlage u sirovini iznad 15%, mora se osušiti.
2. Glavne komponente se doziraju i miješaju u određenim omjerima.
3. Gotov proizvod se presuje i formatira kako bi se dobila prezentacija.

Glavne karakteristike

Opisali smo najpopularnije polimerne kompozitne materijale. Sada je jasno šta je to. Zahvaljujući slojevitoj strukturi moguće je ojačati svaki sloj paralelnim kontinuiranim vlaknima. Vrijedi posebno spomenuti karakteristike modernih kompozita koje se razlikuju:

• visoka vrijednost privremenog otpora i granice izdržljivosti;
• visok nivo elastičnosti;
• čvrstoća koja se postiže ojačavajućim slojevima;
• Zbog čvrstih armaturnih vlakana, kompoziti su vrlo otporni na vlačna naprezanja.

Kompoziti na bazi metala odlikuju se visokom čvrstoćom i otpornošću na toplinu, dok su praktički neelastični. Zbog strukture vlakana, brzina širenja pukotina, koje se ponekad pojavljuju u matrici, opada.

Polimerni materijali

Polimerni kompoziti su predstavljeni u raznim opcijama, što otvara velike mogućnosti za njihovu upotrebu u različitim oblastima, od stomatologije do proizvodnje zrakoplovne opreme. Kompoziti na bazi polimera punjeni su različitim supstancama.

Najperspektivnijim oblastima upotrebe mogu se smatrati građevinarstvo, industrija nafte i gasa, proizvodnja drumskog i železničkog saobraćaja. Upravo ove industrije čine oko 60% upotrebe polimernih kompozitnih materijala.

Zbog svoje visoke stabilnosti polimerni kompoziti do korozije, ravne i guste površine proizvoda koji se dobijaju kalupljenjem, povećava se pouzdanost i trajnost krajnjeg proizvoda.

Razmotrite popularne vrste

Fiberglass

Za ojačanje ovih kompozita koriste se staklena vlakna formirana od rastopljenog neorganskog stakla. Matrica je zasnovana na termoaktivnim sintetičkim smolama i termoplastičnim polimerima, koje karakteriše visoka čvrstoća, niska toplotna provodljivost, visoka električna izolaciona svojstva... Prvobitno su korišteni u proizvodnji kupolastih antenskih radara. V savremeni svet Plastika od stakloplastike se široko koristi u građevinska industrija, brodogradnja, proizvodnja opreme za domaćinstvo i sport, radio elektronika.

U većini slučajeva, plastika od stakloplastike se proizvodi na bazi prskanja. Ova metoda je posebno efikasna za proizvodnju male i srednje veličine, na primjer, trupa čamaca, čamaca, kabina za drumski transport, željeznička kola. Tehnologija prskanja je pogodna za ekonomičnost, jer stakleni materijal nije potrebno rezati.

CFRPs

Svojstva kompozitnih materijala na bazi polimera omogućavaju njihovu upotrebu u raznim oblastima. Kao punilo koriste karbonska vlakna dobivena od sintetičkih i prirodnih vlakana na bazi celuloze i smole. Vlakno se termički obrađuje u nekoliko faza. U odnosu na plastiku od stakloplastike, karbonsku plastiku karakterizira manja gustoća i veća gustoća, dok je materijal lagan i čvrst. Zbog svojih jedinstvenih performansi, CFRP se koriste u mašinstvu i raketiranju, u proizvodnji svemirske i medicinske opreme, bicikala i sportske opreme.

Boroplastika

To su višekomponentni materijali na bazi vlakana bora ugrađenih u termoreaktivnu polimernu matricu. Sama vlakna su predstavljena monofilamentima, snopovima, koji su upleteni pomoćnom staklenom niti. Visoka tvrdoća niti osigurava čvrstoću i otpornost materijala na agresivne faktore, ali u isto vrijeme borova plastika je krhka, što otežava obradu. Borna vlakna su skupa, tako da je obim bor plastike ograničen uglavnom na avijaciju i svemirsku industriju.

Organoplastika

U ovim kompozitima, punila su uglavnom sintetička vlakna- pletenice, konci, tkanine, papir. Među posebnim svojstvima ovih polimera su niska gustina, lakoća u poređenju sa plastikom ojačanom staklom i karbonskim vlaknima, visoka vlačna čvrstoća i visoka otpornost na udarce i dinamička opterećenja. Ovaj kompozitni materijal se široko koristi u oblastima kao što su mašinstvo, brodogradnja, automobilska konstrukcija, u proizvodnji svemirske tehnologije, hemijsko inženjerstvo.

Koja je efikasnost?

Dospjeli kompozitni materijali jedinstvena kompozicija može se koristiti u raznim oblastima:

• u vazduhoplovstvu u proizvodnji delova i motora za avione;
• svemirska tehnologija za proizvodnju energetskih konstrukcija vozila koja se griju;
• automobilska industrija za stvaranje lakih karoserija, okvira, panela, branika;
• rudarska industrija u proizvodnji alata za bušenje;
• niskogradnje za izradu raspona mostova, elemenata montažnih konstrukcija na visokim zgradama.

Upotreba kompozita omogućava povećanje snage motora, elektrana, uz smanjenje težine mašina i opreme.

Kakvi su izgledi?

Prema riječima predstavnika ruske industrije, kompozitni materijal pripada materijalima nove generacije. Planirano je da se do 2020. godine poveća obim domaće proizvodnje proizvoda kompozitne industrije. Na teritoriji zemlje već se realizuju pilot projekti u cilju razvoja kompozitnih materijala nove generacije.

Upotreba kompozita je preporučljiva u raznim oblastima, ali je najefikasnija u industrijama koje se odnose na visoke tehnologije... Na primjer, danas ni jedan avion ne nastaje bez upotrebe kompozita, a neki od njih koriste oko 60% polimernih kompozita.

Zbog mogućnosti kombinovanja različitih elemenata za ojačanje i matrica, moguće je dobiti kompoziciju sa određenim skupom karakteristika. A to, zauzvrat, omogućava korištenje ovih materijala u različitim područjima.

Posvećen sam istoriji kompozitnih materijala. Svoje slobodno vrijeme nastavljam sa ovom temom i danas želim malo reći o pojmovima i tehnologijama izrade prototipa pomoću polimernih kompozita. Ako nemate šta raditi duge zimske večeri, uvijek možete napraviti snoubord, futrolu za motocikl ili futrolu za pametni telefon od tkanine od karbonskih vlakana. Naravno, proces može biti skuplji od kupovine gotovog proizvoda, ali zanimljivo je učiniti nešto vlastitim rukama.

Ispod reza - pregled metoda za proizvodnju proizvoda od kompozitnih materijala. Bio bih vam zahvalan ako me dopunite u komentarima kako bi rezultat bio kompletniji post.

Kompozitni materijal se stvara od najmanje dvije komponente s jasnom granicom između njih. Postoje laminirani kompozitni materijali kao što je šperploča. U svim ostalim kompozitima komponente se mogu podijeliti na matricu, odnosno vezivo, i armaturne elemente – punila. Kompoziti se obično dijele prema vrsti armirajućeg punila ili materijala matrice. Više o upotrebi kompozita možete pročitati u postu, a ovaj post govori o metodama izrade proizvoda od kompozita.

