1. Composiet- of composietmaterialen - de materialen van de toekomst.

Nadat de moderne metalen fysica in detail uitlegde de redenen voor hun plasticiteit, kracht en de toename ervan, begon de intensieve systematische ontwikkeling van nieuwe materialen. Dit zal waarschijnlijk al in de denkbare toekomst van het creëren van materialen met duurzaamheid, in vele vermindering van items van zijn normale legeringen vandaag. Tegelijkertijd zal veel aandacht worden besteed aan de reeds bekende mechanismen voor het verhitten van het staal en de veroudering van aluminiumlegeringen, combinaties van deze bekende mechanismen met de formatieprocessen en talrijke mogelijkheden om gecombineerde materialen te creëren. Twee veelbelovende paden open gecombineerde materialen, versterkt door vezels of gedispergeerde vaste deeltjes. Vergrendeling in een anorganisch metaal of organische polymeermatrix introduceerde de mooiste vezels van hoge sterkte gemaakt van glas, koolstof, boor, beryllium, stalen of filamenteuze enkele kristallen. Als gevolg van een dergelijke combinatie wordt de maximale sterkte gecombineerd met een hoge modulus van elasticiteit en een kleine dichtheid. Het is precies dergelijke materialen van de toekomst die composietmaterialen zijn.

Composietmateriaal - structureel (metallisch of niet-metaal) materiaal waarin het versterken van elementen van de injecties van draden, vezels of vlokken meer duurzaam materiaal. Voorbeelden composietmaterialen: Plastic versterkt door boric, koolstof, glasvezels, harnassen of weefsels op basis van hen; Aluminium, versterkt door de draden van staal, beryllium. Het combineren van de volumetrische inhoud van de componenten, het is mogelijk om samengestelde materialen te verkrijgen met droogbaarheid van sterkte, hittebestendigheid, modulus van elasticiteit, schurende weerstand, evenals samenstellingen met noodzakelijke magnetische, diëlektrische, radioabsorberende en andere speciale eigenschappen creëren.

2. Soorten composietmaterialen.

2.1. Composietmaterialen met een metalen matrix.

Composietmaterialen of composietmaterialen bestaan \u200b\u200buit een metalen matrix (vaker al, mg, ni en hun legeringen), gehard met hoge sterkte vezels (vezelige materialen) of fijn gedispergeerde vuurvaste deeltjes die niet voornamelijk metaal oplossen (gedispergeerd geharde materialen) . De metalen matrix bindt de vezels (gedispergeerde deeltjes) in één geheel getal. Vezel (gedispergeerde deeltjes) plus een bos (matrix), die een of andere compositie vormen, ontving een naamcomposietmaterialen.

2.2. Composietmaterialen met niet-metalen matrix.

Composietmaterialen met een niet-metalen matrix zijn op grote schaal gebruikt. Polymeer, koolstof- en keramische materialen worden gebruikt als niet-metalen matrices. Van polymeermatrices, epoxy, fenoloformaldehyde en polyamide werden de grootste propagatie verkregen.
Kolenmatrices zijn opgerolde of pyro-koolstof worden verkregen uit synthetische polymeren onderworpen aan pyrolyse. De matrix bindt de compositie, waardoor haar EFORM. Referenties zijn vezels: glas, koolstof, boor, organisch, gebaseerd op filamenteuze kristallen (oxiden, carbiden, borides, nitriden en anderen), evenals metaal (draad) met hoge sterkte en stijfheid.

De eigenschappen van composietmaterialen zijn afhankelijk van de samenstelling van de componenten, hun combinaties, de kwantitatieve relatie en kracht van de relatie tussen hen.
Versterkingsmaterialen kunnen in de vorm van vezels, harnassen, threads, tapes, meerlagige stoffen zijn.

De inhoud van de voltooiing in georiënteerde materialen is 60-80. %, in niet-georiënteerd (met discrete vezels en filamenteuze kristallen) - 20-30 over. %. Hoe hoger de sterkte en module van de elasticiteit van de vezels, hoe hoger de sterkte en stijfheid van het composietmateriaal. De eigenschappen van de matrix bepalen de sterkte van de samenstelling bij het verschuiven en compressie en weerstand tegen vermoeidheidsvernietiging.

Volgens de vorm van de consistente, composietmaterialen classificeren de preoccupids, koolstofvezel met koolstofvezels, de Borough-Fiber of Iorgano-Fiber.

In gelaagde vezelmaterialen worden de draden, tapes geïmpregneerd met het bindmiddel, parallel aan elkaar gelegd in het legvlak. Platte gruit in de platen. Eigenschappen worden anisotropisch verkregen. Voor de werkmachine in het product is het belangrijk om rekening te houden met de richting van bestaande belastingen. We kunnen materialen maken, zowel met isotrope als met anisotrope eigenschappen.
Kan vezels leggen onder verschillende hoeken, Variatie van de eigenschappen van composietmaterialen. Uit de volgorde van het leggen van lagen in de dikte van het pakket, zijn buigbare en draaiende stijfheid van het materiaal afhankelijk.

Is van toepassing het leggen van harden van drie, vier of meer draden.
Het grootste gebruik heeft een structuur van drie onderling loodrechte garens. Versterkers kunnen zich in axiale, radiale en omtreksrichtingen bevinden.

Driedimensionale materialen kunnen elke dikte zijn in de vorm van blokken, cilinders. Volumetrische weefsels verhogen de sterkte aan de scheiding en weerstand wordt vergeleken met de gelaagde. Het systeem van vier threads is gebaseerd op de ontbinding van de verharding van de Cuba-diagonalen. De structuur van vier filamenten is evenwicht, heeft de stijfheid gestegen tijdens de verschuiving in de hoofdvliegtuigen.
Het creëren van vier gerichte materialen is echter ingewikkelder dan drie gericht.

3. Classificatie van composietmaterialen.

3.1. Vezelachtige composietmaterialen.

Vaak is het composietmateriaal een gelaagde structuur waarin elke laag versterkt groot nummer Parallelle continue vezels. Elke laag kan ook worden versterkt door continue vezels geweven in de stof, die de oorspronkelijke vorm is, in de breedte en lengte van het overeenkomstige eindmateriaal. Vaak worden de vezels gemorst in driedimensionale structuren.

Samengestelde materialen verschillen van conventionele legeringen met hogere tijdweerstand en uithoudingsvermogen (met 50-10%), de modulus van elasticiteit, stijfheidscoëfficiënt en een verminderde neiging om te kraken. Het gebruik van composietmaterialen verhoogt de stijfheid van de structuur terwijl het metaalverbruik wordt verminderd.

De sterkte van composiet (vezelige) materialen wordt bepaald door de eigenschappen van de vezels; De matrix moet in principe de spanningen tussen de versterkende elementen herverdist. Daarom is de sterkte en module van elasticiteit van de vezel veel meer dan de sterkte en module van de elasticiteit van de matrix.
Stijve versterkende vezels waarnemen de spanningen die in de samenstelling ontstaan \u200b\u200btijdens het laden, geven het kracht en stijfheid in de richting van vezeloriëntatie.

Voor het verhitten van aluminium, magnesium en hun legeringen, borium, evenals vezels gemaakt van vuurvaste verbindingen (carbiden, nitriden, borides en oxiden) met hoge sterkte en modulo-bonen. Gebruik vaak met hoge sterkte staaldraad als vezel.

Voor de versterking van titanium en zijn legeringen worden molybdeendraad, saffiervezel, siliciumcarbide en Borid Titan gebruikt.

Een toename van de hittebestendigheid van nikkellegeringen wordt bereikt door de versterking van hun wolfraam of molybdeendraad. Metalen vezels worden gebruikt in gevallen waarin hoge thermische geleidbaarheid en elektrische geleidbaarheid vereist zijn. Perspectief Consulting Harstorsors voor hoge sterkte en oxide vezelachtige composietmaterialen zijn filamenteuze kristallen van oxide en aluminium nitride, carbide en siliciumnitride, carbidebid, etc.

