Medžiagos, kurių pagrindą sudaro keli komponentai, o tai lemia jų eksploatacines ir technologines charakteristikas. Kompozitai yra pagaminti iš metalo, polimero arba keramikos matricos. Papildomas sutvirtinimas atliekamas užpildais pluoštų, ūsų ir įvairių dalelių pavidalu.

Kompozitai – ateitis?

Plastiškumas, stiprumas, platus pritaikymas – tai šiuolaikinių kompozitinių medžiagų savybės. Kas tai yra gamybos požiūriu? Šios medžiagos yra sudarytos iš metalinio arba nemetalinio pagrindo. Medžiagai sustiprinti naudojami didesnio stiprumo dribsniai. Tarp jų yra plastikas, kuris sutvirtintas boro, anglies, stiklo pluoštu arba aliuminiu, sutvirtintas plieniniais arba berilio siūlais. Jei sujungsite komponentų turinį, galite gauti skirtingo stiprumo, elastingumo, atsparumo dilimui kompozitus.

Pagrindiniai tipai

Kompozitai klasifikuojami pagal jų matricą, kuri gali būti metalinė arba nemetalinė. Medžiagos su metalo matrica aliuminio, magnio, nikelio ir jų lydinių pagrindu įgyja papildomo stiprumo dėl pluoštinių medžiagų ar ugniai atsparių dalelių, kurios netirpsta pagrindiniame metale.

Nemetalinės matricos kompozitai yra pagaminti iš polimerų, anglies arba keramikos. Tarp polimerinių matricų populiariausios yra epoksidinė derva, poliamidas ir fenolio-formaldehidas. Kompozicijos forma suteikiama dėl matricos, kuri veikia kaip tam tikra rišamoji medžiaga. Medžiagoms sustiprinti naudojami pluoštai, virvės, siūlai, daugiasluoksniai audiniai.

Kompozitinių medžiagų gamyba vykdoma šiais technologiniais metodais:

• armuojančių pluoštų impregnavimas matricine medžiaga;
• kietiklio ir matricinių juostelių formavimas formoje;
• šaltas komponentų spaudimas su tolesniu sukepimu;
• elektrocheminis pluoštų padengimas ir tolesnis presavimas;
• matricos nusodinimas purškiant plazmą ir vėlesnis redukavimas.

Kas yra kietiklis?

Kompozitinės medžiagos buvo pritaikytos daugelyje pramonės sričių. Mes jau pasakėme, kas tai yra. Tai medžiagos, kurių pagrindą sudaro keli komponentai, kurie būtinai sutvirtinti specialiais pluoštais arba kristalais. Pačių kompozitų stiprumas taip pat priklauso nuo pluoštų stiprumo ir elastingumo. Priklausomai nuo kietiklio tipo, visi kompozitai gali būti suskirstyti:

• ant stiklo pluošto;
• anglies pluoštas su anglies pluoštu;
• boro pluoštas;
• organiniai pluoštai.

Armatūrines medžiagas galima sukrauti dviem, trimis, keturiais ar daugiau siūlų, kuo daugiau jų bus, tuo tvirtesnės ir patikimesnės kompozitinės medžiagos veiks.

Medienos kompozitai

Taip pat turėtume paminėti medienos kompozitą. Jis gaunamas derinant įvairių rūšių žaliavas, kurių pagrindinis komponentas yra mediena. kiekviena medienos-polimero kompozitas susideda iš trijų elementų:

• susmulkintos medienos dalelės;
• termoplastinis polimeras (PVC, polietilenas, polipropilenas);
• cheminių priedų kompleksas modifikatorių pavidalu - iki 5% jų medžiagos sudėtyje.

Populiariausia medienos kompozitų rūšis yra kompozitinė plokštė. Jo išskirtinumas yra tas, kad sujungiamos tiek medienos, tiek polimerų savybės, o tai žymiai išplečia jo taikymo sritį. Taigi, plokštė išsiskiria savo tankiu (jos rodikliui įtakos turi bazinė derva ir medienos dalelių tankis), geru atsparumu lenkimui. Tuo pačiu metu medžiaga yra nekenksminga aplinkai, išlaiko tekstūrą, spalvą ir aromatą. natūrali mediena... Kompozitinių plokščių naudojimas yra visiškai saugus. Dėl polimerinių priedų kompozitinė plokštė įgauna aukštą atsparumo dilimui ir atsparumo drėgmei lygį. Jis gali būti naudojamas terasų, sodo takų apdailai, net jei jie turi didelę apkrovą.

Gamybos ypatybės

Medienos kompozitai turi ypatingą struktūrą dėl polimero pagrindo derinio su mediena. Tarp tokio tipo medžiagų galima išskirti įvairaus tankio medžio skutimą, lentas iš orientuotų drožlių ir medienos-polimero kompozito. Kompozitinių medžiagų gamyba šio tipo atliekama keliais etapais:

1. Mediena susmulkinta. Tam naudojami trupintuvai. Susmulkinus mediena sijojama ir padalinama į frakcijas. Jei žaliavos drėgnumas viršija 15%, ji turi būti išdžiovinta.
2. Pagrindiniai komponentai dozuojami ir sumaišomi tam tikromis proporcijomis.
3. Gatavas produktas yra presuojamas ir suformatuojamas, kad būtų pateiktas pristatymas.

Pagrindinės charakteristikos

Aprašėme populiariausias polimerines kompozicines medžiagas. Kas tai yra, dabar aišku. Dėl sluoksniuotos struktūros kiekvieną sluoksnį galima sutvirtinti lygiagrečiais ištisiniais pluoštais. Atskirai verta paminėti šiuolaikinių kompozitų charakteristikas, kurios skiriasi:

• didelė laikinojo pasipriešinimo ir ištvermės ribos vertė;
• aukštas elastingumo lygis;
• stiprumas, kuris pasiekiamas sutvirtinus sluoksnius;
• Dėl standžių armuojančių pluoštų kompozitai yra labai atsparūs tempimo įtempiams.

Kompozitai, kurių pagrindą sudaro metalai, pasižymi dideliu stiprumu ir atsparumu karščiui, tuo tarpu yra praktiškai neelastingi. Dėl skaidulų struktūros mažėja įtrūkimų, kurie kartais atsiranda matricoje, plitimo greitis.

Polimerinės medžiagos

Polimeriniai kompozitai pateikiami įvairiais variantais, o tai atveria puikias galimybes juos panaudoti įvairiose srityse – nuo ​​odontologijos iki aviacinės įrangos gamybos. Kompozitai polimerų pagrindu užpildomi įvairiomis medžiagomis.

Perspektyviausiomis naudojimo sritimis galima laikyti statybą, naftos ir dujų pramonę, kelių ir geležinkelių transporto gamybą. Būtent šios pramonės šakos sudaro apie 60% polimerinių kompozitinių medžiagų naudojimo.

Dėl didelio stabilumo polimeriniai kompozitai korozijai, plokščiam ir tankiam gaminių paviršiui, kuris gaunamas liejimo būdu, padidėja galutinio gaminio veikimo patikimumas ir ilgaamžiškumas.

Apsvarstykite populiarius tipus

Stiklo pluoštas

Šiems kompozitams sustiprinti naudojami stiklo pluoštai, suformuoti iš išlydyto neorganinio stiklo. Matrica yra pagrįsta termoaktyviomis sintetinėmis dervomis ir termoplastiniais polimerais, kurie pasižymi dideliu stiprumu, mažu šilumos laidumu, dideliu elektros izoliacinės savybės... Iš pradžių jie buvo naudojami gaminant kupolinius antenos aptakus. V modernus pasaulis stiklo pluošto plastikai yra plačiai naudojami statybos pramone, laivų statyba, buitinės technikos ir sporto reikmenų gamyba, radioelektronika.

Daugeliu atvejų stiklo pluošto plastikai gaminami purškimo pagrindu. Šis metodas ypač efektyvus mažos ir vidutinės apimties gamybai, pavyzdžiui, valčių korpusams, valčių, kajučių gamybai. kelių transportas, geležinkelio vagonai. Purškimo technologija yra patogi ekonomiškai, nes nereikia pjauti stiklo medžiagos.

CFRP

Kompozitinių medžiagų, kurių pagrindą sudaro polimerai, savybės leidžia jas naudoti įvairiose srityse. Kaip užpildą jie naudoja anglies pluoštus, gautus iš sintetinių ir natūralių pluoštų celiuliozės ir pikio pagrindu. Pluoštas termiškai apdorojamas keliais etapais. Palyginti su stiklo pluošto plastikais, CFRP yra mažesnio tankio ir didesnio tankio, atsižvelgiant į medžiagos lengvumą ir stiprumą. Dėl unikalių eksploatacinių savybių CFRP naudojami mechanikos inžinerijoje ir raketų gamyboje, kosminės ir medicinos įrangos, dviračių ir sporto įrangos gamyboje.