Ručno oblikovanje

U slučaju proizvodnje proizvoda u pojedinačnim primjercima, najčešća metoda je ručno oblikovanje. Na pripremljenu matricu se nanosi gelcoat - materijal za postizanje dobrog završnog sloja na vanjskom dijelu ojačanog materijala, koji vam također omogućava odabir boje za proizvod. Zatim se punilo - na primjer, fiberglas - stavlja u matricu i impregnira vezivom. Uklanjamo mjehuriće zraka, čekamo da se sve ohladi i modificiramo turpijom - odrežemo, izbušimo i tako dalje.

Ova metoda se široko koristi za izradu dijelova karoserije za automobile, motocikle i mopede. Odnosno, za podešavanje u onim slučajevima kada nije ograničeno na naljepnicu filma "pod ugljikom".

Prskanje

Za prskanje nije potrebno rezanje staklenog materijala, već je potrebno koristiti posebnu opremu. Ova metoda se često koristi za rad s velikim objektima kao što su trupovi čamaca, vozila i tako dalje. Na isti način kao i kod ručnog oblikovanja, prvo se nanosi gelcoat, a zatim stakleni materijal.

RTM (injekcija)

U metodi ubrizgavanja poliesterske smole u zatvoreni kalup koristi se alat iz matrice i kontraforma - bušilica. Stakleni materijal se postavlja između matrice i kontra kalupa, a zatim se u kalup pod pritiskom sipa učvršćivač - poliesterska smola. I, naravno, završna obrada turpijom nakon stvrdnjavanja je po vašem ukusu.

Vakum infuzija

Metoda vakuumske infuzije zahtijeva vrećicu u kojoj se pomoću pumpe stvara vakuum. U samom pakovanju nalazi se ojačavajući materijal čije se pore, nakon ispumpavanja zraka, pune tekućim vezivom.

Primjer metode je za pravljenje skejtborda.

Navijanje

Metoda namotavanja kompozita omogućava izradu ultralakih cilindara za komprimovani gas, za koje se koristi PET košuljica pumpana do 2-5 atmosfera, kao i kompozitne cevi koje se koriste u naftnoj, hemijskoj industriji iu industriji. opštinska privreda. Iz naziva je lako razumjeti da se fiberglas namotava na pokretni ili nepomični predmet.

Video prikazuje proces namotavanja fiberglasa na cilindar.

Pultrusia

Pultruzija je „provlačenje“. Ovom metodom postoji kontinuirani proces provlačenja kompozitnog materijala kroz mašinu za izvlačenje. Brzina procesa je do 6 metara u minuti. Vlakna se prolaze kroz polimernu kupku, gdje se impregniraju vezivom, a zatim prolaze kroz uređaj za predformiranje kako bi dobili svoj konačni oblik. Zatim se materijal zagrijava u kalupu, a na izlazu dobivamo konačni stvrdnuti proizvod.

Proces proizvodnje pultruznih šipova.

Direktno pritiskanje

Termoplastični proizvodi se izrađuju u kalupima pod pritiskom. Za to se koriste visokotemperaturne hidraulične prese sa snagom od 12 do 100 tona i maksimalnom temperaturom od oko 650 stepeni. Na taj način se izrađuju, na primjer, plastične kante.

Formiranje u autoklavu

Autoklav je neophodan za izvođenje procesa pod zagrijavanjem i pod pritiskom iznad atmosferskog kako bi se ubrzala reakcija i povećao prinos proizvoda. Kompozitni materijali se postavljaju unutar autoklava na posebne kalupe.

Kompozitni proizvodi

Kompozitni materijali se široko koriste u konstrukciji aviona. Na primjer, izgrađen od njih.

Automobilska industrija.

Proteze i ortoze.

Ako imate bilo kakvih dodataka, svakako napišite o njima u komentarima. Hvala.

Sudal kompozitni materijal, Impex kompozitni materijal
Kompozitni materijal(KM), kompozicija- umjetno stvoren nehomogen čvrsti materijal koji se sastoji od dvije ili više komponenti sa jasnim međuprostorom između njih. U većini kompozita (s izuzetkom slojevitih), komponente se mogu podijeliti na matricu (ili vezivo) i armaturne elemente (ili punila) koji su uključeni u nju. kompoziti za konstruktivne svrhe, armaturni elementi obično daju potrebne mehaničke karakteristike materijala (čvrstoću, krutost, itd.), a matrica osigurava zajednički rad armaturnih elemenata i njihovu zaštitu od mehaničko oštećenje i agresivno hemijsko okruženje.

Mehaničko ponašanje sastava određeno je omjerom svojstava armaturnih elemenata i matrice, kao i čvrstoćom veza između njih. Karakteristike i svojstva stvorenog proizvoda zavise od izbora početnih komponenti i tehnologije njihove kombinacije.

Kada se spoje armaturni elementi i matrica, formira se sastav koji ima skup svojstava koja odražavaju ne samo početne karakteristike njegovih komponenti, već i nova svojstva koja pojedinačne komponente nemaju. Na primjer, prisutnost sučelja između elemenata za ojačanje i matrice značajno povećava otpornost materijala na pucanje, a u kompozitima, za razliku od homogenih metala, povećanje statičke čvrstoće ne dovodi do smanjenja, već u pravilu, do povećanja karakteristika otpornosti na lom.

Za stvaranje kompozicije koriste se različita punila i matrice za ojačavanje. Ovo je getinax i textolit ( laminirane plastike od papira ili tkanine zalijepljene termoreaktivnim ljepilom), stakla i grafitne plastike (tkanina ili namotano staklo ili grafitna vlakna, impregnirana epoksidnim ljepilom), šperploča. Postoje materijali u kojima je tanko vlakno od legura visoke čvrstoće ispunjeno aluminijskom masom. Bulat je jedan od najstarijih kompozitnih materijala. u njemu su najtanji slojevi (ponekad filamenti) visokougljičnog čelika "zalijepljeni" zajedno sa mekim niskougljičnim željezom.

Naučnici o materijalima eksperimentišu s ciljem stvaranja praktičnijih u proizvodnji, a time i više jeftini materijali... Istražuju se samorastuće kristalne strukture zalijepljene u jednu masu polimernim ljepilom (cementi sa aditivima vodotopivih ljepila), termoplastične kompozicije s kratkim ojačavajućim vlaknima itd.

• 1 Klasifikacija kompozita
• 2 Prednosti kompozitnih materijala
• 3 Nedostaci kompozita
  • 3.1 Visoka cijena
  • 3.2 Anizotropija svojstava
  • 3.3 Mala udarna čvrstoća
  • 3.4 Visok specifičan volumen
  • 3.5 Higroskopnost
  • 3.6 Toksičnost
  • 3.7 Loša mogućnost održavanja
• 4 Aplikacije
  • 4.1 Roba široke potrošnje
  • 4.2 Sportska oprema
  • 4.3 Medicina
  • 4.4 Mašinstvo
    • 4.4.1 Karakteristika
    • 4.4.2 Specifikacije
    • 4.4.3 Tehnička procjena i ekonomske koristi
    • 4.4.4 Područja primjene tehnologije
  • 4.5 Vazduhoplovstvo i astronautika
  • 4.6 Naoružanje i vojna oprema
• 5 Vidi također
• 6 Napomene
• 7 Literatura
• 8 Reference

Klasifikacija kompozita

Kompoziti se obično klasificiraju prema vrsti punila za ojačavanje:

• vlaknaste (komponenta za ojačavanje - vlaknaste strukture);
• slojevito;
• punjena plastika (komponenta za ojačavanje - čestice)
  • rasuti (homogeni),
  • skeletni ( početne strukture punjene vezivom).