Composietmaterialen op een metalen basis hebben een hoge urgentie en warmdicht, tegelijkertijd zijn ze klein. De vezels in composietmaterialen verminderen echter de snelheid van voortplanting van scheuren die in de matrix komen en verdwijnt bijna volledig fragiele vernietiging. Een onderscheidende functie Fibreuze uniaxiale composietmaterialen zijn de anisotropie van de mechanische eigenschappen langs en over de vezels en de lage gevoeligheid van de spanning Kkoncentrators.

De anisotropie van de eigenschappen van fibreuze composietmaterialen wordt in aanmerking genomen bij het ontwerpen van onderdelen om eigenschappen te optimaliseren door het weerstandsveld te coördineren met spanningsvelden.

Versterking van aluminium, magnesium- en titaniumlegeringen door continue vuurvaste vezels van boor, siliciumcarbide, titanium Dobrad en aluminiumoxide verhogen de hittebestendigheid aanzienlijk. Een kenmerk van composietmaterialen is de lage snelheid van verzachting in de tijd met een toename van de temperatuur.

Het belangrijkste nadeel van composietmaterialen met een en tweedimensionale versterking is de lage weerstand tegen de tussenlaagverschuiving en transversale klif. Dit wordt verstoken van materialen met bulkversterking.

3.2. Disperse-geharde composietmaterialen.

In tegenstelling tot vezelachtige composietmaterialen in gedispergeerde harden composietmaterialen, is de matrix het hoofdelement dat de belasting draagt, en de gedispergeerde deeltjes remmen de dislocaties erin.
Hoge sterkte wordt bereikt met een deeltjesgrootte van 10-500 nm met een gemiddelde afstand tussen hen 100-500 nm en de uniforme verdeling van hen in de matrix.
Sterkte en hittebestendigheid Afhankelijk van het volume-gehalte van de versterkingsfasen gehoorzamen niet de wet van additiviteit. De optimale inhoud van de tweede fase voor verschillende metalen is niet hetzelfde, maar is meestal niet groter dan 5-10 vol. %.

Het gebruik van stabiele vuurvaste verbindingen als de verhardingsfasen (thoriumoxiden, hafnium, yttria, complexe verbindingen van oxiden van desiccalencommunelige metalen), die in het matrixmetaal ontbleeven, maximaliseren van de hoge sterkte van het materiaal tot 0,9-0,95 ton. In verband met deze materialen, vaker gebruikt als hittebestendig. Dispersed-verhardende complexe materialen kunnen worden verkregen op basis van de meeste metalen en legeringen die in de techniek worden gebruikt.

Aluminium-gebaseerde legeringen worden het meest gebruikt - SAP (gesinterd aluminiumpoeder).

De dichtheid van deze materialen is gelijk aan de dichtheid van aluminium, ze zijn niet inferieur aan het in de fusieweerstand en kunnen zelfs titanium en corrosiebestendig vervangen bij gebruik in het temperatuurbereik van 250-500 ° C. Voor langetermijnsterkte overtreffen ze vervormbare aluminiumlegeringen. Lange sterkte voor SAP-1 en SAP-2 -legeringen bij 500 ° C is 45-55 MPa.

Grote vooruitzichten voor nikkelverdieping-geharde materialen.
De hoogste hittebestendigheid heeft legeringen op basis van nikkel van 2-3 over. % Thorium of Hafnium Twooxide. De matrix van deze legeringen is meestal solide NI + 20% CR, NI + 15% MO, NI + 20% CR en MO. Het wijdverbreide gebruik van de legeringen van de BD-1 (nikkel, versterkt door Toriya-dioxide), BLOV-2 (nikkel, versterkt Hafnesiumdioxide) en VD-3 (matrix NI + 20% CR, versterkt toriumoxide). Deze legeringen hebben een hoge hittebestendigheid. Gedispergeerde geharde composietmaterialen, evenals vezelig, rekken voor het verzachten met toenemende temperatuur en duur bij deze temperatuur.

3.3. Glasvezel.

Glasvezel is een samenstelling die bestaat uit een synthetische hars, die een bindmiddel en glasvezelvuller is. In de Qualitarizer wordt continue of korte glasvezel gebruikt. De sterkte van glasvezel neemt sterk toe met een afname van de diameter (als gevolg van inhomogeniteiten en scheuren die in dikke secties ontstaan). De eigenschappen van glasvezel zijn afhankelijk van de inhoud in de samenstelling van alkali; Beste indicatoren voor premisse glazen aluminumoborosilicatrose.

Onbedoelde glasvezel bevat korte vezels als vulmiddel. Hiermee kunt u op de details drukken complexe vorm, zure roomversterking. Het materiaal wordt verkregen met isotopische sterkte-kenmerken, veel hoger dan die van perspoeders en dampolochetten. Vertegenwoordigers van een dergelijk materiaal zijn glasvezel AG-4B, evenals DSV (meting glasvezel), die worden gebruikt om elektrische elektrische onderdelen, delen van werktuigbouwkundige (spoelen, pompafdichtingen, enz.) Te bereiden. Bij gebruik in hoogwaardige onvoorziene polyesters worden PSK-premixes (pasta's) en prepregs AP en PPM (op basis van een glazen mat) verkregen. Prepregs kunnen worden gebruikt voor grote producten. eenvoudige vormen (Lichaam van auto's, boten, corppepribers, enz.).

Georiënteerde glasvezel hebben een vulmiddel in de vorm van lange vezels, gelegen georiënteerd met afzonderlijke strengen en grondig nauwkeurige bindmiddelen. Dit biedt een hogere fiberglassterkte.

Glasvezel kan werken bij temperaturen van -60 tot 200 ° C, die in tropische omstandigheden aanvallen, bestand tegen grote traagheidsoverbelasting.
Bij veroudering gedurende twee jaar, de verouderingscoëfficiënt K \u003d 0,5-0,7.
Ioniserende straling weinig invloed op hun mechanische en elektrische eigenschappen. Hiervan zijn de onderdelen gemaakt van hoge sterkte, met versterking en houtsnijwerk.

3.4. Carbolochets.

Karbovolocrokes (crawlests) zijn samenstellingen bestaande uit een polymeerbindmiddel (matrix) en hardingsies in de geraspte vezels (Carbovolocone).

Hoge energie c-S-verbinding Koolstofvezels stelt hen in staat kracht te handhaven bij zeer hoge temperaturen (in neutrale en restauraties tot 2200 ° C), evenals lage temperaturen. Van de oxidatie van het oppervlak van de vezel wordt beschermd door beschermende coatings (pyrolytisch). In tegenstelling tot glasvezels is de carbovoche slecht bevochtigd door het bindmiddel
(Energie met lage oppervlak), dus worden ze onderworpen aan etsen. Tegelijkertijd neemt de mate van activering van koolstofvezels op het onderhoud van de carboxgroep op hun oppervlak toe. Interlayer-sterkte in de verschuiving van koolstof ontslagen met 1,6-2,5 keer. Bezoekt, zoals TIO, ALN en SIN-kristallen worden gebruikt, wat een toename geeft aan de stijfheid van 2 keer en sterkte 2,8 keer. Ruimtelijke versterkte structuren zijn van toepassing.

Bindmiddelen zijn synthetische polymeren (polymeer koolhydraatstralen); Synthetische polymeren onderworpen aan pyrolyse (gekozen koolbundels); Pyrolytische koolstof (Pyro-carbon carb rubber).

Epoxyfenolische KMU-1L-1L-carb-wrijft, versterkt koolstofhoudend en KMU-1U op het harnas naar het harnas visgaat door filamenteuze kristallen kunnen voor een lange tijd werken bij temperaturen tot 200 ° C.