Boroplastika

Tai daugiakomponentės medžiagos, kurių pagrindą sudaro boro pluoštai, įterpti į termoreaktingą polimero matricą. Patys pluoštai pavaizduoti monofilamentais, ryšuliais, kurie pinami pagalbiniu stiklo siūlu. Didelis siūlų kietumas užtikrina medžiagos tvirtumą ir atsparumą agresyviems veiksniams, tačiau tuo pačiu boro plastikai yra trapūs, o tai apsunkina apdorojimą. Boro pluoštai yra brangūs, todėl boro plastikai daugiausia naudojami aviacijos ir kosmoso pramonėje.

Organoplastika

Šiuose kompozituose daugiausia yra užpildų sintetiniai pluoštai- pynės, siūlai, audiniai, popierius. Tarp ypatingų šių polimerų savybių yra mažas tankis, lengvumas, lyginant su stiklo ir anglies pluoštu sustiprintais plastikais, didelis atsparumas tempimui ir didelis atsparumas smūgiams bei dinaminėms apkrovoms. Ši kompozitinė medžiaga plačiai naudojama tokiose srityse kaip mechaninė inžinerija, laivų statyba, automobilių statyba, kosminių technologijų gamyboje, chemijos inžinerijoje.

Kas yra efektyvumas?

Sudėtinės medžiagos unikali kompozicija gali būti naudojamas įvairiose srityse:

• aviacijoje gaminant orlaivių dalis ir variklius;
• šildomų transporto priemonių jėgos konstrukcijų gamybos kosminė technologija;
• automobilių pramonei sukurti lengvus kėbulus, rėmus, plokštes, buferius;
• kasybos pramonė gręžimo įrankių gamyboje;
• Civilinė inžinerija tiltų tarpatramiams, surenkamųjų konstrukcijų elementams ant daugiaaukščių pastatų sukurti.

Kompozitų naudojimas leidžia padidinti variklių, elektrinių galią, kartu sumažinant mašinų ir įrangos svorį.

Kokios perspektyvos?

Pasak Rusijos pramonės atstovų, kompozitinė medžiaga priklauso naujos kartos medžiagoms. Planuojama, kad iki 2020 metų kompozitinės pramonės produkcijos vidaus gamybos apimtys padidės. Šalies teritorijoje jau vykdomi bandomieji projektai, skirti naujos kartos kompozitinių medžiagų kūrimui.

Kompozitus patartina naudoti įvairiose srityse, tačiau jis veiksmingiausias pramonės šakose, susijusiose su aukštųjų technologijų... Pavyzdžiui, šiandien ne vienas orlaivis sukuriamas nenaudojant kompozitų, o kai kuriuose iš jų polimerinių kompozitų naudojama apie 60 proc.

Dėl galimybės derinti įvairius armuojančius elementus ir matricas, galima gauti kompoziciją su tam tikru charakteristikų rinkiniu. O tai, savo ruožtu, suteikia galimybę šias medžiagas naudoti įvairiose srityse.

Esu atsidavęs kompozicinių medžiagų istorijai. Laisvalaikį ir toliau leidžiu šia tema ir šiandien noriu šiek tiek papasakoti apie prototipų kūrimo naudojant polimerinius kompozitus terminus ir technologijas. Jei ilgais žiemos vakarais neturite ką veikti, tuomet iš anglies pluošto audinio visada galite pasigaminti snieglentę, motociklo dėklą ar išmaniojo telefono dėklą. Žinoma, procesas gali būti brangesnis nei gatavo produkto pirkimas, tačiau įdomu ką nors padaryti savo rankomis.

Po pjūviu - gaminių iš kompozicinių medžiagų gamybos metodų apžvalga. Būčiau dėkingas, jei mane papildytumėte komentaruose, kad rezultatas būtų išsamesnis įrašas.

Kompozitinė medžiaga sukuriama bent iš dviejų komponentų, tarp kurių yra aiški riba. Yra laminuotų kompozicinių medžiagų, tokių kaip fanera. Visuose kituose kompozituose komponentai gali būti skirstomi į matricą, arba rišiklį, ir armuojančius elementus – užpildus. Kompozitai paprastai skirstomi pagal sutvirtinamojo užpildo ar matricos medžiagos tipą. Daugiau apie kompozitų naudojimą galite perskaityti įraše, o šis įrašas apie gaminių iš kompozitų gamybos būdus.

Rankinis lipdymas

Gaminant gaminius pavieniais egzemplioriais, labiausiai paplitęs būdas yra liejimas rankomis. Ant paruoštos matricos užtepamas gelio sluoksnis – medžiaga, skirta gerai sutvirtintos medžiagos išorinės dalies apdailai, kuri taip pat leidžia pasirinkti gaminio spalvą. Tada užpildas - pavyzdžiui, stiklo pluoštas - dedamas į matricą ir impregnuojamas rišikliu. Pašaliname oro burbuliukus, laukiame kol viskas atvės ir modifikuojame dilde - nupjauname, išgręžiame ir t.t.

Šis metodas plačiai naudojamas kuriant automobilių, motociklų ir mopedų kėbulo dalis. Tai yra, derinimui tais atvejais, kai neapsiribojama plėvelės lipduku „po anglimi“.

Purškimas

Purškimui nereikia pjauti stiklo medžiagos, bet vietoj to reikia naudoti specialią įrangą. Šis metodas dažnai naudojamas dirbant su dideliais objektais, tokiais kaip valčių korpusai, transporto priemonės ir pan. Lygiai taip pat, kaip ir liejant rankomis, pirmiausia dengiamas gelcoat, o po to stiklo medžiaga.

RTM (įpurškimas)

Įpurškiant poliesterio dervą į uždarą formą, naudojamas įrankis iš matricos ir kontraforma - perforatorius. Stiklo medžiaga dedama tarp matricos ir priešinės formos, tada į formą spaudžiant pilamas kietiklis – poliesterio derva. Ir, žinoma, apdaila dilde po sukietėjimo priklauso nuo jūsų skonio.

Vakuuminė infuzija

Vakuuminiam infuzijos metodui reikalingas maišelis, kuriame vakuumas sukuriamas naudojant pompą. Pačioje pakuotėje yra armuojanti medžiaga, kurios poros, išpumpavus orą, užpildomos skystu rišikliu.

Metodo pavyzdys yra riedlentės gamyba.

Apvija

Kompozitų vyniojimo būdas leidžia pagaminti itin lengvus balionus suslėgtoms dujoms, kuriems naudojamas PET įdėklas, pumpuojamas iki 2-5 atmosferų, taip pat kompozitinius vamzdžius, naudojamus naftos gavybos pramonėje, chemijos pramonėje. ir komunalinėje ekonomikoje. Iš pavadinimo nesunku suprasti, kad stiklo pluoštas suvyniotas ant judančio ar nejudančio objekto.

Vaizdo įraše parodytas stiklo pluošto vyniojimas ant cilindro.

Pultruzija

Pultrusija yra įsilaužimas. Taikant šį metodą, vyksta nuolatinis kompozicinės medžiagos traukimo per traukimo mašiną procesas. Proceso greitis yra iki 6 metrų per minutę. Pluoštai praleidžiami per polimerinę vonią, kurioje jie impregnuojami rišikliu, o tada praeina per formavimo įtaisą, kad įgautų galutinę formą. Tada medžiaga kaitinama formoje, o prie išėjimo gauname galutinį sukietėjusį gaminį.

Pultrusinių lakštinių polių gamybos procesas.

Tiesioginis presavimas

Gaminiai iš termoplastiko gaminami presavimo formose esant slėgiui. Tam naudojami aukštos temperatūros hidrauliniai presai, kurių jėga siekia nuo 12 iki 100 tonų, o maksimali temperatūra siekia apie 650 laipsnių. Tokiu būdu, pavyzdžiui, gaminami plastikiniai kibirai.

Autoklavo formavimas

Norint pagreitinti reakciją ir padidinti produkto išeigą, procesams atlikti kaitinant ir esant aukštesniam nei atmosferos slėgiui reikalingas autoklavas. Kompozicinės medžiagos dedamos į autoklavo vidų ant specialių formų.

Sudėtiniai gaminiai

Kompozitinės medžiagos plačiai naudojamos orlaivių statyboje. Pavyzdžiui, pastatytas iš jų.