Također, kompoziti se ponekad klasificiraju prema materijalu matrice:

• kompoziti polimerne matrice,
• keramičke matrične kompozite,
• kompoziti s metalnom matricom,
• oksidno-oksidni kompoziti.

Prednosti kompozitnih materijala

Glavna prednost CM-a je što se materijal i struktura stvaraju istovremeno. Izuzetak su prepregi, koji su poluproizvod za izradu konstrukcija.

Odmah treba navesti da su CM kreirani za obavljanje ovih zadataka, odnosno ne mogu sadržavati sve moguće prednosti, ali pri projektovanju novog kompozita, inženjer je slobodan da mu postavi karakteristike koje su znatno superiornije od karakteristika tradicionalnih materijala. kada ostvaruju ovaj cilj u ovom mehanizmu, ali su inferiorni u odnosu na njih u svim drugim aspektima. To znači da KM ne može biti bolja. tradicionalnog materijala u svemu, odnosno za svaki proizvod, inženjer vrši sve potrebne proračune i tek onda bira optimum između materijala za proizvodnju.

• visoka specifična čvrstoća (snaga 3500 MPa)
• visoka krutost (modul elastičnosti 130 ... 140 - 240 GPa)
• visoka otpornost na habanje
• visoka čvrstoća na zamor
• od CM-a je moguće napraviti dimenzionalno stabilne strukture
• lakoća

Štaviše, različite klase kompozita mogu imati jednu ili više prednosti. Neke od prednosti se ne mogu postići istovremeno.

Nedostaci kompozita

Kompozitni materijali imaju prilično veliki broj nedostataka koji sputavaju njihovo širenje.

Visoka cijena

Visoka cijena CM je posljedica visokog naučnog intenziteta proizvodnje, potrebe za korištenjem posebne skupe opreme i sirovina, a time i razvijene industrijske proizvodnje i naučne baze zemlje. Međutim, to vrijedi samo kada kompoziti zamjenjuju jednostavne valjane proizvode od crnih metala. U slučaju lakih proizvoda, proizvoda složenog oblika, proizvoda otpornih na koroziju, dielektričnih proizvoda visoke čvrstoće, kompoziti su pobjednici. Štoviše, cijena kompozitnih proizvoda često je niža od analoga izrađenih od obojenih metala ili nehrđajućeg čelika.

Anizotropija svojstava

Anizotropija je zavisnost CM svojstava o izboru pravca merenja. Na primjer, modul elastičnosti jednosmjernog CFRP-a duž vlakana je 10-15 puta veći nego u poprečnom.

Da bi se kompenzirala anizotropija, faktor sigurnosti je povećan, što može neutralizirati prednost CM-a u specifičnoj snazi. Takav primjer je iskustvo korištenja CM-a u proizvodnji okomitog repa lovca MiG-29. Zbog anizotropije korišćenog CM-a, vertikalni rep je projektovan sa faktorom sigurnosti koji je bio višestruki od standardnog u vazduhoplovnom faktoru od 1,5, što je u konačnici dovelo do toga da se ispostavilo da je kompozitni vertikalni rep MiG-29 po težini jednaka strukturi klasičnog vertikalnog repa od duralumina ...

Međutim, u mnogim slučajevima, anizotropija svojstava je korisna. Na primjer, cijevi koje rade na unutrašnjem pritisku doživljavaju dvostruko veća naprezanja loma u obodnom smjeru u odnosu na aksijalni smjer. Shodno tome, cijev ne mora biti jednake čvrstoće u svim smjerovima. U slučaju kompozita, ovaj uvjet se lako može postići udvostručavanjem armature u obodnom smjeru u odnosu na aksijalnu.

Mala udarna čvrstoća

Niska žilavost je također razlog potrebe za povećanjem sigurnosnog faktora. Osim toga, niska udarna čvrstoća uzrokuje visoku oštećivost proizvoda od CM, veliku vjerovatnoću latentnih defekata, koji se mogu otkriti samo instrumentalnim metodama kontrole.

Visoka specifična zapremina

Visoka specifična zapremina je značajan nedostatak kada se koristi CM u područjima sa ozbiljnim ograničenjima zauzete zapremine. To se, na primjer, odnosi na oblast nadzvučne avijacije, gdje čak i neznatno povećanje zapremine aviona dovodi do značajnog povećanja talasnog aerodinamičkog otpora.

Higroskopnost

Kompozitni materijali su higroskopni, odnosno imaju tendenciju da upijaju vlagu, što je posljedica diskontinuiteta unutrašnje strukture CM. Tokom dugotrajnog rada i ponovljenog prijelaza temperature preko 0 Celzijusa, voda koja prodire u CM strukturu uništava CM proizvod iznutra (efekat je po prirodi sličan uništavanju autoputeva u van sezone). Pošteno radi, treba napomenuti da naznačen nedostatak odnosi se na kompozite prvih generacija, koji su imali nedovoljno efikasnu adheziju veziva za punilo, kao i veliki volumen šupljina u matrici veziva. Moderni tipovi kompoziti sa visokom adhezijom veziva za punilo (postignutom upotrebom specijalnih maziva) dobijeni vakuumskim oblikovanjem sa minimalnim brojem šupljina zaostalih gasova ne podležu ovom nedostatku, što omogućava, posebno, izgradnju kompozitnih brodova, proizvodnju kompozitna armatura i kompozitni nosači nadzemnih vodova prijenos snage.

Međutim, CM može apsorbirati druge tečnosti koje imaju veliku penetraciju, kao što su gorivo za mlazne motore ili drugi naftni proizvodi.

Toksičnost

Tokom rada, CM-ovi mogu emitovati pare, koje su često toksične. Ako se CM koristi za izradu proizvoda koji će se nalaziti u neposrednoj blizini osobe (takav primjer je kompozitni trup Boeinga 787 Dreamliner), tada su potrebne dodatne studije o utjecaju CM komponenti na ljude kako bi se odobrili upotrijebljeni materijali. u proizvodnji CM.

Niska mogućnost održavanja

Kompozitni materijali mogu imati nisku održivost, nisku održivost i visoka cijena eksploatacije. To je zbog potrebe za korištenjem posebnih napornih metoda (a ponekad i ručnog rada), posebnih alata za finalizaciju i popravku objekata iz CM-a. Često CM proizvodi uopće ne podliježu modifikacijama ili popravkama.

Područja upotrebe

Roba široke potrošnje

• Armirani beton je jedan od najstarijih i najjednostavnijih kompozitnih materijala
• Štapovi za ribolov napravljen od fiberglasa i karbonskih vlakana
• Čamci od fiberglasa
• Auto gume
• Metalni kompoziti

Sportska oprema

Kompoziti su se čvrsto ustalili u sportu: za visoka postignuća potrebna je velika čvrstoća i mala težina, a cijena ne igra posebnu ulogu.