KMU-3- en CMU-2L-koolstofbanken worden verkregen door het neopoxyanilino-formaldehyde-bindmiddel, ze kunnen worden bediend door pepperatuur tot 100 ° C, zij zijn het meest technologisch. Kmu-2 carbovoloknitis en
CMU 2L op basis van het polyimide-bindmiddel kan bij temperaturen worden gebruikt
300 ° C.

CarboVolocrokes worden onderscheiden door een hoge statistische en dynamisch weerstand van vermoeidheid, behouden deze eigenschap bij normale en goedgemaakte temperatuur (hoge thermische geleidbaarheid van de vezel voorkomen materiaal aan het materiaal van de interne wrijving). Ze zijn water en scheikunde. Na blootstelling aan de lucht van röntgenstraling en de Epochti veranderen niet.

De thermische geleidbaarheid van koolstofbrandstof is 1,5-2 keer hoger, de kapel van glasvezel. Ze hebben de volgende elektriciteit: \u003d 0,0024-0.0034 ohm · cm (langs de vezels); ? \u003d 10 en TG \u003d 0,001 (bij een huidige frequentie van 10 Hz).

Carboostech-glasvezel bevat samen met kolenglasvezel, die het mengsel vermindert.

3.5. Carb rubber met koolstofmatrix.

Gecodende materialen worden verkregen uit conventionele polymerarbvoclasten die aan pyrolyse zijn onderworpen in een inert of restauratief binnenshuis. Bij een temperatuur van 800-1500 ° C wordt gecarboniseerd, op 2500-3000 ° C getroffen koolbundels gevormd. Om pyroparbon-materialen te verkrijgen, wordt de complementar aangelegd op de vorm van het product en wordt in de oven geplaatst, waarin de gasvormige koolwaterstof wordt gepasseerd (methaan). Wanneer vastbesloten (1100 ° C en de resterende druk van 2660 PA), worden methaan en de vormingspyrolytische koolstof op de vezels afgezet, waarbij ze ze associëren.

De bindmiddelcokes gevormd in de pyrolyse heeft hoge sterke punten met koolstofvezel. In verband hiermee wordt de composiet gemarkeerd door hoge mechanische en ablatieve eigenschappen, de weerstand van een tactische impact.

Karbovoloknit met een koolstofmatrix van het type coup-VM-waarden van de klep- en schokviscositeit 5-10 keer overschrijdt speciale grafieken; wanneer verwarmd in een inerte atmosfeer en vacuüm, behoudt het de kracht tot 2200
° С, in de lucht wordt geoxideerd bij 450 ° C en vereist een beschermende coating.
De wrijvingscoëfficiënt van een koolstofvezel met een koolstofmatrix op een andere (0,35-0.45), en de slijtage is klein (0,7-1 μm voor handel).

3.6. Borovolokniti.

Borovoloknitis zijn composities van polymeerbinden en harder - boriumvezels.

Borovoloknitis wordt gekenmerkt door een hoge druksterkte, snijverschuiving, lage engerd, hoge hardheid en modulus van elasticiteit, thermische geleidbaarheid en elektrische geleidbaarheid. De cellulaire microstructuur van Boricolocon biedt hoge sterkte bij het verschuiven op het gedeelte Interface.

Naast continue Borogo-vezel worden complexe verzamelaars gebruikt, waarbij verschillende parallelle borische vezels worden getrokken door de verkleining van formulerbaarheid. Toepassing van een rol-adjinutie maakt het technologische proces van productiemateriaal.

Als matrices voor de productie van borro-flippers, toegevoegde epoxy- en polyimide-bindmiddelen. Borovolokniti KMB-1 en
KMB-1K zijn ontworpen voor lang werk bij een temperatuur van 200 ° C; KMB-3 en KMB-3K vereisen geen hoge druk tijdens de verwerking en kan in een pepperatuur werken, niet meer dan 100 ° C; KMB-2K is operationeel bij 300 ° C.

Borovoloknitis heeft een hoge weerstanden van vermoeidheid, on-line tot de effecten van straling, water, organische oplosmiddelen en ontvlambare materialen.

3.7. Organisaties.

Orgelboerderijen zijn composietmaterialen bestaande uit polymere bindmiddel en harden (vulstoffen) in vizizintische vezels. Dergelijke materialen hebben een kleine massa, relatief specifieke sterkte en stijfheid, zijn stabiel met de case-geaccumuleerde belastingen en een scherpe verandering van temperatuur. Voor synthetisch spanningsverlies van sterkte in textielverwerking klein; Onimalitatief voor schade.

De waarden van de modulus van de elastische modulus en de temperatuur van de lineaire expansie van de voltooiing en het bindmiddel zijn dichtbij.
De diffusie van componenten van het bindmiddel in vezels en chemische uitdroging tussen hen treedt op. De structuur van het materiaal is niet-defect. Porrodor is niet overwoekerd met 1-3% (in andere materialen van 10-20%). Vandaar de stabiliteit van themeese eigenschappen van organo-vezel met een scherp verschil in temperatuur, de werking van shock- en cyclische belastingen. Hoge schokviscositeit (400-700CH / MI). Het nadeel van deze materialen is relatief lage druksterkten en hoge kruipen (vooral voor elastische vezels).

Organen zijn bestand tegen agressieve omgevingen en in een mochturertopisch klimaat; Diëlektrische eigenschappen zijn hoog en de thermische geleidbaarheid is laag. De meeste organo-vezel kan lang werken om 100-150 ° C te bedienen, en op basis van polyimide-binding en polyoxadiazoolvezels - bij een temperatuur van 200-300 ° C.

In de gecombineerde materialen, samen met synthetische vezels, mineraal (glas, carbovoculair en boronoloculair). Taxiematerialen hebben meer kracht en stijfheid.

4. Economische efficiëntie van de toepassing van composietmaterialen.

De toepassingen van composietmaterialen zijn niet beperkt. Ze zijn op de luchtvaart voor zeer geladen delen van vliegtuigen (bedekking, spars, ribben, panelen, enz.) En motoren (pictogramcompressorbladen, enz.), In ruimtetechnologie voor knooppunten van voedingsstructuren die zijn blootgesteld aan verwarming, voor hardheidselementen, panelen , in de automobielindustrie om lichaam, veren, frames, lichaamspanelen, bumpers, enz., in de mijnindustrie (boorinstrument, detailombines, enz.), in, civiele constructie (Brug overspanningen, elementaire structuren van structuren met hoge hoogte, enz.) En op andere gebieden van de internationale economie.

Het gebruik van composietmaterialen biedt een jasje van nieuwe kwaliteit bij het verhogen van de kracht van motoren, energie en transportinstallaties, waardoor de massa van machines en instrumenten wordt verminderd.

De technologie van het verkrijgen van halffabrikaten en producten uit de compositorale materialen is vrij goed ontwikkeld.

Composietmaterialen met een niet-metalen matrix, en de naam-polymeerkarbalen worden gebruikt in de scheeps- en automobielindustrie (centreermachines, chassis, roewe schroeven); Van hen produceren lagers, verwarmingspanelen, sportuitrusting, delen van de computer. High-Modulovarboloknitis wordt gebruikt voor de vervaardiging van vliegtuigonderdelen, apparatuur voor de chemische industrie, in röntgenapparatuur door de IRD.

Carb-vezel met koolstofmatrix Vervang verschillende typen. Ze worden gebruikt voor thermische bescherming, luchtvaartremschijven, chemisch resistente apparatuur.

Producten gemaakt van boronolzekeringen worden gebruikt in luchtvaart- en ruimtemateriaal (profielen, panelen, rotoren en messen van compressoren, bladen van schroeven ITRANSMISSIE-assen van helikopters, enz.).