Automobilių pramonė.

Protezai ir ortozės.

Jei turite papildymų, būtinai parašykite apie juos komentaruose. Dėkoju.

Sudal kompozicinė medžiaga, Impex kompozicinė medžiaga
Sudėtinė medžiaga(km), kompozicija- dirbtinai sukurta nevienalytė kieta medžiaga, susidedanti iš dviejų ar daugiau komponentų, turinčių aiškią sąsają tarp jų. Daugumą kompozitų (išskyrus sluoksniuotus) komponentus galima suskirstyti į matricą (arba rišiklį) ir sutvirtinančius elementus (arba užpildus). konstrukcinės paskirties kompozitai, armuojantys elementai dažniausiai suteikia reikiamas mechanines medžiagos charakteristikas (stiprumą, standumą ir kt.), o matrica užtikrina bendrą armatūros elementų veikimą ir apsaugą nuo mechaniniai pažeidimai ir agresyvią cheminę aplinką.

Mechaninį kompozicijos elgesį lemia armuojančių elementų ir matricos savybių santykis, taip pat ryšių tarp jų stiprumas. Kuriamo gaminio charakteristikos ir savybės priklauso nuo pradinių komponentų pasirinkimo ir jų derinimo technologijos.

Sujungus armuojančius elementus ir matricą, susidaro kompozicija, turinti savybių rinkinį, atspindintį ne tik pradines jos komponentų charakteristikas, bet ir naujas savybes, kurių atskiri komponentai neturi. Pavyzdžiui, sąsajų tarp armatūros elementų ir matricos buvimas žymiai padidina medžiagos atsparumą įtrūkimams, o kompozituose, priešingai nei vienarūšiuose metaluose, statinio stiprumo padidėjimas nesumažina, o, kaip taisyklė, į atsparumo lūžiams charakteristikų padidėjimą.

Kompozicijai sukurti naudojami įvairūs sutvirtinantys užpildai ir matricos. Tai getinaksas ir tekstolitas ( laminatai pagaminta iš popieriaus arba audinio, suklijuoto termoreaktyviais klijais), stiklo ir grafito plastiko (audinio arba suvynioto stiklo ar grafito pluošto, impregnuoto epoksidiniais klijais), faneros. Yra medžiagų, kuriose plonas pluoštas, pagamintas iš didelio stiprumo lydinių, užpildomas aliuminio mase. Bulatas yra viena iš seniausių kompozitinių medžiagų. joje ploniausi sluoksniai (kartais siūlai) iš didelio anglies plieno yra „suklijuoti“ kartu su minkšta mažai anglies turinčia geležimi.

Medžiagų mokslininkai eksperimentuoja siekdami sukurti patogesnį gamyboje, taigi ir daugiau pigios medžiagos... Tiriamos savaime augančios kristalinės struktūros, suklijuotos į vientisą masę polimeriniais klijais (cementai su vandenyje tirpių klijų priedais), termoplastinės kompozicijos su trumpais armuojančiais pluoštais ir kt.

• 1 Kompozitų klasifikacija
• 2 Kompozitinių medžiagų privalumai
• 3 Kompozitų trūkumai
  • 3.1 Didelė kaina
  • 3.2 Savybių anizotropija
  • 3.3 Mažas atsparumas smūgiams
  • 3.4 Didelis specifinis tūris
  • 3.5 Higroskopiškumas
  • 3.6 Toksiškumas
  • 3.7 Prastas techninis aptarnavimas
• 4 Programos
  • 4.1 Vartojimo prekės
  • 4.2 Sporto įranga
  • 4.3 Medicina
  • 4.4 Mechaninė inžinerija
    • 4.4.1 Funkcija
    • 4.4.2 Specifikacijos
    • 4.4.3 Techninis įvertinimas ir ekonominė nauda
    • 4.4.4 Technologijos taikymo sritys
  • 4.5 Aviacija ir astronautika
  • 4.6 Ginkluotė ir karinė įranga
• 5 Taip pat žr
• 6 Pastabos
• 7 Literatūra
• 8 Literatūra

Kompozitų klasifikacija

Kompozitai paprastai skirstomi pagal armuojančio užpildo tipą:

• pluoštinis (sustiprinantis komponentas - pluoštinės struktūros);
• sluoksniuotas;
• užpildyti plastikai (armatūros komponentas - dalelės)
  • tūrinis (homogeniškas),
  • skeletas ( pradinės struktūros pripildytas rišiklio).

Be to, kompozitai kartais klasifikuojami pagal matricinę medžiagą:

• polimerinės matricos kompozitai,
• keraminės matricos kompozitai,
• metalo matricos kompozitai,
• oksido-oksido kompozitai.

Kompozitinių medžiagų pranašumai

Pagrindinis CM privalumas yra tai, kad medžiaga ir struktūra kuriami vienu metu. Išimtis yra prepregai, kurie yra pusgaminiai, skirti konstrukcijoms gaminti.

Reikėtų iš karto numatyti, kad CM yra kuriamos šioms užduotims, todėl jose negali būti visų įmanomų privalumų, tačiau projektuodamas naują kompozitą inžinierius gali laisvai nustatyti jam charakteristikas, kurios, vykdydamas šį tikslą, yra žymiai pranašesnės už tradicinių medžiagų charakteristikas. šiame mechanizme, bet prastesnės už juos visais kitais aspektais. Tai reiškia, kad KM negali būti geresnis. tradicinė medžiaga visame kame, tai yra kiekvienam gaminiui, inžinierius atlieka visus reikiamus skaičiavimus ir tik tada parenka optimalų tarp medžiagų gamybai.

• didelis savitasis stiprumas (stiprumas 3500 MPa)
• didelis standumas (tamprumo modulis 130 ... 140 - 240 GPa)
• didelis atsparumas dilimui
• didelis nuovargio stiprumas
• iš CM galima pagaminti matmenų stabilias konstrukcijas
• lengvumas

Be to, skirtingų klasių kompozitai gali turėti vieną ar kelis pranašumus. Kai kurių privalumų negalima pasiekti vienu metu.

Kompozitų trūkumai

Kompozitinės medžiagos turi gana daug trūkumų, kurie riboja jų plitimą.

Auksta kaina

Didelę CM kainą lemia didelis gamybos mokslo intensyvumas, būtinybė naudoti specialią brangią įrangą ir žaliavas, taigi ir išvystyta šalies pramoninė gamyba bei mokslinė bazė. Tačiau tai tiesa tik tada, kai kompozitai pakeičia paprastus valcuotus gaminius iš juodųjų metalų. Lengvų gaminių atveju laimi sudėtingos formos gaminiai, korozijai atsparūs gaminiai, didelio stiprumo dielektriniai gaminiai, kompozitai. Be to, sudėtinių gaminių kaina dažnai yra mažesnė nei analogų, pagamintų iš spalvotųjų metalų ar nerūdijančio plieno.

Savybių anizotropija

Anizotropija yra CM savybių priklausomybė nuo matavimo krypties pasirinkimo. Pavyzdžiui, vienkrypčio CFRP tamprumo modulis išilgai pluoštų yra 10-15 kartų didesnis nei skersinio.

Siekiant kompensuoti anizotropiją, padidinamas saugos koeficientas, kuris gali neutralizuoti CM pranašumą dėl specifinio stiprumo. To pavyzdys yra CM naudojimo patirtis gaminant naikintuvo MiG-29 vertikalią uodegą. Dėl naudojamo CM anizotropijos vertikali uodega buvo suprojektuota naudojant saugos koeficientą, kuris buvo daug kartų didesnis už standartinį aviacijos koeficientą 1,5, o tai galiausiai lėmė tai, kad sudėtinė vertikali MiG-29 uodega pasirodė esanti savo svoriu prilygsta klasikinės vertikalios uodegos, pagamintos iš duraliuminio, struktūrai ...

Tačiau daugeliu atvejų nuosavybės anizotropija yra naudinga. Pavyzdžiui, vamzdžiai, veikiantys esant vidiniam slėgiui, patiria dvigubai didesnį trūkimo įtempį apskritimo kryptimi, palyginti su ašiniu. Vadinasi, vamzdis neturi būti vienodo stiprumo visomis kryptimis. Kompozitų atveju šią sąlygą galima lengvai pasiekti dvigubai padidinus armatūrą apskritimo kryptimi, palyginti su ašine.