• Bicikli
• Oprema za alpsko skijanje - štapovi i skije
• Hokejaški štapovi i klizaljke
• Kajaci, kanui i vesla za njih
• Dijelovi karoserije za trkačke automobile i motocikle
• Kacige

Lijek

Materijal za zubne plombe. Plastična matrica služi za dobro punjenje, punilo staklenih čestica povećava otpornost na habanje.

Mehanički inžinjering

U mašinstvu, kompozitni materijali se široko koriste za stvaranje zaštitni premazi na tarnim površinama, kao i za izradu raznih delova motora sa unutrašnjim sagorevanjem (klipovi, klipnjače).

Karakteristično

Tehnologija se koristi za formiranje dodatnih zaštitnih premaza na površinama u parovima čelik-guma. Primjena tehnologije omogućava povećanje radnog ciklusa brtvi i vratila industrijske opreme koja radi u vodenom okruženju.

Kompozitni materijali se sastoje od nekoliko funkcionalno različitih materijala. Osnova neorganskih materijala su silikati magnezijuma, gvožđa, aluminijuma modifikovani raznim aditivima. Fazni prijelazi u ovim materijalima nastaju pri dovoljno visokim lokalnim opterećenjima, blizu krajnje čvrstoće metala. U tom slučaju se na površini u zoni velikih lokalnih opterećenja formira sloj kermeta visoke čvrstoće, zbog čega je moguće promijeniti strukturu metalne površine.

Polimerni materijali na bazi politetrafluoroetilena modifikovani su ultradisperznim dijamant-grafitnim prahovima dobijenim od eksplozivnih materijala, kao i ultradisperznim prahovima mekih metala. Materijal se plastificira na relativno niskim (manje od 300°C) temperaturama.

Organometalni materijali dobijeni od prirodnih masnih kiselina sadrže značajnu količinu kiselih funkcionalnih grupa. Zbog toga se interakcija s površinskim atomima metala može izvesti u režimu mirovanja. Energija trenja ubrzava proces i stimulira pojavu poprečnih veza.

Specifikacije

Zaštitni premaz, ovisno o sastavu kompozitnog materijala, može se okarakterizirati sljedećim svojstvima:

• debljina do 100 mikrona;
• klasa čistoće površine okna (do 9);
• imaju pore veličine 1 - 3 mikrona;
• koeficijent trenja do 0,01;
• visoka adhezija na metalne i gumene površine.

Tehnička procjena i ekonomske koristi

• Na površini se formira sloj kermeta visoke čvrstoće u području velikih lokalnih opterećenja;
• Sloj formiran na površini politetrafluoroetilena ima nizak koeficijent trenja i nisku otpornost na abrazivno habanje;
• Organometalni premazi su mekani, imaju nizak koeficijent trenja, poroznu površinu, debljina dodatnog sloja je nekoliko mikrona.

Područja primjene tehnologije

• crtanje na radna površina brtve kako bi se smanjilo trenje i stvorio odvajajući sloj koji isključuje lijepljenje gume na osovinu tokom perioda mirovanja.
• brzi motori sa unutrašnjim sagorevanjem za automobilsku i avionsku konstrukciju.

Vazduhoplovstvo i astronautika

U avijaciji i astronautici postoji hitna potreba za jakim, laganim i izdržljivim strukturama od 1960-ih. Za izradu nosivih konstrukcija koriste se kompozitni materijali aviona, umjetni sateliti, šatlovi termoizolacijski premazi, svemirske sonde. Sve više se kompoziti koriste za proizvodnju kože za zrak i svemirski brod, i najopterećenijim nosivim elementima.

Naoružanje i vojna oprema

Zbog svojih karakteristika (snage i lakoće), CM se koriste u vojnim poslovima za proizvodnju različitih vrsta oklopa:

• pancir (vidi i kevlar)
• oklop za vojnu opremu

Sve do IV veka. BC NS. bili su naširoko korišteni u lukovima kao oružje.

vidi takođe

• Kompozitna armatura
• Hibridni materijal

Bilješke (uredi)

1. J. Lubin. 1.2 Pojmovi i definicije // Priručnik o kompozitnim materijalima: 2 kn = Handbook of Composites. - M.: Mashinostroenie, 1988. - T. 1. - 448 str. - ISBN 5-217-00225-5.

Književnost

• Kerber M.L., Polimerni kompozitni materijali. Struktura. Svojstva. Tehnologije. - SPb.: Professiya, 2008.-- 560 str.
• Vasiliev V.V., Mehanika konstrukcija od kompozitnih materijala. - M.: Mashinostroenie, 1988.-- 272 str.
• Karpinos D.M., Kompozitni materijali. Imenik. - Kijev, Naukova Dumka

Linkovi

• Časopis za mehaniku kompozitnih materijala i konstrukcija
• TV priča "Kompoziti iz grada nauke".
• TV priča "Tehnologija crnih krila".

kompozitni materijal impex, kompozitni materijal sudal, kompozitni materijalizam, nauka o kompozitnim materijalima

Informacije o kompozitnom materijalu About

Kompozitni materijali - umjetno stvoreni materijali koji se sastoje od dvije ili više komponenti, različitog sastava i razdvojenih naglašenom granicom, a imaju nova svojstva koja su unaprijed osmišljena.

Komponente kompozitnog materijala su geometrijski različite. Komponenta koja je kontinuirana u cijelom volumenu kompozitnog materijala naziva se matrica... Diskontinuirana komponenta, podijeljena u volumenu kompozitnog materijala, naziva se armature... Matrica daje potreban oblik proizvodu, utiče na stvaranje svojstava kompozitnog materijala, štiti armaturu od mehaničkih oštećenja i drugih uticaja okoline.

Kao matrice u kompozitnim materijalima mogu se koristiti organski i anorganski polimeri, keramika, ugljik i drugi materijali. Svojstva matrice određuju tehnološke parametre procesa dobijanja kompozicije i njene: gustinu, specifičnu čvrstoću, radnu temperaturu, otpornost na lom od zamora i dejstvo agresivnih medija. Komponente za ojačavanje ili ojačavanje ravnomjerno su raspoređene u matrici. Oni, u pravilu, imaju visoku, a u ovim pokazateljima su značajno superiorniji u odnosu na matricu. Umjesto izraza komponenta za ojačavanje, može se koristiti izraz punilo.

Klasifikacija kompozitnih materijala

Prema geometriji punila, kompozitni materijali se dijele u tri grupe:

• sa nuldimenzionalnim punilima, čije su dimenzije u tri dimenzije istog reda;
• s jednodimenzionalnim punilima, čija jedna dimenzija značajno nadmašuje druge dvije;
• sa dvodimenzionalnim punilima, od kojih su dvije veličine znatno veće od treće.