OrganOferofits worden gebruikt als een isolerend en samengesteld materiaal in elektrische middelen, vliegtuiguitrusting, automatische uitrusting; Hiervan worden leidingen, tanks voor reagentia, coatings van schepen en andere vervaardigd.

Advertenties voor de aankoop en verkoop van apparatuur kan worden bekeken

Bespreek de voordelen van de stempels van polymeren en hun eigenschappen kunnen aan zijn

Registreer uw bedrijf in Enterprise Catalog

composiet Materiaal Sealal, Composite Material Impex
Samengesteld materiaal (Km), composiet - Kunstmatig gecreëerd inhomogeen vaste materiaal bestaande uit twee of meer componenten met een duidelijke grens van de sectie ertussen. De meeste composieten (met uitzondering van gelaagde) componenten kunnen worden verdeeld in een matrix (of bindmiddel) en de versterkingselementen (of vulstoffen) die erin zijn opgenomen. Bouwcomposieten versterkende elementen verschaffen meestal de nodige mechanische kenmerken van het materiaal (sterkte, stijfheid, enz.) En de matrix biedt gezamenlijk werk versterkende elementen en hun bescherming tegen mechanische schade en een agressieve chemische omgeving.

Het mechanische gedrag van de samenstelling wordt bepaald door de verhouding van de eigenschappen van versterkende elementen en de matrix, evenals de sterkte van de links tussen hen. De kenmerken en eigenschappen van het geproduceerde product zijn afhankelijk van de keuze van de broncomponenten en de technologie van hun combinatie.

Bij het combineren van versterkingselementen en de matrix heeft een samenstelling een reeks eigenschappen die niet alleen weerspiegelt bronkenmerken Zijn componenten, maar ook nieuwe eigenschappen die individuele componenten niet bezitten. De aanwezigheid van de grenzen van de sectie tussen de versterkingselementen en de matrix verhoogt bijvoorbeeld de scheurweerstand van het materiaal, en in samenstellingen, in tegenstelling tot homogene metalen leidt de toename van de statische sterkte tot een afname, maar zoals een regel, om de kenmerken van de viscositeit van vernietiging te vergroten.

Om een \u200b\u200bcompositie te creëren, wordt een verscheidenheid aan versterkende vulstoffen en matrices gebruikt. Het is getinax en textolit ( gelaagde plastic Van papier of weefsel gelijmd met thermohardende lijm), glas en grafitoplast (weefsel of gewonde glas of grafietvezel geïmpregneerd met epoxylijmen), multiplex. Er zijn materialen waarin een dunne vezel van hoge sterkte legeringen worden overspoeld met een aluminiummassa. Bulat is een van de meest oude composietmaterialen. Het is de dunste lagen (soms de draden) van hoog koolstofstaal "gelijmd" met zachte, koolstofarme harde klieren.

Materialen experimenteren met het doel om handiger in productie te creëren, en daarom, en goedkoper materialen. Zelfstructuur kristalstructuren gelijmd in een enkele massa van polymeerlijm (cementen met additieven van in water oplosbare lijmen), samenstellingen van thermoplast met korte versterking van vezels, enzovoort.

• 1 classificatie van composieten
• 2 Voordelen van composietmaterialen
• 3 Nadelen van composietmaterialen
  • 3.1 Hoge kosten
  • 3.2 Anisotrope-eigenschappen
  • 3.3 Lage schokviscositeit
  • 3.4 Hoog specifiek volume
  • 3.5 Hygroscopiciteit
  • 3.6 Toxiciteit
  • 3.7 Lage operationele fabrikant
• 4 toepassingen
  • 4.1 consumptiegoederen
  • 4.2 Sportuitrusting
  • 4.3 Geneeskunde
  • 4.4 Mechanische engineering
    • 4.4.1 Karakteristiek
    • 4.4.2 Specificaties
    • 4.4.3 Met economische voordelen
    • 4.4.4 Technologische toepassingsgebieden
  • 4.5 Aviation en Cosmonautics
  • 4.6 Bewapenings- en militaire uitrusting
• 5 cm ook
• Opmerkingen
• 7 literatuur
• 8 links

Classificatie van composieten

Composieten worden meestal geclassificeerd op type versterkende vulstof:

• fibrous (versterking van component - vezelachtige structuren);
• gelaagd;
• gevulde kunststoffen (versterkende component - deeltjes)
  • bulk (homogeen),
  • skelet (eerste structuren gevuld met bindmiddel).

Ook worden composieten soms geclassificeerd door het materiaal van de matrix:

• composieten met een polymeermatrix,
• composieten met een keramische matrix,
• composieten met een metalen matrix,
• composieten oxide oxide.

Voordelen van composietmaterialen

Het belangrijkste voordeel van KM is dat het materiaal en het ontwerp gelijktijdig is gemaakt. Behalve prepregs die halve afgewerkte producten zijn voor de productie van structuren.

Het is noodzakelijk om te specificeren dat KM worden gemaakt om deze taken uit te voeren, respectievelijk alle mogelijke voordelen kan worden geplaatst, maar het ontwerpen van een nieuwe composiet, een ingenieur van Waines om het de kenmerken van aanzienlijk superieure kenmerken van traditionele materialen in te stellen bij het uitvoeren van dit doel in dit mechanisme, maar inferieur aan hen in andere aspecten. Dit betekent dat de cm niet beter kan zijn traditioneel materiaal In alles, dat wil zeggen, voor elk product, voert de ingenieur alle nodige berekeningen uit en kiest dan alleen het optimum tussen materialen voor de productie.

• hoge specifieke sterkte (sterkte van 3500 MPa)
• hoge stijfheid (modulus van elasticiteit 130 ... 140 - 240 GPA)
• hoge slijtvastheid
• hoge vermoeidheidssterkte
• van km is het mogelijk om dimensionale ontwerpen te maken
• gemak

Bovendien kunnen verschillende klassen van composieten één of meer voordelen hebben. Sommige voordelen kunnen niet tegelijkertijd worden bereikt.

Nadelen van composietmaterialen

Composietmaterialen hebben een voldoende groot aantal gebreken die hun distributie beperken.

Hoge prijs

De hoge kosten van km zijn te wijten aan de hoge wetenschappelijkheid van de productie, de noodzaak om speciale dure apparatuur en grondstoffen toe te passen, en daarom ontwikkelde de industriële productie en de wetenschappelijke basis van het land. Dit is echter alleen waar bij het vervangen van composieten van eenvoudige rollende producten van ferrometalen. Geval van lichtproducten, producten van complexe vorm, corrosiebestendige producten, composieten met hoge sterkte diëlektrische producten blijken gunstig te zijn. Bovendien is de kosten van composietproducten vaak lager dan de analogen van non-ferro metalen of roestvrij staal.

Anisotropy-eigenschappen

Anisotropy is de afhankelijkheid van de eigenschappen van KM van de keuze van meetrichting. De modulus van de elasticiteit van unidirectionele koolstofvezel langs de vezels is bijvoorbeeld 10-15 keer hoger dan in de transversale.

Om te compenseren voor anisotropie, neemt de sterkte factor toe, die het voordeel van km in specifieke sterkte kan opleveren. Zo'n voorbeeld is de ervaring van het gebruik van KM in de vervaardiging van het verticale verenkleed van de MIG-29-jager. Vanwege de anisotropie die door de cm wordt gebruikt, werd het verticale verenkleed ontworpen met een draai-verhouding van een meervoudige superieure standaard in luchtvaartcoëfficiënt 1.5, die uiteindelijk leidde tot het feit dat het samengestelde verticale verenkleed van de MIG-29 gelijk was aan het gewicht van Het klassieke verticale verenkleed gemaakt van duralumin.