Mažas smūgio stiprumas

Mažas kietumas taip pat yra priežastis, dėl kurios reikia padidinti saugos koeficientą. Be to, mažas smūginis stipris lemia didelį CM gaminių pažeidžiamumą, didelę latentinių defektų tikimybę, kuriuos galima aptikti tik instrumentiniais valdymo metodais.

Didelis specifinis tūris

Didelis specifinis tūris yra reikšmingas trūkumas naudojant CM srityse, kuriose yra griežtų užimto ​​tūrio apribojimų. Tai taikoma, pavyzdžiui, viršgarsinės aviacijos sričiai, kur net nedidelis orlaivio tūrio padidėjimas žymiai padidina bangų aerodinaminį pasipriešinimą.

Higroskopiškumas

Kompozitinės medžiagos yra higroskopinės, tai yra, jos linkusios sugerti drėgmę, o tai yra dėl CM vidinės struktūros nepertraukiamumo. Ilgai veikiant ir daugkartiniams temperatūros perėjimams iki 0 Celsijaus, vanduo, prasiskverbęs į CM struktūrą, sunaikina CM produktą iš vidaus (poveikis iš prigimties panašus į greitkelių sunaikinimą ne sezono metu). Tiesą sakant, reikia pažymėti, kad nurodytas trūkumas reiškia pirmųjų kartų kompozitus, kurių rišiklio sukibimas su užpildu buvo nepakankamai efektyvus, taip pat didelis tūris rišiklio matricoje. Šiuolaikinės rūšys Kompozitams, turintiems didelį rišiklio sukibimą su užpildu (pasiekiama naudojant specialius tepalus), gautiems vakuuminiu formavimu su minimaliu likutinių dujų ertmių skaičiumi, šis trūkumas netaikomas, todėl visų pirma galima statyti kompozitinius laivus, gaminti kompozitinė armatūra ir kompozicinės atramos oro linijos galios perdavimas.

Tačiau CM gali sugerti kitus labai prasiskverbiančius skysčius, tokius kaip aviacinis žibalas ar kiti naftos produktai.

Toksiškumas

Veikimo metu CM gali išskirti garus, kurie dažnai yra toksiški. Jei CM naudojamas gaminant produktus, kurie bus arti žmogaus (toks pavyzdys yra sudėtinis Boeing 787 Dreamliner fiuzeliažas), tada, norint patvirtinti naudojamas medžiagas, reikia atlikti papildomus CM komponentų poveikio žmonėms tyrimus. gaminant CM.

Žemas techninis aptarnavimas

Kompozitinės medžiagos gali būti mažai prižiūrimos, mažai prižiūrimos ir aukšta kaina išnaudojimą. Taip yra dėl to, kad reikia naudoti specialius daug darbo reikalaujančius metodus (o kartais ir rankų darbą), specialius įrankius, skirtus objektams užbaigti ir taisyti iš CM. Dažnai gaminiai iš CM iš viso negali būti modifikuojami ar taisomi.

Naudojimo sritys

Vartojimo prekės

• Gelžbetonis yra viena iš seniausių ir paprasčiausių kompozitinių medžiagų
• Strypai skirti žvejyba pagamintas iš stiklo pluošto ir anglies pluošto
• Stiklo pluošto valtys
• Automobilių padangos
• Metalo kompozitai

Sporto įranga

Kompozitai patikimai įsitvirtino sporte: norint pasiekti aukštų laimėjimų, reikia didelio stiprumo ir mažo svorio, o kaina nevaidina ypatingo vaidmens.

• Dviračiai
• Kalnų slidinėjimo inventorius - lazdos ir slidės
• Ledo ritulio lazdos ir pačiūžos
• Prie jų baidarės, kanoja ir irklai
• Lenktyninių automobilių ir motociklų kėbulo dalys
• Šalmai

Vaistas

Medžiaga dantų plombavimui. Plastikinė matrica skirta geram užpildymui, stiklo dalelių užpildas padidina atsparumą dilimui.

Mechaninė inžinerija

Mechaninėje inžinerijoje kompozitinės medžiagos plačiai naudojamos kuriant apsauginės dangos ant trinties paviršių, taip pat įvairių vidaus degimo variklių dalių (stūmoklių, švaistiklio) gamybai.

Charakteristika

Ši technologija naudojama papildomoms apsauginėms dangoms formuoti ant paviršių plieno ir gumos trinties poromis. Technologijos taikymas leidžia padidinti pramoninių įrenginių, veikiančių vandeninėje aplinkoje, sandariklių ir velenų darbo ciklą.

Kompozitinės medžiagos yra sudarytos iš kelių funkciškai skirtingų medžiagų. Neorganinių medžiagų pagrindas yra magnio, geležies, aliuminio silikatai, modifikuoti įvairiais priedais. Faziniai perėjimai šiose medžiagose vyksta esant pakankamai didelėms vietinėms apkrovoms, artimoms ribiniam metalo stiprumui. Tokiu atveju ant paviršiaus didelių vietinių apkrovų zonoje susidaro didelio stiprumo kermetinis sluoksnis, dėl kurio galima keisti metalinio paviršiaus struktūrą.

Polimerinės medžiagos politetrafluoretileno pagrindu modifikuojamos ultradispersiniais deimantų-grafito milteliais, gautais iš sprogstamųjų medžiagų, taip pat ultradispersiniais minkštųjų metalų milteliais. Medžiaga plastifikuojama santykinai žemoje (mažesnėje nei 300 °C) temperatūroje.

Organometalinėse medžiagose, gautose iš natūralių riebalų rūgščių, yra daug rūgščių funkcinių grupių. Dėl šios priežasties sąveika su paviršiaus metalo atomais gali būti vykdoma ramybės režimu. Trinties energija pagreitina procesą ir skatina skersinių jungčių atsiradimą.

Specifikacijos

Apsauginė danga, priklausomai nuo kompozicinės medžiagos sudėties, gali būti apibūdinama šiomis savybėmis:

• storis iki 100 mikronų;
• veleno paviršiaus švarumo klasė (iki 9);
• turėti 1–3 mikronų dydžio poras;
• trinties koeficientas iki 0,01;
• didelis sukibimas su metaliniais ir guminiais paviršiais.

Techninis įvertinimas ir ekonominė nauda

• Didelių vietinių apkrovų srityje ant paviršiaus susidaro didelio stiprumo kermetinis sluoksnis;
• Politetrafluoretileno paviršiuje suformuotas sluoksnis turi mažą trinties koeficientą ir mažą atsparumą abrazyviniam dilimui;
• Organometalinės dangos yra minkštos, turi mažą trinties koeficientą, porėtą paviršių, papildomo sluoksnio storis – keli mikronai.

Technologijos taikymo sritys

• piešiant darbinis paviršius sandarikliai, siekiant sumažinti trintį ir sukurti atskiriamąjį sluoksnį, kuris neleidžia gumai klijuoti ant veleno poilsio laikotarpiu.
• greitaeigiai vidaus degimo varikliai, skirti automobilių ir lėktuvų statybai.

Aviacija ir astronautika

Aviacijoje ir astronautikoje nuo septintojo dešimtmečio buvo skubiai reikalingos tvirtos, lengvos ir patvarios konstrukcijos. Kompozitinės medžiagos naudojamos laikančiųjų konstrukcijų gamybai lėktuvas, dirbtiniai palydovai, šaudyklų šilumą izoliuojančios dangos, kosminiai zondai. Vis dažniau kompozitai naudojami odoms gaminti orui ir erdvėlaivis, ir labiausiai apkrautus laikančius elementus.

Ginkluotė ir karinė technika

Dėl savo savybių (stiprumo ir lengvumo) CM naudojami kariniuose reikaluose įvairių tipų šarvams gaminti:

• kūno šarvai (taip pat žr. kevlarą)
• šarvai karinei technikai

Iki IV a. pr. Kr NS. buvo plačiai naudojami lankuose kaip ginklas.

taip pat žr

• Kompozitinė armatūra
• Hibridinė medžiaga

Pastabos (redaguoti)

1. J. Lubinas. 1.2 Terminai ir apibrėžimai // Kompozitinių medžiagų vadovas: 2 kn = Kompozitų vadovas. - M .: Mashinostroenie, 1988 .-- T. 1. - 448 p. - ISBN 5-217-00225-5.