Prema rasporedu punila razlikuju se tri grupe kompozitnih materijala:

• sa jednoosnim (linearnim) rasporedom punila u obliku vlakana, niti, brkova u matrici paralelno jedan s drugim;
• sa biaksijalnim (planarnim) rasporedom armirajućeg punila, filamentnih prostirki, folije u matrici u paralelnim ravninama;
• s triaksijalnim (volumetrijskim) rasporedom armaturnog punila i odsustvom dominantnog smjera u njegovom rasporedu.

Prema prirodi komponenti, kompozitni materijali su podijeljeni u četiri grupe:

• kompozitni materijali koji sadrže metalnu ili legiranu komponentu;
• kompozitni materijali koji sadrže komponentu anorganskih spojeva oksida, karbida, nitrida itd .;
• kompozitni materijali koji sadrže komponentu nemetalnih elemenata, ugljik, bor, itd.;
• kompozitni materijali koji sadrže komponentu organskih spojeva epoksida, poliestera, fenola itd.

Svojstva kompozitnih materijala ne zavise samo od fizičko-hemijskih svojstava komponenti, već i od jačine veze između njih. Maksimalna čvrstoća se postiže ako se formira ili dođe između matrice i armature.

U kompozitnim materijalima sa nul-dimenzionalno punilo najrasprostranjenija je metalna matrica. Kompozicije na metalnoj osnovi ojačane su ravnomjerno raspoređenim dispergiranim česticama različite disperzije. Takvi materijali su različiti.

U takvim materijalima matrica preuzima cijelo opterećenje, a dispergirane čestice punila sprječavaju razvoj plastične deformacije. Efikasno stvrdnjavanje se postiže kada je sadržaj čestica punila 5 ... 10%. Ojačavajuća punila su čestice vatrostalnih oksida, nitrida, borida, karbida. Kompozitni materijali ojačani disperzijom se dobijaju metodama metalurgije praha ili se čestice ojačanog praha uvode u tečni metal ili talog legure.

Kompozitni materijali na bazi čestica aluminijum oksida (Al 2 O 3) našli su industrijsku primenu. Dobivaju se presovanjem aluminijumskog praha nakon čega sledi sinterovanje (SAP). Prednosti SAP-a se javljaju na temperaturama iznad 300 o C, kada legure aluminijuma omekšaju. Disperzijski kaljene legure zadržavaju efekat očvršćavanja do temperature od 0,8 T pl.

SAP legure su zadovoljavajuće deformisane, lako se režu, zavaruju itd. Poluproizvodi se proizvode od SAP-a u obliku limova, profila, cijevi, folije. Koriste se za izradu lopatica kompresora, ventilatora i turbina, klipnjača.

U kompozitnim materijalima sa jednodimenzionalni punioci Učvršćivači su jednodimenzionalni elementi u obliku brkova, vlakana, žica, koji su spojeni matricom u jedan monolit. Važno je da su jaka vlakna ravnomjerno raspoređena u plastičnoj matrici. Za ojačanje kompozitnih materijala, kontinuirana diskretna vlakna dimenzija u presjek od frakcija do stotina mikrometara.

Materijali ojačani brkovim monokristalima stvoreni su ranih sedamdesetih za avione i svemirske strukture. Glavna metoda za uzgoj brkova je uzgoj iz prezasićene pare (PC-proces). Za proizvodnju posebno jakih brkova oksida i drugih spojeva, rast se provodi prema P-Zh-K mehanizmu: usmjereni rast kristala se odvija iz stanja pare kroz međutečnu fazu.

Stvaranje brkova se vrši uvlačenjem tečnosti kroz prede. Čvrstoća kristala ovisi o poprečnom presjeku i glatkoći površine.

Kompozitni materijali ove vrste obećavaju kao. Za povećanje efikasnosti termičkih mašina, oštrice gasne turbine napravljen od legura nikla, ojačanih safirnim nitima (Al 2 O 3), to vam omogućava značajno povećanje temperature na ulazu u turbinu (krajnja čvrstoća safirnih kristala na temperaturi od 1680 o C iznad 700 MPa).

Ojačanje raketnih mlaznica od praha volframa i molibdena proizvodi se kristalima safira u obliku filca i pojedinačnih vlakana, zbog čega je bilo moguće udvostručiti materijal na temperaturi od 1650 o C. Ojačanje impregnirajućeg polimera od Laminati od staklenih vlakana sa filamentnim vlaknima povećavaju njihovu čvrstoću. Ojačanje od livenog metala smanjuje ga u strukturama. Jačanje stakla neorijentisanim brkovima obećava.

Za ojačanje kompozitnih materijala koristi se metalna žica od različitih metala: čelika različitog sastava, volfram, niobijum, - zavisno od uslova rada. Čelična žica se prerađuje u pletenu mrežu koja se koristi za proizvodnju kompozitnih materijala sa orijentacijom armature u dva smjera.

Za ojačanje lakih metala koriste se vlakna od bora i silicijum karbida. Posebno vrijedne nekretnine posjeduju karbonska vlakna, koriste se za ojačavanje metalnih, keramičkih i polimernih kompozitnih materijala.

Eutektički kompozitni materijali- legure eutektičkog ili bliskog eutektičkom sastavu, kod kojih orijentirani kristali nastali u procesu usmjerene kristalizacije djeluju kao faza ojačanja. Za razliku od konvencionalnih kompozitnih materijala, eutektički materijali se dobijaju u jednoj operaciji. Na gotovim proizvodima može se dobiti usmjerena struktura. Nastali kristali mogu biti u obliku vlakana ili ploča. Metode usmjerene kristalizacije koriste se za dobivanje kompozitnih materijala na bazi kobalta, niobija i drugih elemenata, stoga se koriste u širokom temperaturnom rasponu.

1. Kompozitni ili kompozitni materijali - materijali budućnosti.

Nakon što nam je savremena fizika metala detaljno objasnila razloge njihove plastičnosti, čvrstoće i njenog povećanja, počeo je intenzivan sistematski razvoj novih materijala. To će vjerovatno dovesti, već u zamislivoj budućnosti, do stvaranja materijala čija je čvrstoća mnogo puta veća od snage današnjih konvencionalnih legura. Istovremeno, velika će se pažnja posvetiti već poznatim mehanizmima kaljenja čelika i starenja aluminijskih legura, kombinacijama ovih poznatim mehanizmima sa procesima formiranja i brojnim mogućnostima za izradu kompozitnih materijala. Dvije obećavajuće mogućnosti otvaraju kompozitne materijale ojačane vlaknima ili raspršenim čvrstim materijalima. Prvo se u anorgansku metalnu ili organsku polimernu matricu uvode najtanja vlakna visoke čvrstoće napravljena od stakla, ugljika, bora, berilija, čelika ili filamentnih monokristala. Kao rezultat ove kombinacije, maksimalna čvrstoća je kombinovana sa visokim modulom elastičnosti i malom gustinom. Kompozitni materijali su upravo takvi materijali budućnosti.

Kompozitni materijal - konstrukcijski (metalni ili nemetalni) materijal u kojem postoje elementi koji ga ojačavaju u obliku niti, vlakana ili ljuskica više izdržljiv materijal... Primjeri kompozitnih materijala: plastika ojačana borom, ugljikom, staklenim vlaknima, kudeljama ili tkaninama na njihovoj osnovi; aluminijum, ojačan nitima čelika, berilijum. Kombinacijom volumetrijskog sadržaja komponenti moguće je dobiti kompozitne materijale sa potrebnim vrijednostima čvrstoće, otpornosti na toplinu, modula elastičnosti i otpornosti na habanje, kao i kreirati kompozicije sa potrebnim magnetskim, dielektričnim, radio- upijajuća i druga posebna svojstva.