In veel gevallen is de anisotropie van eigenschappen nuttig. Buizen die werken met interne druk zijn bijvoorbeeld tweemaal de grote spanspanningen in de omtreksrichting in vergelijking met de axiale. Bijgevolg mag de buis niet in alle richtingen gelijk zijn. Het geval van composieten Deze voorwaarde is gemakkelijk te waarborgen, door de versterking in de omtreksrichting te hebben verdubbeld in vergelijking met de axiale.

Lage schokviscositeit

Lage schokviscositeit is ook de reden voor de noodzaak om de kracht van kracht te verhogen. Bovendien veroorzaakt een laag schokviscositeit een hoge schade aan producten van km, de hoge waarschijnlijkheid van het optreden van verborgen gebreken, die alleen kan worden gedetecteerd door gereedschapsmethoden van controle.

Hoog specifiek volume

Hoog specifiek volume is een significant nadeel bij het aanbrengen van km in gebieden met stijve beperkingen op bezette volume. Dit is bijvoorbeeld van toepassing op het gebied van supersonische luchtvaart, waarbij zelfs een kleine toename van het volume van het vliegtuig leidt tot een aanzienlijke toename van golferodynamische weerstand.

Gigroscopisch

Composietmaterialen zijn hygroscopisch, dat wil zeggen, hebben de neiging om vocht te absorberen, wat te wijten is aan de afwikkeling van de interne structuur van de cm. Met langdurige bediening en meervoudige temperatuur in 0 Celsius, dringt water de structuur van de cm binnen, vernietigt het product van de cm van binnenuit (het effect van de natuur is vergelijkbaar met de vernietiging wegwegen In het buitenseizoen). In eerlijkheid moet worden opgemerkt dat het gespecificeerde nadeel verwijst naar de composieten van de eerste generaties die niet voldoende effectieve hechting van het bindmiddel met de vulmiddel hebben, evenals de grote hoeveelheid grot in de communicatieve matrix. Moderne typen Composieten met hoge hechtingbinding aan de vulstof (bereikt door het gebruik van speciale grommers) verkregen door werkwijzen voor vacuümvormen met een minimale hoeveelheid restgasholten van dit nadeel, waardoor het mogelijk is om samengestelde schepen te bouwen, samengestelde versterking en composietsteunen voor composiet en composiet. van luchtlijnen.

Niettemin kan KM andere vloeistoffen opnemen met een hoog penetrerend vermogen, bijvoorbeeld luchtvaartkerosine of andere aardolieproducten.

Toxiciteit

Bij het werken KM, kunnen er paren zijn die vaak giftig zijn. Als de CM producten maakt die zich in de nabijheid van de mens bevinden (een dergelijk voorbeeld kan dienen als een samengestelde romp van de Boeing 787 Dreamliner-vliegtuigen), dan zijn aanvullende studies van de impact van KM-componenten per persoon vereist voor goedkeuring in de fabricage van km materialen.

Lage operationele fabrikant

Composietmaterialen kunnen lage operationele fabrikant, een laag onderhoudbaarheid en hoge kosten van operatie. Dit komt door de noodzaak om speciale tijdrovende methoden toe te passen (en soms handenarbeid), Speciale hulpmiddelen voor het verfijnen en repareren van objecten van km. Vaak zijn producten van KM over het algemeen niet onderworpen aan een verfijning en reparatie.

Gebruiksgebieden

Goede consumptie-goederen

• Versterkte beton - een van de oudste en eenvoudigste composietmaterialen
• Hengels van glasvezel en koolstofvezel
• Boten van glasvezel
• Autobanden
• Metaalcomposites

Sportuitrusting

De composieten werden betrouwbaar geregeld in sport: voor hoge prestaties, zijn hoge sterkte en een laag gewicht nodig, en de prijs speelt geen speciale rol.

• Fietsen
• Apparatuur voor skiën - sticks en ski's
• Hockeysticks en skates
• Kajaks, kanoën en toejuicht aan hen
• Details van raceauto en motorfietslichamen
• Helmen

Geneesmiddel

Materiaal voor tandheelkundige afdichtingen. De plastic matrix dient voor een goede vulstof, de vulstof van glasdeeltjes verhoogt de slijtvastheid.

Machinebouw

In werktuigbouwkunde worden composietmaterialen veel gebruikt om te creëren beschermende coatings op wrijvingsoppervlakkenEvenals voor de vervaardiging van verschillende delen van interne verbrandingsmotoren (zuigers, verbindingsstangen).

Karakteristiek

De technologie wordt gebruikt om op oppervlakken in wrijvingsstappen staal-rubberen extra beschermende coatings te vormen. Toepassing van de technologie stelt u in staat om de werkcyclus van afdichtingen en assen te verhogen industrieel materiaalwerken in aquatische omgeving.

Composietmaterialen bestaan \u200b\u200buit verschillende functioneel uitstekende materialen. De basis van anorganische materialen is gewijzigd door verschillende additieven van magnesium, ijzer, aluminium silicaten. Fase-overgangen in deze materialen komen voor op voldoende hoge lokale belastingen dicht bij de sterkte van het metaal. Tegelijkertijd wordt een metaal-keramische laag met een hoge sterkte in de hoge lokale belastingszone op het oppervlak gevormd, zodat het mogelijk is om de structuur van het metalen oppervlak te veranderen.

Polymeermaterialen op basis van polytetrafluorethyleen worden gewijzigd door ultra-gedispergeerde diamantmografische poeders verkregen uit explosieve materialen, evenals ultrafijne poeders van zachte metalen. Plasticizing Het materiaal wordt uitgevoerd met relatief laag (minder dan 300 ° C) temperaturen.

Metallo-organische materialen afgeleid van natuurlijke vetzuren bevatten een aanzienlijke hoeveelheid zuurfunctionele groepen. Hierdoor kan de interactie met oppervlakte-metaalatomen in de restmodus worden uitgevoerd. Frictie-energie versnelt het proces en stimuleert het uiterlijk van transversale slagen.

Specificaties

De beschermende coating, afhankelijk van de samenstelling van het composietmateriaal, kan worden gekenmerkt door de volgende eigenschappen:

• dikte tot 100 μm;
• klasse van reinheid van het schachtoppervlak (tot 9);
• hebben poriën met afmetingen van 1 - 3 micron;
• wrijvingscoëfficiënt tot 0,01;
• hoge hechting aan metaal en rubberoppervlak.

Technische en economische voordelen

• Een metaal-keramische laag met een hoge sterkte in de hoge lokale belastingszone wordt op het oppervlak gevormd;
• De laag wordt gegenereerd op het oppervlak van polytetrafluorethyleen, heeft een lage wrijvingscoëfficiënt en lage weerstand tegen schurend slijtage;
• Metallo-organische coatings zijn zacht, hebben een kleine wrijvingscoëfficiënt, een poreus oppervlak, de dikte van de extra laag is de microneenheden.

Toepassingsgebieden van technologie

• toepassing op het werkoppervlak van de afdichtingen om wrijving te verminderen en een scheidingslaag te creëren, met uitzondering van het plakken van rubber op de schacht tijdens rust.
• high-speed interne verbrandingsmotoren voor auto's en vliegtuigen.

Aviation en Cosmonautics

In luchtvaart en astronautiek sinds de jaren zestig is er een dringende behoefte aan de vervaardiging van duurzame, longen en slijtvaste structuren. Composietmaterialen worden gebruikt voor de vervaardiging van voedingsstructuren vliegtuig, Kunstmatige satellieten, warmte-isolerende coatings van shuttles, kosmische sondes. Steeds vaker worden de composieten gebruikt om het trimmen van lucht- en ruimtevaartuig en de meest geladen vermogenselementen te maken.