Literatūra

• Kerber M.L., polimerinės kompozicinės medžiagos. Struktūra. Savybės. Technologijos. - SPb .: Profesija, 2008 .-- 560 p.
• Vasiljevas V.V., Kompozitinių medžiagų konstrukcijų mechanika. - M .: Mashinostroenie, 1988 .-- 272 p.
• Karpinos D.M., Kompozicinės medžiagos. Katalogas. - Kijevas, Naukova Dumka

Nuorodos

• Kompozitinių medžiagų ir konstrukcijų mechanikos žurnalas
• TV siužetas „Mokslo miesto kompozicijos“.
• TV siužetas „Juodųjų sparnų technologija“.

kompozitinių medžiagų impex, kompozitinių medžiagų sudalas, kompozitinis materializmas, kompozicinių medžiagų mokslas

Informacija apie sudėtines medžiagas

Kompozitinės medžiagos - dirbtinai sukurtos medžiagos, susidedančios iš dviejų ar daugiau komponentų, kurių sudėtis skiriasi ir yra atskirta ryškia riba, ir kurios turi naujų savybių, kurios buvo sukurtos iš anksto.

Kompozitinės medžiagos komponentai geometriškai skiriasi. Komponentas, kuris yra ištisinis visame kompozicinės medžiagos tūryje, vadinamas matrica... Nenutrūkstamasis komponentas, padalintas į kompozicinės medžiagos tūrį, vadinamas armatūra... Matrica suteikia gaminiui reikiamą formą, įtakoja kompozitinės medžiagos savybių susidarymą, apsaugo armatūrą nuo mechaninių pažeidimų ir kitokio aplinkos poveikio.

Kompozitinėse medžiagose kaip matricos gali būti naudojami organiniai ir neorganiniai polimerai, keramika, anglis ir kitos medžiagos. Matricos savybės lemia kompozicijos ir jos gavimo proceso technologinius parametrus: tankį, savitąjį stiprumą, darbinę temperatūrą, atsparumą nuovargio gedimui ir agresyvių terpių poveikį. Sutvirtinantys arba stiprinantys komponentai tolygiai paskirstomi matricoje. Jie, kaip taisyklė, yra aukšti ir šiais rodikliais žymiai pranašesni už matricą. Vietoj termino sutvirtinantis komponentas gali būti naudojamas terminas užpildas.

Kompozitinių medžiagų klasifikacija

Pagal užpildo geometriją kompozitinės medžiagos skirstomos į tris grupes:

• su nulinių matmenų užpildais, kurių matmenys trimis matmenimis yra vienodos eilės;
• su vienmačiais užpildais, kurių vienas iš dydžių gerokai viršija kitus du;
• su dvimačiais užpildais, kurių du dydžiai yra žymiai didesni už trečiąjį.

Pagal užpildų išdėstymą išskiriamos trys kompozicinių medžiagų grupės:

• su vienaašiu (linijiniu) užpildo išdėstymu pluoštų, siūlų, ūsų pavidalu matricoje lygiagrečiai vienas kitam;
• su dviašiu (plokštumu) armuojančio užpildo, ūsų kilimėlių, folijos išdėstymu matricoje lygiagrečiose plokštumose;
• su triašiu (tūriniu) armuojančio užpildo išdėstymu ir jo išdėstymo vyraujančios krypties nebuvimu.

Pagal komponentų pobūdį kompozicinės medžiagos skirstomos į keturias grupes:

• kompozicinės medžiagos, kurių sudėtyje yra metalo arba lydinio komponento;
• kompozicinės medžiagos, kurių sudėtyje yra neorganinių junginių oksidų, karbidų, nitridų ir kt.;
• kompozicinės medžiagos, kurių sudėtyje yra nemetalinių elementų, anglies, boro ir kt.;
• kompozicinės medžiagos, kurių sudėtyje yra epoksidinių, poliesterio, fenolio ir kt. organinių junginių komponentų.

Kompozitinių medžiagų savybės priklauso ne tik nuo fizikinių ir cheminių komponentų savybių, bet ir nuo jų tarpusavio ryšio stiprumo. Didžiausias stiprumas pasiekiamas, jei susidaro arba tarp matricos ir armatūros.

Kompozitinėse medžiagose su nulinio matmens užpildas labiausiai paplitusi yra metalinė matrica. Metalo pagrindo kompozicijas sustiprina tolygiai paskirstytos skirtingos dispersijos dalelės. Tokios medžiagos skiriasi.

Tokiose medžiagose matrica užima visą apkrovą, o išsklaidytos užpildo dalelės neleidžia vystytis plastinei deformacijai. Efektyvus kietėjimas pasiekiamas, kai užpildo dalelių kiekis yra 5 ... 10%. Stiprinamieji užpildai – tai ugniai atsparių oksidų, nitridų, boridų, karbidų dalelės. Dispersijos būdu sustiprintos kompozitinės medžiagos gaunamos miltelinės metalurgijos metodais arba į skystą metalo ar lydinio lydalą įterpiamos armuojančių miltelių dalelės.

Kompozitinės medžiagos, kurių pagrindą sudaro aliuminio oksido (Al 2 O 3) dalelės, buvo pritaikytos pramonėje. Jie gaunami presuojant aliuminio miltelius ir po to sukepinant (SAP). SAP privalumai išryškėja esant aukštesnei nei 300 o C temperatūrai, kai aliuminio lydiniai suminkštėja. Dispersijos būdu sukietinti lydiniai išlaiko kietėjimo efektą iki 0,8 T temperatūros pl.

SAP lydiniai yra patenkinamai deformuojami, lengvai pjaunami, suvirinami ir kt. Pusgaminiai gaminami iš SAP lakštų, profilių, vamzdžių, folijos pavidalu. Iš jų gaminamos kompresorių, ventiliatorių ir turbinų mentės, stūmoklių kotai.

Kompozitinėse medžiagose su vienmačiai užpildai kietikliai yra vienmačiai ūsų, pluoštų, vielų pavidalo elementai, kuriuos matrica laiko kartu į vieną monolitą. Svarbu, kad tvirti pluoštai būtų tolygiai pasiskirstę plastikinėje matricoje. Kompozitinėms medžiagoms sustiprinti ištisiniai atskiri pluoštai, kurių matmenys yra in skerspjūvis nuo frakcijų iki šimtų mikrometrų.

Aštuntojo dešimtmečio pradžioje buvo sukurtos ūsų monokristalais sustiprintos medžiagos orlaiviams ir kosminėms konstrukcijoms. Pagrindinis būdas auginti ūsus – juos auginti iš persotintų garų (PC procesas). Gaminant ypač didelio stiprumo oksidų ir kitų junginių ūsus, auginimas atliekamas pagal P-Zh-K mechanizmą: nukreiptas kristalų augimas vyksta iš garų būsenos per tarpinę skystąją fazę.

Ūsai sukuriami ištraukiant skystį per suktukus. Kristalų stiprumas priklauso nuo skerspjūvio ir paviršiaus lygumo.

Tokio tipo kompozicinės medžiagos yra perspektyvios. Padidinti šiluminių variklių menčių efektyvumą dujų turbinos pagamintas iš nikelio lydinių, sutvirtintas safyro siūlais (Al 2 O 3), tai leidžia žymiai padidinti temperatūrą prie turbinos įėjimo (ribinis safyro kristalų stiprumas esant 1680 o C temperatūrai virš 700 MPa).

Raketų antgalių sutvirtinimas iš volframo ir molibdeno miltelių gaminamas safyro kristalais tiek veltinio, tiek atskirų pluoštų pavidalu, dėl ko buvo galima padvigubinti medžiagą esant 1650 o C temperatūrai. Impregnuojamojo polimero sutvirtinimas stiklo pluošto laminatės su gijiniais pluoštais padidina jų stiprumą. Lietaus metalo armatūra ją sumažina konstrukcijose. Stiklo stiprinimas neorientuotais ūsais yra perspektyvus.

Kompozitinių medžiagų sutvirtinimui naudojama metalinė viela, pagaminta iš skirtingų metalų: plieno skirtingos sudėties, volframas, niobis, - priklausomai nuo darbo sąlygų. Plieninė viela apdirbama į austą tinklelį, kuris naudojamas kompozitinėms medžiagoms su armatūros orientacija dviem kryptimis gauti.

Lengvųjų metalų sutvirtinimui naudojami boro ir silicio karbido pluoštai. Ypač vertingų savybių turi anglies pluoštą, jie naudojami metalo, keramikos ir polimerinių kompozitinių medžiagų sutvirtinimui.

Eutektinės kompozicinės medžiagos- eutektinės arba artimos eutektinei kompozicijai lydiniai, kuriuose kietėjimo fazėje yra orientuoti kristalai, susidarę kryptingos kristalizacijos procese. Skirtingai nuo įprastų kompozitinių medžiagų, eutektinės medžiagos gaunamos per vieną operaciją. Ant gatavų gaminių galima gauti kryptingą struktūrą. Susidarę kristalai gali būti pluoštų arba plokštelių pavidalo. Kompozitinėms medžiagoms kobalto, niobio ir kitų elementų pagrindu gauti naudojami kryptinės kristalizacijos metodai, todėl jie naudojami plačiame temperatūrų diapazone.