2. Vrste kompozitnih materijala.

2.1. Kompozitni materijali sa metalnom matricom.

Kompozitni materijali ili kompozitni materijali sastoje se od metalne matrice (češće Al, Mg, Ni i njihove legure), ojačane vlaknima visoke čvrstoće (vlaknasti materijali) ili fino dispergiranim vatrostalnim česticama koje se ne otapaju u osnovnom metalu (disperzija- ojačani materijali). Metalna matrica vezuje vlakna (raspršene čestice) u jednu celinu. Vlakna (raspršene čestice) plus vezivo (matrica) koje čine određeni sastav nazivaju se kompozitni materijali.

2.2. Kompozitni materijali sa nemetalnom matricom.

Kompozitni materijali s nemetalnom matricom se široko koriste. Polimer, ugljik i keramičkih materijala... Od polimernih matrica najrasprostranjeniji su epoksid, fenol-formaldehid i poliamid.
Karbonizirane ili pirokarbonske matrice proizvode se od sintetičkih polimera podvrgnutih pirolizi. Matrica povezuje kompoziciju, dajući joj oblik. Učvršćivači su vlakna: staklena, ugljenična, borna, organska, na bazi brkova (oksidi, karbidi, boridi, nitridi i drugi), kao i metalna (žice) visoke čvrstoće i krutosti.

Svojstva kompozitnih materijala zavise od sastava komponenti, njihove kombinacije, kvantitativnog omjera i čvrstoće veze između njih.
Materijali za ojačanje mogu biti u obliku vlakana, užadi, niti, traka, višeslojnih tkanina.

Sadržaj učvršćivača u orijentisanim materijalima je 60-80 vol. %, u neorijentisanim (sa diskretnim vlaknima i brkovima) - 20-30 vol. %. Što je veća čvrstoća i modul elastičnosti vlakana, veća je čvrstoća i krutost kompozitnog materijala. Svojstva matrice određuju smičnu i tlačnu čvrstoću sastava i otpornost na lom zamora.

Prema vrsti učvršćivača, kompozitni materijali se dijele na staklena vlakna, karbonska vlakna sa ugljičnim vlaknima, borova vlakna i organska vlakna.

U slojevitim materijalima, vlakna, niti, trake impregnirane vezivom polažu se paralelno jedna s drugom u ravnini polaganja. Ravni slojevi se sklapaju u ploče. Svojstva se dobijaju anizotropno. Za rad materijala u proizvodu važno je voditi računa o smjeru djelovanja opterećenja. Možete kreirati materijale sa izotropnim i anizotropnim svojstvima.
Možete položiti vlakna ispod različitim uglovima variranjem svojstava kompozitnih materijala. Krutost materijala na savijanje i torziju zavise od redosleda slaganja slojeva duž debljine pakovanja.

Koristi se slaganje učvršćivača od tri, četiri ili više niti.
Najveću primjenu ima struktura od tri međusobno okomite niti. Učvršćivači mogu biti locirani u aksijalnom, radijalnom i obodnom smjeru.

Trodimenzionalni materijali mogu biti bilo koje debljine u obliku blokova, cilindara. Krupne tkanine povećati čvrstoću na ljuštenje i otpornost na smicanje u poređenju sa slojevitim. Četvorolančani sistem je konstruisan širenjem učvršćivača duž dijagonala kocke. Struktura četiri niti je u ravnoteži, ima povećanu smičnu krutost u glavnim ravnima.
Međutim, stvaranje četverosmjernih materijala teže je od trosmjernih.

3. Klasifikacija kompozitnih materijala.

3.1. Vlaknasti kompozitni materijali.

Često je kompozitni materijal slojevita struktura u kojoj je svaki sloj ojačan veliki broj paralelna kontinuirana vlakna. Svaki sloj također može biti ojačan kontinuiranim vlaknima utkanim u tkaninu, koja je originalnog oblika, po širini i dužini koja odgovara konačnom materijalu. Često su vlakna utkana u trodimenzionalne strukture.

Kompozitni materijali se razlikuju od konvencionalnih legura po višim vrijednostima granične vlačne čvrstoće i granice izdržljivosti (za 50 - 10%), modulu elastičnosti, koeficijentu krutosti i smanjenoj sklonosti stvaranju pukotina. Upotreba kompozitnih materijala povećava krutost konstrukcije uz smanjenje potrošnje metala.

Čvrstoća kompozitnih (vlaknastih) materijala određena je svojstvima vlakana; matrica treba uglavnom preraspodijeliti naprezanja između elemenata armature. Stoga bi čvrstoća i modul elastičnosti vlakna trebao biti znatno veći od čvrstoće i modula elastičnosti matrice.
Čvrsta armaturna vlakna apsorbuju naprezanja koja nastaju u kompoziciji tokom opterećenja, daju joj čvrstoću i krutost u pravcu orijentacije vlakana.

Za ojačanje aluminijuma, magnezijuma i njihovih legura koristi se bor, kao i vlakna od vatrostalnih jedinjenja (karbidi, nitridi, boridi i oksidi), koja imaju visoku čvrstoću i modul elastičnosti. Čelična žica visoke čvrstoće se često koristi kao vlakno.

Za ojačanje titana i njegovih legura koriste se molibdenska žica, safirna vlakna, silicijum karbid i titan borid.

Povećanje toplinske otpornosti legura nikla postiže se armiranjem žicom od volframa ili molibdena. Metalna vlakna se također koriste u slučajevima kada je potrebna visoka toplinska i električna provodljivost. Obećavajući učvršćivači za vlaknaste kompozitne materijale visoke čvrstoće i visokog modula su brkovi od aluminijum oksida i nitrida, silicijum karbida i nitrida, bor karbida itd.

Kompozitni materijali na metalnoj osnovi imaju visoku čvrstoću i otpornost na visoke temperature, a istovremeno su niskoplastični. Međutim, vlakna u kompozitima smanjuju brzinu širenja pukotina koje nastaju u matriksu, a iznenadni lomljivi lom gotovo potpuno nestaje. Prepoznatljiva karakteristika vlaknasti jednoosni kompozitni materijali su anizotropni mehanička svojstva duž i popreko vlakana i niska osjetljivost na koncentratore naprezanja.

Anizotropija svojstava vlaknastih kompozitnih materijala uzima se u obzir pri dizajniranju dijelova radi optimizacije svojstava usklađivanjem polja otpora s poljima naprezanja.

Ojačanje legura aluminijuma, magnezijuma i titanijuma kontinuiranim vatrostalnim vlaknima od bora, silicijum karbida, titanijum doborida i aluminijum oksida značajno povećava otpornost na toplotu. Karakteristika kompozitnih materijala je niska stopa omekšavanja u vremenu s povećanjem temperature.