Bewapenings- en militaire uitrusting

Vanwege de kenmerken (kracht en lichtheid), van toepassing in militair werk voor de productie verschillende soorten schild

• bulfurgeons (zie ook Kevlar)
• schild

Vóór IV. Bc e. Op grote schaal gebruikt in de samenstelling van uien als wapens.

zie ook

• Composiet fittingen
• Hybride materiaal

Opmerkingen

1. J. Lyubin. 1.2 Voorwaarden en definities // Composiet Referentieboek: 2-KN \u003d handboek van composieten. - M.: Mechanische engineering, 1988. - T. 1. - 448 p. - ISBN 5-217-00225-5.

Literatuur

• Kerber M. L., polymeer composietmaterialen. Structuur. Eigendommen. Technologieën. - SPB.: Beroep, 2008. - 560 p.
• Vasilyev V.V., mechanica van constructies van composietmaterialen. - M.: Mechanische engineering, 1988. - 272 p.
• Karpinos D. M., composietmaterialen. Directory. - Kiev, Naukova Dumka

Koppelingen

• Magazine Mechanic Composite Materials and Designs
• "Composieten van Naukograd" Televisie
• "Black Wing Technology" Telecommunicatie

composiet Materiaal Impex, Composiet Material Seal, Composite Materialism, Composite Materials

Uitgebreide materiële informatie over

Materialen op basis van verschillende componenten, die hun operationele en technologische kenmerken veroorzaken. De composieten zijn gebaseerd op een metaal-, polymeer- of keramiek gebaseerde matrix. Extra versterking wordt uitgevoerd door vulstoffen in de vorm van vezels, filamenteuze kristallen en verschillende deeltjes.

Voor composieten - de toekomst?

Plasticiteit, kracht, breed toepassingsgebied - dit is wat de moderne composietmaterialen onderscheiden. Wat is het vanuit het oogpunt van de productie? Deze materialen bestaan \u200b\u200buit een metalen of niet-metalen basis. Fakkels van grotere sterkte worden gebruikt om het materiaal te verbeteren. Onder het plastic, dat wordt afgewezen door boric, koolstof-, glasvezels of aluminium versterking met staal of berylliumdraden kan worden onderscheiden. Indien gecombineerd de inhoud van de componenten, kan de composieten van verschillende sterkte, elasticiteit, schurende weerstand worden verkregen.

Hoofdtypen

De classificatie van composieten is gebaseerd op hun matrix, die metallisch en niet-metaal kan zijn. Materialen met een metaalmatrix op basis van aluminium, magnesium, nikkel en hun legeringen krijgen extra sterkte vanwege vezelige materialen of refractaire deeltjes die niet worden opgelost in het hoofdmetaal.

Composieten met een niet-metalen matrix zijn gebaseerd op polymeren, koolstof of keramiek. Onder de polymeermatrices zijn epoxy, polyamide en fenolformaldehyde het populairst. De vorm van de samenstelling wordt gegeven door de matrix, die fungeert als een soort bindmiddel. Vezels, harnassen, threads, multilayer-stoffen worden gebruikt om de materialen te verharden.

Vervaardiging composietmaterialen wordt uitgevoerd op basis van de volgende technologische methoden:

• impregnatie van;
• gieten in de persvorm van het lint van de voltooiing en de matrix;
• koud persen van componenten met verder sinteren;
• elektrochemische coating op vezels en verder drukken;
• de afzetting van de matrix met plasmaspuiten en daaropvolgende compressie.

Wat is de voltooiing?

In veel industrieën werden composietmaterialen gebruikt. Wat het is, hebben we al gezegd. Dit zijn materialen op basis van verschillende componenten die noodzakelijkerwijs worden versterkt met speciale vezels of kristallen. De kracht van de composieten zelf hangt af van de kracht en elasticiteit van de vezels. Afhankelijk van het type voltooiing, kunnen alle composieten worden verdeeld:

• op glasvezel;
• koolzaadvezels met koolstofvezels;
• borovolokniti;
• organisaties.

Refinerale materialen kunnen in twee, drie, vier en meer threads dan ze meer passen, hoe sterker en betrouwbaarder in bedrijf bestaat uit composietmaterialen.

Houten composieten

Afzonderlijk is het de moeite waard om de houtachtige composiet te vermelden. Het blijkt uit een combinatie van grondstoffen van verschillende typenTegelijkertijd fungeert hout als de hoofdcomponent. Elke houtpolymeercomposiet bestaat uit drie elementen:

• gehakte houten deeltjes;
• thermoplastisch polymeer (PVC, polyethyleen, polypropyleen);
• het complex van chemische additieven in de vorm van modifiers - ze bevinden zich in de samenstelling van het materiaal tot 5%.

Het meest populaire type houtcomposieten is een composiet bord. Het is uniekheid dat het de eigenschappen en hout en polymeren combineert, die de reikwijdte van het gebruik ervan aanzienlijk uitbreiden. Dus, het bestuur onderscheidt zich door dichtheid (de basishars beïnvloedt zijn indicator en de dichtheid van houtdeeltjes), goede buigweerstand. Tegelijkertijd is het materiaal milieuvriend, behoudt de textuur, kleur en geur natuurlijke boom. Het gebruik van composietborden is absoluut veilig. Vanwege de polymeeradditieven verwerft het composietbestuur hoog niveau Draag weerstand en vochtbestendigheid. Het kan worden gebruikt om de terrassen, tuinsporen af \u200b\u200bte maken, zelfs als ze een lange belasting hebben.

Kenmerken van de productie

Houten composieten hebben een speciale structuur als gevolg van de combinatie van een polymeerbasis in hen met hout. Onder de materialen van dit type is het mogelijk om houtchip, verschillende dichtheid, georiënteerde platen en een hout-polymeercomposiet te markeren. De productie van composietmaterialen van dit type wordt in verschillende fasen uitgevoerd:

1. Grondhout. Hiervoor worden brekers gebruikt. Na het verpletteren is hout gezeefd en verdeeld in fracties. Als de vochtigheid van het grondstof van meer dan 15% is, is het noodzakelijkerwijs gedroogd.
2. De belangrijkste componenten in bepaalde verhoudingen worden gedoseerd en gemengd.
3. Het voltooide product wordt ingedrukt en geformatteerd om een \u200b\u200bcommodity-type te behalen.

Belangrijkste kenmerken

We hebben de populairste polymeercomposietmaterialen beschreven. Wat het is, nu begrijpelijk. Dankzij de gelaagde structuur is er de mogelijkheid om elke laag met parallelle continue vezels te versterken. Het is afzonderlijk waard om de kenmerken van moderne composieten die verschillen:

• hoge waarde van tijdelijke weerstand en uithoudingslimiet;
• hoge niveaus van elasticiteit;
• kracht die wordt bereikt door de versterking van de lagen;
• vanwege de stijve versterkende vezels hebben composieten hoge weerstand tegen spanningsspanningen.

Op metaal gebaseerde composieten worden onderscheiden door een hoge sterkte en warmdicht, terwijl ze praktisch inelastisch zijn. Vanwege de structuur van de vezel wordt de snelheid van propagatie van scheuren verminderd, die soms in de matrix verschijnen.

Polymeermaterialen

Polymeercomposieten worden gepresenteerd in de verscheidenheid aan opties, die grote kansen opent voor hun gebruik op verschillende gebieden, variërend van de tandheelkunde en eindigend met de productie van luchtvaartapparatuur. Het vullen van composieten op basis van polymeren worden uitgevoerd door verschillende stoffen.

De meest veelbelovende gebruiksgebieden kunnen worden beschouwd als de bouw-, olie- en gasindustrie, productie van automotive en spoorvervoer. Juist aan het aandeel van deze industrie is goed voor ongeveer 60% van het volume van het gebruik van polymeercomposietmaterialen.

Vanwege hoge stabiliteit polymeercomposieten Tot corrosie, soepel en dicht oppervlak van producten, die worden verkregen door te vormen, neemt de betrouwbaarheid en duurzaamheid van de werking van het eindproduct toe.