1. Kompozitinės arba kompozicinės medžiagos – ateities medžiagos.

Šiuolaikinei metalų fizikai detaliai mums paaiškinus jų plastiškumo, stiprumo ir jo didėjimo priežastis, prasidėjo intensyvus sistemingas naujų medžiagų kūrimas. Tai tikriausiai leis jau įsivaizduojamoje ateityje sukurti medžiagas, kurių stiprumas yra daug kartų didesnis nei šiandieninių įprastų lydinių. Kartu daug dėmesio bus skiriama jau žinomiems plieno grūdinimo ir aliuminio lydinių senėjimo mechanizmams, jų deriniams. žinomi mechanizmai su formavimo procesais ir daugybe galimybių kurti kompozicines medžiagas. Du daug žadantys būdai atveria kompozicines medžiagas, sustiprintas pluoštais arba dispersinėmis kietosiomis medžiagomis. Pirmiausia į neorganinę metalinę arba organinę polimero matricą įvedami ploniausi didelio stiprumo pluoštai, pagaminti iš stiklo, anglies, boro, berilio, plieno arba siūlinių monokristalų. Dėl šio derinio didžiausias stiprumas derinamas su dideliu elastingumo moduliu ir mažu tankiu. Kompozitinės medžiagos yra būtent tokios ateities medžiagos.

Kompozitinė medžiaga - konstrukcinė (metalinė arba nemetalinė) medžiaga, kurioje yra ją sutvirtinančių elementų siūlų, pluoštų ar dribsnių pavidalu. patvari medžiaga... Kompozitinių medžiagų pavyzdžiai: plastikas, sutvirtintas boru, anglimi, stiklo pluoštu, kuodeliai arba jų pagrindu pagaminti audiniai; aliuminis, sutvirtintas plieno sruogomis, berilio. Sujungus tūrinį komponentų kiekį, galima gauti reikiamas stiprumo, atsparumo karščiui, tamprumo modulio, atsparumo dilimui vertes kompozitines medžiagas, taip pat sukurti kompozicijas su reikiama magnetine, dielektrine, radiaciją sugeriančia medžiaga. ir kitos ypatingos savybės.

2. Kompozitinių medžiagų rūšys.

2.1. Kompozitinės medžiagos su metaline matrica.

Kompozicinės medžiagos arba kompozicinės medžiagos susideda iš metalo matricos (dažniau Al, Mg, Ni ir jų lydinių), sutvirtintos didelio stiprumo pluoštais (pluoštinėmis medžiagomis) arba smulkiai dispersinėmis ugniai atspariomis dalelėmis, kurios netirpsta pagrindiniame metale (dispersinis- sustiprintos medžiagos). Metalinė matrica sujungia pluoštus (dispersines daleles) į vieną visumą. Pluoštas (dispersinės dalelės) ir rišiklis (matrica), sudarantys tam tikrą kompoziciją, vadinami kompozicinėmis medžiagomis.

2.2. Kompozitinės medžiagos su nemetalia matrica.

Plačiai naudojamos kompozicinės medžiagos su nemetaline matrica. Polimeras, anglis ir keraminės medžiagos... Iš polimerinių matricų labiausiai paplitusios yra epoksidinė, fenolio-formaldehido ir poliamido matrica.
Karbonizuotos arba pirokarboninės matricos gaminamos iš sintetinių polimerų, kuriems taikoma pirolizė. Matrica sujungia kompoziciją, suteikdama jai formą. Stiprintuvai yra pluoštai: stiklo, anglies, boro, organiniai, kurių pagrindą sudaro gijiniai kristalai (oksidai, karbidai, boridai, nitridai ir kiti), taip pat metalas (vielos), pasižymintis dideliu stiprumu ir standumu.

Kompozitinių medžiagų savybės priklauso nuo komponentų sudėties, jų derinio, kiekybinio santykio ir sukibimo tarp jų stiprumo.
Sutvirtinančios medžiagos gali būti pluoštų, virvių, siūlų, juostų, daugiasluoksnių audinių pavidalo.

Kietiklio kiekis orientuotose medžiagose yra 60-80 tūrio. %, neorientuotose (su atskiromis skaidulomis ir ūsais) - 20-30 t. %. Kuo didesnis pluoštų stiprumas ir tamprumo modulis, tuo didesnis kompozitinės medžiagos stiprumas ir standumas. Matricos savybės lemia kompozicijos šlyties ir gniuždymo stiprumą bei atsparumą nuovargiui.

Pagal kietiklio tipą kompozitinės medžiagos skirstomos į stiklo pluoštą, anglies pluoštą su anglies pluoštu, boro pluoštą ir organinį pluoštą.

Sluoksniuotose medžiagose pluoštai, siūlai, juostos, impregnuotos rišikliu, klojami lygiagrečiai vienas kitam klojimo plokštumoje. Plokšti sluoksniai surenkami į plokštes. Savybės gaunamos anizotropinės. Dirbant su medžiaga gaminyje, svarbu atsižvelgti į veikiančių apkrovų kryptį. Galite sukurti medžiagas, turinčias tiek izotropinių, tiek anizotropinių savybių.
Galite pakloti pluoštus po skirtingi kampai keičiant kompozitinių medžiagų savybes. Medžiagos lenkimo ir sukimo standumas priklauso nuo sluoksnių sukrovimo išilgai pakuotės storio eilės.

Naudojami trijų, keturių ar daugiau sruogų kietikliai.
Trijų tarpusavyje statmenų gijų struktūra turi didžiausią pritaikymą. Stiprintuvai gali būti išdėstyti ašine, radialine ir apskritimo kryptimis.

Trimatės medžiagos gali būti bet kokio storio blokų, cilindrų pavidalu. Tūriniai audiniai padidinti lupimo stiprumą ir atsparumą šlyčiai, palyginti su sluoksniuotu. Keturių grandžių sistema sukonstruota išplečiant kietiklį išilgai kubo įstrižainių. Keturių sruogų struktūra yra pusiausvyra, padidino šlyties standumą pagrindinėse plokštumose.
Tačiau sukurti keturių krypčių medžiagas yra sunkiau nei trijų krypčių medžiagas.

3. Kompozitinių medžiagų klasifikacija.

3.1. Pluoštinės kompozicinės medžiagos.

Dažnai kompozicinė medžiaga yra sluoksniuota struktūra, kurioje kiekvienas sluoksnis yra sustiprintas didelis skaičius lygiagrečiai ištisiniai pluoštai. Kiekvienas sluoksnis taip pat gali būti sutvirtintas ištisiniais pluoštais, įaustais į audinį, kurio plotis ir ilgis atitinka galutinę medžiagą. Dažnai pluoštai yra supinti į trimates struktūras.

Kompozitinės medžiagos skiriasi nuo įprastų lydinių didesnėmis ribinio tempimo stiprio ir ištvermės ribos vertėmis (50–10%), tamprumo moduliu, standumo koeficientu ir mažesniu polinkiu į įtrūkimus. Kompozitinių medžiagų naudojimas padidina konstrukcijos tvirtumą ir sumažina metalo sąnaudas.

Kompozitinių (pluoštinių) medžiagų stiprumą lemia pluoštų savybės; matrica daugiausia turėtų perskirstyti įtempius tarp armuojančių elementų. Todėl pluošto stiprumas ir tamprumo modulis turėtų būti žymiai didesnis nei matricos stiprumo ir tamprumo modulis.
Standūs armuojantys pluoštai sugeria įtempius, atsirandančius kompozicijoje apkrovos metu, suteikia jai tvirtumo ir standumo pluošto orientacijos kryptimi.

Aliuminio, magnio ir jų lydinių stiprinimui naudojamas boras, taip pat pluoštai iš ugniai atsparių junginių (karbidų, nitridų, boridų ir oksidų), kurie pasižymi dideliu stiprumu ir tamprumo moduliu. Didelio stiprumo plieninės vielos dažnai naudojamos kaip pluoštas.

Titano ir jo lydinių sutvirtinimui naudojama molibdeno viela, safyro pluoštai, silicio karbidas ir titano boridas.