Glavni nedostatak kompozitnih materijala s jednodimenzionalnim i dvodimenzionalnim ojačanjem je niska otpornost na međuslojno smicanje i poprečno smicanje. Materijali s volumetrijskim ojačanjem su lišeni ovoga.

3.2. Kompozitni materijali kaljeni disperzijom.

Za razliku od vlaknastih kompozitnih materijala, u kompozitnim materijalima otvrdnutim disperzijom, matrica je glavni element koji nosi opterećenje, a dispergirane čestice inhibiraju kretanje dislokacija u njemu.
Visoka čvrstoća se postiže veličinom čestica od 10-500 nm sa prosečnim rastojanjem između njih od 100-500 nm i njihovom ravnomernom distribucijom u matrici.
Čvrstoća i otpornost na toplinu, ovisno o volumetrijskom sadržaju faza ojačanja, ne podliježu zakonu aditivnosti. Optimalni sadržaj druge faze za različite metale nije isti, ali obično ne prelazi 5-10 vol. %.

Upotreba kao faza ojačanja stabilnih vatrostalnih jedinjenja (oksidi torija, hafnija, itrijuma, kompleksna jedinjenja oksida i rijetkih zemnih metala), koja se ne rastvaraju u metalu matriksa, omogućava održavanje visoke čvrstoće materijala do 0,9-0,95 T. U tom smislu, takvi se materijali često koriste kao materijali otporni na toplinu. Disperzijski kaljeni kompozitni materijali mogu se dobiti na bazi većine metala i legura koji se koriste u tehnici.

Najrasprostranjenije legure na bazi aluminijuma - SAP (sinterovani aluminijumski prah).

Gustoća ovih materijala jednaka je aluminiju, nisu mu inferiorni u otpornosti na koroziju i mogu čak zamijeniti titan i čelike otporne na koroziju kada rade u temperaturnom rasponu od 250-500 ° C. Oni su superiorniji od kovanih legura aluminijuma po dugotrajnoj čvrstoći. Dugotrajna čvrstoća za legure SAP-1 i SAP-2 na 500 ° C je 45-55 MPa.

Materijali otvrdnuti disperzijom nikla imaju velike izglede.
Legure na bazi nikla sa 2-3 vol. % torijevog dioksida ili hafnijevog dioksida. Matrica ovih legura je obično čvrsta otopina Ni + 20% Cr, Ni + 15% Mo, Ni + 20% Cr i Mo. U širokoj su upotrebi legure VDU-1 (nikl ojačan torijum-dioksidom), VDU-2 (nikl ojačan hafnijum-dioksidom) i VD-3 (Ni + 20% Cr matrica, ojačan torijum-oksidom). Ove legure imaju visoku otpornost na toplinu. Disperzijski kaljeni kompozitni materijali, kao i vlaknasti, otporni su na omekšavanje s povećanjem temperature i trajanjem držanja na datoj temperaturi.

3.3. Fiberglass.

Fiberglass je sastav koji se sastoji od sintetičke smole kao veziva i punila od stakloplastike. Kao punilo koristi se kontinuirana ili kratka fiberglasa. Čvrstoća staklenih vlakana naglo raste sa smanjenjem njegovog promjera (zbog utjecaja nehomogenosti i pukotina koje se javljaju u debelim presjecima). Svojstva stakloplastike takođe zavise od sadržaja alkalija u njegovom sastavu; najbolje performanse u staklima bez alkalija aluminoborosilikatnog sastava.

Neorijentisana staklena vlakna sadrže kratka vlakna kao punilo. Ovo omogućava presovanje delova složenih oblika sa metalnim okovom. Materijal se dobija sa karakteristikama izotopske čvrstoće mnogo većim od onih u prahu za presovanje, pa čak i vlaknima. Predstavnici takvog materijala su stakloplastika AG-4V, kao i DSV (dozirana stakloplastika), koji se koriste za proizvodnju energetskih električnih dijelova, dijelova strojarstva (kalemovi, brtve pumpe itd.). Kada se kao vezivo koriste nezasićeni poliesteri, dobijaju se PSK premiksevi (pastozni) i AP i PPM prepregi (na bazi staklene prostirke). Prepregi se mogu koristiti za velike proizvode jednostavnih oblika (karoserije automobila, čamci, kutije za instrumente, itd.).

Orijentirana staklena vlakna imaju punilo u obliku dugih vlakana raspoređenih u orijentirane pojedinačne niti i pažljivo vezanih vezivom. Ovo stakloplastici daje veću čvrstoću.

Fiberglas može raditi na temperaturama od -60 do 200°C, kao i in tropskim uslovima, izdržavaju velika inercijska preopterećenja.
Kod starenja od dvije godine koeficijent starenja je K = 0,5-0,7.
Jonizujuće zračenje ima mali uticaj na njihova mehanička i električna svojstva. Koriste se za izradu dijelova visoke čvrstoće, sa okovom i navojima.

3.4. Carbofiber.

Ugljična vlakna (plastika ojačana karbonskim vlaknima) su sastavi koji se sastoje od polimernog veziva (matrice) i učvršćivača u obliku karbonskih vlakana (karbonska vlakna).

Visoka energija vezivanja C-C karbonskih vlakana omogućava im da zadrže svoju čvrstoću na vrlo visoke temperature(u neutralnim i redukcijskim okruženjima do 2200°C), kao i na niskim temperaturama. Površina vlakana je zaštićena od oksidacije. zaštitni premazi(pirolitički). Za razliku od staklenih vlakana, karbonska vlakna su slabo vlažena vezivom
(niska površinska energija), pa su urezani. Ovo povećava stepen aktivacije karbonskih vlakana sadržajem karboksilne grupe na njihovoj površini. Smična međuslojna čvrstoća CFRP-a povećava se 1,6-2,5 puta. Korišteno je šišanje filamentnih kristala TiO, AlN i SiN, što daje povećanje međuslojne tvrdoće za 2 puta i čvrstoće za 2,8 puta. Koriste se prostorno ojačane konstrukcije.

Veziva su sintetički polimeri (polimerna karbonska vlakna); sintetički polimeri podvrgnuti pirolizi (karbonizirana karbonska vlakna); pirolitički ugljik (pirokarbonska karbonska vlakna).

Epoksifenolna karbonska vlakna KMU-1L, ojačana karbonskom trakom, i KMU-1u na užetu isturenom sa brkovima, mogu dugo raditi na temperaturama do 200°C.

Ugljična vlakna KMU-3 i KMU-2l se dobijaju sa epoksianilin-formaldehidnim vezivom, mogu da rade na temperaturama do 100°C, tehnološki su najnaprednija. Ugljična vlakna KMU-2 i
KMU-2L na bazi poliimidnog veziva može se koristiti na temperaturama do
300°C.

Ugljična vlakna odlikuju se visokom statističkom i dinamičkom otpornošću na zamor, zadržavaju ovo svojstvo pri normalnim i vrlo niskim temperaturama (visoka toplinska provodljivost vlakana sprječava samozagrijavanje materijala zbog unutrašnjeg trenja). Otporne su na vodu i hemikalije. Nakon izlaganja rendgenskom zračenju u zraku, i E su gotovo nepromijenjeni.