Overweeg populaire soorten

Glasvezel

Voor het versterken van deze composietmaterialen worden glasvezels gebruikt, gesmolten anorganisch glas. De matrix is \u200b\u200bgebaseerd op thermoactieve synthetische harsen en thermoplastische polymeren die een hoge sterkte, een lage thermische geleidbaarheid, hoog onderscheiden elektrische isolerende eigenschappen. Aanvankelijk werden ze gebruikt bij de productie van antenne-waardels in de vorm van koepelvormige structuren. IN moderne wereld Fiberglass wordt op grote schaal gebruikt in de bouwfeest, scheepsbouw, huishoudelijke apparatuur en sportartikelen, elektronica.

In de meeste gevallen wordt glasvezel geproduceerd op basis van spuiten. Deze methode is bijzonder effectief in de productie van kleine en middelgrote en middelgrote, zoals boten, boten, hutten voor wegtransport, spoorwegauto's. Spuittechnologie is handig voor efficiëntie, omdat het niet nodig is om het glas te tekenen.

Kruipend

De eigenschappen van composietmaterialen op basis van polymeren maken het mogelijk om ze in verschillende sferen te gebruiken. Ze gebruiken als vulmiddel koolstofvezelsverkregen van synthetische en natuurlijke vezels op basis van cellulose, pikkers. Fiber wordt thermisch in verschillende fasen verwerkt. Vergeleken met glasvezel van koolstofvezel verschillen met lagere dichtheid en hoger op het gemak en de sterkte van het materiaal. Vanwege de unieke operationele eigenschappen van CO2-focus, wordt het gebruik van ruimte- en medische apparatuur, fietsen en sportaccessoires gebruikt in machines en raketkunstisme.

Boroplastiek

Dit zijn multicomponentmaterialen op basis van saaie vezels ingebracht in de thermohardende polymeermatrix. De vezels zelf worden vertegenwoordigd door mononials, schade die doorweekt met hulpglazen draad. De grote hardheid van de draden zorgt voor de sterkte en duurzaamheid van het materiaal aan agressieve factoren, maar tegelijkertijd verschilt boroplasty in brittless, die de verwerking bemoeilijkt. Borny-vezels zijn duur, dus de reikwijdte van het gebruik van Boroplastics is beperkt in de hoofdluchtvaart- en ruimteindustrie.

Organoplasten

In deze composieten zijn synthetische vezels voornamelijk synthetische vezels - harnassen, threads, weefsels, papier. Onder de speciale eigenschappen van deze polymeren kan een lage dichtheid worden genoteerd, gemak vergeleken met glas- en koolstofstijlen, hoge treksterkte en hoge slagvastheid en dynamische belastingen. Dit composietmateriaal wordt veel gebruikt in gebieden zoals machine, verzending, automatische engineering, chemische engineering.

Wat is de effectiviteit?

Composietmaterialen als gevolg van unieke samenstelling kunnen op verschillende gebieden worden gebruikt:

• in de luchtvaart in de productie van delen van vliegtuigen en motoren;
• ruimtetechnologie voor de productie van voedingsstructuren van apparaten die worden blootgesteld aan verwarming;
• automobielindustrie voor het creëren van lichtgewicht lichamen, frames, panelen, bumpers;
• mining-industrie bij de productie van boorinstrumenten;
• civiele constructie om bruggen te creëren, elementen van geprefabriceerde structuren op hoogbouwstructuren.

Het gebruik van composieten stelt u in staat om de kracht van de motoren te vergroten, energie-installaties, vermindering van de massa van machines en apparatuur.

Wat zijn de vooruitzichten?

Volgens vertegenwoordigers van de industrie in Rusland verwijst composietmateriaal naar de materialen van de nieuwe generatie. Het is gepland dat tegen 2020 de volumes van de interne productie van composietproducten zullen toenemen. Reeds worden proefprojecten geïmplementeerd op het grondgebied van het land, gericht op het ontwikkelen van composietmaterialen van de nieuwe generatie.

Het gebruik van composieten is geschikt op verschillende gebieden, maar het is het meest effectief in industrieën met betrekking tot hoge technologieën. Vandaag wordt vandaag geen luchtvoertuig gemaakt zonder het gebruik van composieten, en sommige gebruiken ongeveer 60% van de polymeercomposieten.

Vanwege de mogelijkheid om verschillende versterkingselementen en matrices te combineren, is het mogelijk om een \u200b\u200bcompositie te verkrijgen met een specifieke reeks kenmerken. En dit maakt op zijn beurt het mogelijk om deze materialen in verschillende sferen toe te passen.

Samengesteld materiaal

Samengesteld materiaal (composiet, km) - Kunstmatig gecreëerd inhomogeen vaste materiaal bestaande uit twee of meer componenten met een duidelijke grens van de sectie ertussen. In de meeste composieten (met uitzondering van gelaagd), kunnen de componenten worden verdeeld in de matrix en de versterkingselementen die erin zijn opgenomen. In de structurele composieten verschaffen de versterkingselementen gewoonlijk de nodige mechanische kenmerken van het materiaal (sterkte, stijfheid, enz.), En de matrix (of bindmiddel) zorgt voor de gewrichtsbewerking van versterkende elementen en beschermen ze tegen mechanische schade en de agressieve chemische stof milieu.

Het mechanische gedrag van de samenstelling wordt bepaald door de verhouding van de eigenschappen van versterkende elementen en de matrix, evenals de sterkte van de relatie tussen hen. De efficiëntie en prestaties van het materiaal zijn afhankelijk van goede keuze De broncomponenten en -technologie van hun combinatie, ontworpen om een \u200b\u200bvaste verbinding tussen componenten te verschaffen met behoud van hun initiële kenmerken.

Als gevolg van de combinatie van versterkende elementen en de matrix wordt een complex van samenstellingseigenschappen gevormd, niet alleen weerspiegelt de initiële kenmerken van zijn componenten, maar omvat ook de eigenschappen die geïsoleerde componenten niet bezitten. In het bijzonder verhoogt de aanwezigheid van de grenzen van de sectie tussen de versterkingselementen en de matrix significant de scheurweerstand van het materiaal, en in samenstellingen, in tegenstelling tot homogene metalen leidt de toename van de statische sterkte tot een afname, maar zoals een regel, tot een toename van de kenmerken van de viscositeit van vernietiging.

Om een \u200b\u200bcompositie te creëren, wordt een verscheidenheid aan versterkende vulstoffen en matrices gebruikt. Het is een getnax en textolit (gelaagde kunststoffen van papier of weefsel gelijmd met thermohardende lijm), glas en grafitelast (weefsel of wondvezel uit glas of grafiet, geïmpregneerd met epoxykleefstoffen), multiplex ... er zijn materialen waarin een dunne vezel is Van hoogwaardige legeringen is overstroomde aluminiummassa. Bulat is een van de meest oude composietmaterialen. Het is de mooiste lagen (soms de draden) van hoog koolstofstaal "gelijmd" met zacht koolstofarmijzer.

IN de laatste tijd Materialen experimenteren met het doel om handiger in productie te creëren, en daarom, en goedkoper materialen. Zelf-destructieve kristallijne structuren gelijmd in een enkele massa van polymeerlijm (cementen met additieven van in water oplosbare kleefstoffen), samenstellingen van thermoplast met korte versterkende vezels, enz.

Classificatie van composieten

Composieten worden meestal geclassificeerd op type versterkende vulstof:

• fibrous (versterking van component - vezelachtige structuren);
• gelaagd;
• gevulde kunststoffen (versterkende component - deeltjes)
  • bulk (homogeen),
  • skelet (eerste structuren gevuld met bindmiddel).