Nikelio lydinių atsparumas karščiui padidinamas juos sutvirtinus volframo arba molibdeno viela. Metalo pluoštai taip pat naudojami tais atvejais, kai reikalingas didelis šilumos ir elektros laidumas. Perspektyvūs didelio stiprumo ir didelio modulio pluoštinių kompozitinių medžiagų kietikliai yra aliuminio oksido ir nitrido ūsai, silicio karbidas ir nitridas, boro karbidas ir kt.

Kompozitinės medžiagos metalo pagrindu pasižymi dideliu stiprumu ir atsparumu karščiui, tuo pat metu yra mažai plastikinės. Tačiau pluoštai kompozituose sumažina matricoje atsiradusių plyšių plitimo greitį, o staigus trapus lūžis beveik visiškai išnyksta. Išskirtinis bruožas pluoštinės vienaašės kompozicinės medžiagos yra anizotropijos mechaninės savybės išilgai ir skersai pluoštų ir mažas jautrumas įtempių koncentratoriams.

Į pluoštinių kompozitinių medžiagų savybių anizotropiją atsižvelgiama projektuojant dalis, siekiant optimizuoti savybes, suderinant atsparumo lauką su įtempių laukais.

Aliuminio, magnio ir titano lydinių sutvirtinimas ištisiniais ugniai atspariais boro, silicio karbido, titano doborido ir aliuminio oksido pluoštais žymiai padidina atsparumą karščiui. Kompozitinių medžiagų ypatybė yra mažas minkštėjimo greitis, kylant temperatūrai.

Pagrindinis kompozitinių medžiagų su vienmačiu ir dvimačiu armatūra trūkumas yra mažas atsparumas tarpsluoksnių šlyčiai ir skersiniam lūžimui. Medžiagoms su tūrine armatūra tai atimta.

3.2. Dispersiją sustiprintos kompozicinės medžiagos.

Skirtingai nuo pluoštinių kompozitinių medžiagų, dispersijos būdu sukietintose kompozicinėse medžiagose matrica yra pagrindinis elementas, pernešantis apkrovą, o išsklaidytos dalelės slopina dislokacijų judėjimą joje.
Didelis stiprumas pasiekiamas, kai dalelių dydis yra 10–500 nm, o vidutinis atstumas tarp jų yra 100–500 nm ir vienodas jų pasiskirstymas matricoje.
Stiprumas ir atsparumas karščiui, priklausomai nuo stiprinimo fazių tūrinio kiekio, nepaklūsta adityvumo dėsniui. Optimalus antrosios fazės kiekis skirtingiems metalams yra nevienodas, bet dažniausiai neviršija 5-10 t. %.

Stabilių ugniai atsparių junginių (torio, hafnio, itrio oksidų, kompleksinių oksidų ir retųjų žemių metalų junginių), kurie netirpsta metalo matricoje, naudojimas kaip sustiprinimo fazes leidžia išlaikyti aukštą medžiagos stiprumą iki 0,9-0,95 T. Šiuo atžvilgiu tokios medžiagos dažnai naudojamos kaip karščiui atsparios medžiagos. Dispersijos būdu sukietintas kompozitines medžiagas galima gauti iš daugumos technologijoje naudojamų metalų ir lydinių.

Plačiausiai naudojami lydiniai aliuminio pagrindu – SAP (sukepinto aliuminio milteliai).

Šių medžiagų tankis yra lygus aliuminio tankiui, jos nenusileidžia jam atsparumu korozijai ir netgi gali pakeisti titaną ir korozijai atsparų plieną, kai dirbama 250-500 °C temperatūroje. Ilgalaikiu stiprumu jie pranašesni už kaltinius aliuminio lydinius. Ilgalaikis SAP-1 ir SAP-2 lydinių stiprumas 500 ° C temperatūroje yra 45-55 MPa.

Nikelio dispersija sukietintos medžiagos turi didelių perspektyvų.
Nikelio lydiniai su 2-3 t. % torio dioksido arba hafnio dioksido. Šių lydinių matrica dažniausiai yra kietas Ni + 20% Cr, Ni + 15% Mo, Ni + 20% Cr ir Mo tirpalas. Plačiai naudojami lydiniai VDU-1 (nikelis sustiprintas torio dioksidu), VDU-2 (nikelis sustiprintas hafnio dioksidu) ir VD-3 (Ni + 20% Cr matrica, sustiprinta torio oksidu). Šie lydiniai pasižymi dideliu atsparumu karščiui. Dispersijos būdu sukietintos kompozitinės medžiagos, taip pat pluoštinės, yra atsparios minkštėjimui didėjant temperatūrai ir laikymo tam tikroje temperatūroje trukmei.

3.3. Stiklo pluoštas.

Stiklo pluoštas yra kompozicija, sudaryta iš sintetinės dervos kaip rišiklio ir stiklo pluošto užpildo. Ištisinis arba trumpas stiklo pluoštas naudojamas kaip užpildas. Stiklo pluošto stiprumas smarkiai padidėja mažėjant jo skersmeniui (dėl nehomogeniškumo ir įtrūkimų, atsirandančių storose atkarpose). Stiklo pluošto savybės taip pat priklauso nuo šarmų kiekio jo sudėtyje; geriausias charakteristikas aliuminio borosilikato kompozicijos stiklinėse be šarmų.

Neorientuotame stiklo pluošte kaip užpildas yra trumpo pluošto. Tai leidžia metalinėmis detalėmis presuoti sudėtingų formų dalis. Medžiagos izotopinės stiprumo charakteristikos yra daug didesnės nei preso miltelių ir netgi pluoštų. Šios medžiagos atstovai yra stiklo pluoštas AG-4V, taip pat DSV (dozuotas stiklo pluoštas), iš kurių gaminamos galingos elektros detalės, mechaninės inžinerijos dalys (ritės, siurblių sandarikliai ir kt.). Kai kaip rišiklis naudojami nesočiųjų poliesterių, gaunami PSK premiksai (tešlos pavidalo) ir AP bei PPM prepregai (stiklo kilimėlio pagrindu). Prepregai gali būti naudojami didelių gabaritų paprastų formų gaminiams (automobilių kėbulams, valtims, instrumentų dėklai ir kt.).

Orientuotas stiklo pluoštas turi užpildą ilgų pluoštų pavidalu, išdėstytų orientuotomis atskiromis sruogomis ir kruopščiai surištą su rišikliu. Tai suteikia stiklo pluoštui didesnį stiprumą.

Stiklo pluoštas gali veikti nuo -60 iki 200 ° C temperatūroje, taip pat viduje atogrąžų sąlygomis, atlaiko dideles inercines perkrovas.
Senstant dvejus metus, senėjimo koeficientas yra K = 0,5-0,7.
Jonizuojanti spinduliuotė mažai veikia jų mechanines ir elektrines savybes. Iš jų gaminamos didelio stiprumo detalės su jungiamosiomis detalėmis ir sriegiais.

3.4. Anglies pluoštas.

Anglies pluoštas (anglies pluoštu sustiprintas plastikas) yra kompozicijos, susidedančios iš polimero rišiklio (matricos) ir anglies pluošto pavidalo kietiklio (anglies pluošto).

Didelė C-C anglies pluošto surišimo energija leidžia jiems išlaikyti tvirtumą labai aukšta temperatūra(neutralioje ir redukcinėje aplinkoje iki 2200 ° C), taip pat žemoje temperatūroje. Pluošto paviršius apsaugotas nuo oksidacijos. apsauginės dangos(pirolitinis). Skirtingai nuo stiklo pluošto, anglies pluoštą rišiklis silpnai drėkina
(maža paviršiaus energija), todėl jie yra išgraviruoti. Tai padidina anglies pluoštų aktyvavimo laipsnį, atsižvelgiant į karboksilo grupės kiekį jų paviršiuje. CFRP tarpsluoksnio šlyties stipris padidėja 1,6-2,5 karto. Naudojamas gijinių TiO, AlN ir SiN kristalų plakimas, dėl kurio tarpsluoksnio kietumas padidėja 2 kartus, o stiprumas – 2,8 karto. Naudojamos erdviškai sustiprintos konstrukcijos.

Rišikliai yra sintetiniai polimerai (polimerinis anglies pluoštas); sintetiniai polimerai, kuriems taikoma pirolizė (karbonizuotas anglies pluoštas); pirolitinė anglis (pirokarboninis anglies pluoštas).

Epoksifenolinis anglies pluoštas KMU-1L, sutvirtintas angline juosta, ir KMU-1u ant lyno, išklotas ūsų kristalais, gali ilgai veikti iki 200 °C temperatūroje.