Toplotna provodljivost CFRP-a je 1,5-2 puta veća od toplotne provodljivosti stakloplastike. Imaju sledeća električna svojstva: = 0,0024-0,0034 Ohm · cm (duž vlakana); ? = 10 i tg = 0,001 (pri frekvenciji struje od 10 Hz).

Carboglass vlakna sadrže, zajedno sa karbonskim staklenim vlaknima, što smanjuje cijenu materijala.

3.5. Ugljična vlakna s karbonskom matricom.

Koksirani materijali se pripremaju od konvencionalnih polimernih karbonskih vlakana koja su pirolizirana u inertnoj ili redukcijskoj atmosferi. Na temperaturi od 800-1500°C nastaju karbonizirana karbonizirana, na 2500-3000°C formiraju se grafitizirana karbonska vlakna. Za dobivanje pirokarbonskih materijala, učvršćivač se polaže u obliku proizvoda i stavlja u peć u koju se propušta plinoviti ugljovodonik (metan). Na određenom režimu (temperatura 1100°C i preostali pritisak 2660 Pa), metan se razgrađuje i nastali pirolitički ugljik se taloži na vlakna učvršćivača, vezujući ih.

Koks koji nastaje tokom pirolize veziva ima visoku čvrstoću prianjanja sa karbonska vlakna... S tim u vezi, kompozitni materijal ima visoka mehanička i ablativna svojstva, otpornost na toplinski udar.

Ugljična vlakna s karbonskom matricom tipa KUP-VM u pogledu čvrstoće i udarne žilavosti su 5-10 puta veća od specijalnih grafita; kada se zagrijavaju u inertnoj atmosferi i vakuumu, zadržava čvrstoću do 2200
°C, oksidira na zraku na 450 °C i zahtijeva zaštitni premaz.
Koeficijent trenja jednog karbonskog vlakna sa karbonskom matricom je različito visok (0,35-0,45), a habanje je malo (0,7-1 mikrona za kočenje).

3.6. Borovoloknit.

Borovoloknits su sastavi polimernog veziva i učvršćivača - borovih vlakana.

Borovoloknite odlikuju visoka tlačna čvrstoća, čvrstoća na smicanje i smicanje, nisko puzanje, visoka tvrdoća i modul elastičnosti, toplinska provodljivost i električna provodljivost. Ćelijska mikrostruktura vlakana bora pruža visoku čvrstoću na smicanje na međuprostoru sa matriksom.

Uz kontinuirano borovo vlakno, koriste se složeni borostekloniti u kojima je nekoliko paralelnih vlakana bora opleteno staklenim filamentom, što odaje dimenzionalnu stabilnost. Upotreba borovih vlakana tehnološki proces izrada materijala.

Modifikovana epoksidna i poliimidna veziva koriste se kao matrice za dobijanje borovloknita. Borovoloknits KMB-1 i
KMB-1k su dizajnirani za dugotrajan rad na temperaturi od 200°C; KMB-3 i KMB-3k ne zahtijevaju visok pritisak tokom obrade i mogu raditi na temperaturama ne većim od 100 ° C; KMB-2k je efikasan na 300°C.

Borovoloknits imaju visoku otpornost na zamor, otporni su na zračenje, vodu, organski rastvarači i goriva i maziva.

3.7. Organofibers.

Organovlakna su kompozitni materijali koji se sastoje od polimernog veziva i pojačavača (punila) u obliku sintetičkih vlakana. Takvi materijali imaju malu težinu, relativno visoku specifičnu čvrstoću i krutost, stabilni su pod djelovanjem naizmjeničnih opterećenja i naglih promjena temperature. Za sintetička vlakna, gubitak čvrstoće tokom obrade tekstila je mali; manje su osjetljivi na oštećenja.

Za organska vlakna, vrijednosti modula elastičnosti i temperaturnih koeficijenata linearne ekspanzije učvršćivača i veziva su bliske.
Postoji difuzija komponenti veziva u vlakno i hemijska interakcija između njih. Struktura materijala je bez nedostataka. Poroznost ne prelazi 1-3% (kod ostalih materijala 10-20%). Dakle, stabilnost mehaničkih svojstava organskih vlakana pri oštrom padu temperature, udarnim i cikličnim opterećenjima. Čvrstoća na udar je visoka (400-700 kJ/m2). Nedostaci ovih materijala su njihova relativno mala tlačna čvrstoća i veliko puzanje (posebno za elastična vlakna).

Organovlakna su otporna u agresivnim sredinama iu vlažnoj tropskoj klimi; dielektrična svojstva su visoka, a toplotna provodljivost niska. Većina organskih vlakana može raditi dugo na temperaturi od 100-150°C, a na bazi poliimidnog veziva i polioksadiazolnih vlakana, na temperaturi od 200-300°C.

U kombiniranim materijalima, uz sintetička vlakna, koriste se mineralna vlakna (staklena, karbonska i borova vlakna). Takvi materijali imaju veću čvrstoću i krutost.

4. Ekonomska efikasnost upotrebe kompozitnih materijala.

Područja primjene kompozitnih materijala nisu ograničena. Koriste se u vazduhoplovstvu za visoko opterećene delove aviona (koža, krakovi, rebra, paneli itd.) i motore (lopatice kompresora i turbine itd.), u svemirskoj tehnici za jedinice energetskih konstrukcija uređaja izloženih zagrevanju, za ukrućenja , paneli , u automobilskoj industriji za olakšanje karoserija, opruga, ramova, karoserijskih panela, branika i dr., u rudarskoj industriji (bušaći alati, dijelovi kombajna i sl.), u građevinarstvu (rasponi mostova, montažni elementi visoko- podizanje zgrada i sl.) iu drugim oblastima nacionalne privrede.

Upotreba kompozitnih materijala omogućava novi kvalitativni skok u povećanju snage motora, energetskih i transportnih instalacija, smanjenju težine mašina i uređaja.

Tehnologija proizvodnje poluproizvoda i proizvoda od kompozitnih materijala je dobro razvijena.

Kompozitni materijali sa nemetalnom matricom, odnosno polimerna karbonska vlakna, koriste se u brodskoj i automobilskoj industriji (karoserije, šasije, propeleri); Od njih se prave ležajevi, grejne ploče, sportska oprema, kompjuterski delovi. Ugljična vlakna visokog modula koriste se za izradu dijelova za zrakoplovnu tehniku, opremu za kemijsku industriju, u rendgenskoj opremi i dr.

Ugljična matrična karbonska vlakna zamjenjuju različite vrste grafita. Koriste se za termičku zaštitu, kočione diskove aviona, hemijski otpornu opremu.

Proizvodi od borovih vlakana koriste se u zrakoplovnoj i svemirskoj tehnici (profili, paneli, rotori i lopatice kompresora, lopatice propelera i osovina prijenosa helikoptera, itd.).

Organovlakna se koriste kao izolacijski i konstrukcijski materijal u elektro i radio industriji, avio-tehnici i automobilskoj industriji; koriste se za izradu cijevi, kontejnera za reagense, premaza za trupove brodova i drugo.

Oglase o kupovini i prodaji opreme možete pogledati na

O prednostima polimera i njihovim svojstvima možete razgovarati na

Registrujte svoju kompaniju u Imenik kompanija