Karbopluoštai KMU-3 ir KMU-2l gaunami ant epoksianilino-formaldehido rišiklio, juos galima eksploatuoti iki 100°C temperatūroje, yra technologiškai pažangiausi. Anglies pluoštas KMU-2 ir
KMU-2L poliimido rišiklio pagrindu gali būti naudojamas iki
300°C.

Anglies pluoštai išsiskiria dideliu statistiniu ir dinaminiu atsparumu nuovargiui, išlaiko šią savybę esant normaliai ir labai žemai temperatūrai (didelis pluošto šilumos laidumas neleidžia savaimei įkaisti medžiagai dėl vidinės trinties). Jie yra atsparūs vandeniui ir cheminėms medžiagoms. Po oro poveikio rentgeno spinduliuotė ir E beveik nepakito.

Anglies plastiko šilumos laidumas yra 1,5-2 kartus didesnis nei stiklo pluošto šilumos laidumas. Jie turi šias elektrines savybes: = 0,0024-0,0034 Ohm · cm (išilgai pluoštų); ? = 10 ir tg = 0,001 (esant 10 Hz srovės dažniui).

Karbostiklo pluoštuose kartu su anglies stiklo pluoštu yra sumažinama medžiagos kaina.

3.5. Anglies pluoštai su anglies matrica.

Koksuotos medžiagos gaminamos iš įprastų polimerinių anglies pluoštų, kurie buvo pirolizuoti inertinėje arba redukuojančioje atmosferoje. 800-1500 ° C temperatūroje susidaro karbonizuoti karbonizuoti, 2500-3000 ° C temperatūroje susidaro grafitizuoti anglies pluoštai. Norint gauti pirokarbonines medžiagas, kietiklis išdėstomas gaminio forma ir dedamas į krosnį, į kurią patenka dujinis angliavandenilis (metanas). Tam tikru režimu (temperatūra 1100 ° C ir liekamasis slėgis 2660 Pa) metanas suyra ir susidariusi pirolizinė anglis nusėda ant kietiklio pluoštų, juos surišdama.

Rišiklio pirolizės metu susidaręs koksas turi didelį sukibimo stiprumą su anglies pluoštas... Šiuo atžvilgiu kompozitinė medžiaga turi aukštas mechanines ir abliacines savybes, atsparumą šiluminiam smūgiui.

Anglies pluoštas su KUP-VM tipo anglies matrica pagal stiprumą ir atsparumą smūgiams yra 5-10 kartų didesnis nei specialieji grafitai, kaitinant inertinėje atmosferoje ir vakuume išlaiko stiprumą iki 2200
° С, oksiduojasi ore esant 450 ° С ir reikalauja apsauginės dangos.
Vieno anglies pluošto su anglies matrica trinties koeficientas yra skirtingai didelis (0,35-0,45), o susidėvėjimas yra mažas (stabdymui 0,7-1 mikronas).

3.6. Borovoloknit.

Borovoloknitai yra polimero rišiklio ir kietiklio - boro pluoštų kompozicijos.

Boro pluoštai pasižymi dideliu gniuždymo stipriu, šlyties ir šlyties stipriu, mažu valkšnumu, dideliu kietumu ir elastingumo moduliu, šilumos laidumu ir elektriniu laidumu. Boro pluoštų ląstelių mikrostruktūra užtikrina didelį šlyties stiprumą sąsajoje su matrica.

Be ištisinio boro pluošto, naudojami kompleksiniai borosteklonitai, kuriuose keli lygiagretūs boro pluoštai yra supinti stiklo siūlu, kuris išduoda matmenų stabilumą. Boro pluošto naudojimas technologinis procesas medžiagos gamyba.

Modifikuoti epoksidiniai ir poliimido rišikliai naudojami kaip matricos borovlocknitams gauti. Borovoloknits KMB-1 ir
KMB-1k yra skirti ilgalaikis darbas 200 ° C temperatūroje; KMB-3 ir KMB-3k apdorojimo metu nereikalauja didelio slėgio ir gali veikti ne aukštesnėje kaip 100 ° С temperatūroje; KMB-2k yra efektyvus esant 300 ° С.

Borovoloknitai pasižymi dideliu atsparumu nuovargiui, yra atsparūs radiacijai, vandeniui, organiniai tirpikliai ir degalai bei tepalai.

3.7. Organiniai pluoštai.

Organiniai pluoštai yra sudėtinės medžiagos, susidedančios iš polimero rišiklio ir sintetinių pluoštų pavidalo sutvirtinančių medžiagų (užpildų). Tokios medžiagos turi mažą svorį, santykinai didelį specifinį stiprumą ir standumą, yra stabilios veikiant kintamoms apkrovoms ir staigiems temperatūros pokyčiams. Sintetinių pluoštų stiprumo praradimas tekstilės apdorojimo metu yra nedidelis; jie mažiau jautrūs pažeidimams.

Organiniams pluoštams kietiklio ir rišiklio linijinio plėtimosi tamprumo modulio ir temperatūros koeficientų vertės yra artimos.
Vyksta rišiklio komponentų difuzija į pluoštą ir cheminė sąveika tarp jų. Medžiagos struktūra be defektų. Poringumas ne didesnis kaip 1-3% (kitose medžiagose 10-20%). Vadinasi, organinių pluoštų mechaninių savybių stabilumas esant staigiam temperatūros kritimui, smūgiams ir ciklinėms apkrovoms. Didelis smūgio stiprumas (400-700 kJ / m2). Šių medžiagų trūkumai yra palyginti mažas stiprumas gniuždant ir didelis valkšnumas (ypač elastiniams pluoštams).

Organiniai pluoštai yra atsparūs agresyvioje aplinkoje ir drėgname atogrąžų klimate; Dielektrinės savybės yra aukštos, o šilumos laidumas yra mažas. Dauguma organinių pluoštų gali veikti ilgą laiką 100-150 ° C temperatūroje, o poliimido rišiklio ir polioksadiazolo pluoštų pagrindu - 200-300 ° C temperatūroje.

Kombinuotose medžiagose kartu su sintetiniais pluoštais naudojami mineraliniai pluoštai (stiklo, anglies pluošto ir boro pluoštas). Tokios medžiagos turi didesnį stiprumą ir standumą.

4. Ekonominis kompozitinių medžiagų naudojimo efektyvumas.

Kompozitinių medžiagų panaudojimo sritys nėra ribojamos. Jie naudojami aviacijoje labai apkrautoms orlaivių dalims (apvalkalams, špagatams, briaunoms, plokštėms ir kt.) ir varikliams (kompresorių mentėms ir turbinoms ir kt.), kosmoso technikoje kaitinamų įrenginių jėgos konstrukcijoms, standžiams, plokštėms. , automobilių pramonėje lengvinti kėbulus, spyruokles, rėmus, kėbulo plokštes, buferius ir kt., kasybos pramonėje (gręžimo įrankiai, kombainų dalys ir kt.), civilinėje inžinerijoje (tiltų tarpatramiai, surenkamieji daugiaaukščių pastatų elementai ir kt.) ir kitose šalies ūkio srityse.

Kompozitinių medžiagų naudojimas suteikia naują kokybinį šuolį didinant variklių, energijos ir transporto įrenginių galią, mažinant mašinų ir prietaisų svorį.

Pusgaminių ir gaminių iš kompozicinių medžiagų gamybos technologija yra gerai išvystyta.

Kompozitinės medžiagos su nemetaline matrica, ty polimeriniai anglies pluoštai, naudojamos laivų ir automobilių statyboje (kėbulas, važiuoklė, sraigtai); iš jų gaminami guoliai, šildymo plokštės, sporto įranga, kompiuterių dalys. Didelio modulio anglies pluoštas naudojamas aviacijos technikos dalių, chemijos pramonės įrangos, rentgeno įrangos ir kt.

Anglies matricos anglies pluoštai pakeičia įvairias grafito rūšis. Jie naudojami šiluminei apsaugai, orlaivių stabdžių diskams, chemiškai atspariai įrangai.

Boro pluošto gaminiai naudojami aviacijos ir kosmoso technikoje (profiliai, plokštės, kompresorių rotoriai ir mentės, sraigtų mentės ir sraigtasparnio transmisijos velenai ir kt.).

Organiniai pluoštai naudojami kaip izoliacinė ir konstrukcinė medžiaga elektros ir radijo pramonėje, aviacijos technologijose ir automobilių pramonėje; iš jų gaminami vamzdžiai, reagentų talpyklos, laivų korpusų dangos ir kt.

Įrangos pirkimo ir pardavimo skelbimus galite peržiūrėti adresu

Galite aptarti polimerų rūšių pranašumus ir jų savybes adresu

Užregistruokite savo įmonę įmonių kataloge