Voordelen van composietmaterialen

Het belangrijkste voordeel van KM is dat het materiaal en het ontwerp gelijktijdig is gemaakt. Behalve prepregs die halve afgewerkte producten zijn voor de productie van structuren. Het is noodzakelijk om te specificeren dat KM worden gemaakt om deze taken uit te voeren, respectievelijk alle mogelijke voordelen kan worden geplaatst, maar het ontwerpen van een nieuwe composiet, een ingenieur van Waines om het de kenmerken van aanzienlijk superieure kenmerken van traditionele materialen in te stellen bij het uitvoeren van dit doel in dit mechanisme, maar inferieur aan hen in andere aspecten. Dit betekent dat KM niet beter kan zijn dan traditioneel materiaal in alles, dat wil zeggen, voor elk product, de ingenieur voert alle nodige berekeningen uit en selecteert alleen het optimum tussen materialen voor de productie.

• hoge specifieke sterkte (sterkte van 3500 MPa)
• hoge stijfheid (modulus van elasticiteit 130 ... 140 - 240 GPA)
• hoge slijtvastheid
• hoge vermoeidheidssterkte
• van km is het mogelijk om dimensionale ontwerpen te maken
• gemak

Bovendien kunnen verschillende klassen van composieten één of meer voordelen hebben. Sommige voordelen kunnen niet tegelijkertijd worden bereikt.

Nadelen van composietmaterialen

Composietmaterialen hebben een voldoende groot aantal gebreken die hun distributie beperken.

Hoge prijs

De hoge kosten van km zijn te wijten aan de hoge wetenschappelijkheid van de productie, de noodzaak om speciale dure apparatuur en grondstoffen toe te passen, en daarom ontwikkelde de industriële productie en de wetenschappelijke basis van het land.

Anisotropy-eigenschappen

Lage schokviscositeit

Hoog specifiek volume

Gigroscopisch

KM kan ook andere vloeistoffen opnemen met een hoog penetrerend vermogen, bijvoorbeeld luchtvaartkerosine.

Toxiciteit

Bij het werken KM, kunnen er paren zijn die vaak giftig zijn. Als de CM producten maakt die zich in de nabijheid van de mens bevinden (een dergelijk voorbeeld kan dienen als een samengestelde romp van de Boeing 787 Dreamliner-vliegtuigen), dan zijn aanvullende studies van de impact van KM-componenten per persoon vereist voor goedkeuring in de fabricage van km materialen.

Lage operationele fabrikant

Composietmaterialen hebben een laag operationeel technologisch, onderhoud en hoge kosten operatie. Dit komt door de noodzaak om speciale arbeidsintensieve methoden toe te passen, speciaal gereedschap voor het verfijnen en repareren van objecten van km. Vaak zijn objecten van km over het algemeen niet onderworpen aan een verfijning en reparatie.

Gebruiksgebieden

Goede consumptie-goederen

Karakteristiek

De technologie wordt gebruikt om op oppervlakken te vormen in stomende stoomstaal - sumines van extra beschermende coatings. Met het gebruik van de technologie kunt u de werkcyclus van afdichtingen en assen van industriële apparatuur in het aquatisch milieu verhogen.

Composietmaterialen bestaan \u200b\u200buit verschillende functioneel uitstekende materialen. De basis van anorganische materialen is gewijzigd door verschillende additieven van magnesium, ijzer, aluminium silicaten. Fase-overgangen in deze materialen komen voor op voldoende hoge lokale belastingen dicht bij de sterkte van het metaal. Tegelijkertijd wordt een metaal-keramische laag met een hoge sterkte in de hoge lokale belastingszone op het oppervlak gevormd, zodat het mogelijk is om de structuur van het metalen oppervlak te veranderen.

• schild

Literatuur

• Vasilyev V.V. Mechanica van structuren gemaakt van composietmaterialen. - M.: Mechanische engineering, 1988. - 272 p.
• Karpinos D. M. Composietmaterialen. Directory. - Kiev, Naukova Dumka

zie ook

Opmerkingen

Koppelingen

Wikimedia Foundation. 2010.

1. Keramische composieten

Bij het creëren van een nieuwe generatie-vliegtuigmotoren om het gewicht te verminderen, het brandstofverbruik te verminderen en de schadelijke emissies te verminderen, worden lichtgewicht en zeer resistente vuurvaste materialen gebruikt - keramische composieten.

Op de figuur 1. De regeling van het technologische proces ontwikkeld door NASA voor de productie van composieten wordt gepresenteerd. Smelt infiltrated keramische matrix composieten.

Ten eerste zijn de vezels van Silicon Carbide-vezels vervaardigd ( handelsmerk Sylramic.), Het is een blanco van een gegeven vorm en maten gevormd, dan is de Billet verzadigd met een smelt van siliciumcarbide en brandwonden.

Vezels kunnen worden gebruikt voor de vervaardiging van de composiet Sylramic. of Sylramic. bora nitride coating. Dergelijke composieten zijn bestand tegen verwarming tot 1200 O C.

Een vergelijkbare technologie wordt gebruikt bij de vervaardiging van composietoxidoxidematerialen, waar de stof is gemaakt Nextel 720. (Die 85% Al 2 O 3 en 15% SiO 2 bevat) is verzadigd in de smelt van aluminosilicaten.

Composietmaterialen hebben een gelaagde structuur (zie fig. 2.).

In vergelijking met monolithische keramische materialen (bijvoorbeeld Si 3 N4), is de composiet keramiek niet zo fragiel en heeft een grotere slagvastheid (zie fig. 3 en 4.).

Keramische composietmaterialen worden veel gebruikt in het ontwerp van Hypersonic Aircraft (Orbital CAPP X37, X51A Waverider Rocket (zie fig. 5 en 6.).

Met veld 68 mAh kan de temperatuur van de oppervlakken van de voorranden van de vlakken 2700 ° C, en de temperatuur in de verbrandingskamer van de directe stroomluchtabsorberende motor met een supersonische verbrandingskamer (scramjet) - 3000 o C.

Om te zorgen voor thermische bescherming en hoge sterkte kenmerken van het ontwerp met aerodynamische verwarming, worden meerlagige zandwitsters gebruikt Ceramische matrixcomposiet / schuimkern (keramische matrixcomposiet met de binnenlaag van poreuze keramiek).

Een composiet sandwichpaneel met een dichtheid van ongeveer 1,06 g / cm3 heeft een hoge sterkte en stijfheid. Coëfficiënt thermische uitzetting, keramisch composietmateriaal van de trim en poreus keramisch materiaal De kernen worden zodanig geselecteerd dat de temperatuurgradiënt op de buitenste en binnenoppervlak Sandwichpanelen ongeveer 1000 O C zonder bundels en kraken.

Het hebben van een dichtheid van ongeveer 1,06 g / cm heeft een hoge sterkte en stijfheid. De coëfficiënt van thermische expansie, keramisch samengesteld materiaal van de afwerking en poreuze keramische materiële materiaal wordt zodanig gekozen dat een temperatuurgradiënt op het buitenste en binnenoppervlak van het sandwichpaneel van ongeveer 1000C zonder bundels en kraken wordt verschaft.

In de verbrandingskamer gebruikt scramjet keramische composieten op basis van keramiek met hoge temperatuur. Een dergelijke keramiek bestaande uit een diboride van zirkonium- en siliciumcarbide wordt gesinterd met behulp van hoogfrequente elektosparken (de zogenaamde sparcplasma-sintermethode). In vergelijking met de hete isostatische persmethode stelt Sparcplasma-sintering toe dat u een meer dichte structuur krijgt (zie fig.7 en 8.).

Bovendien wordt voor de verbrandingskamer ontwikkeld "Zelfinstelbare" ablatiematerialenWaarin de substitutiedubstantie op microniveau wordt verstrekt. Dit zijn de zogenaamde "secundaire polymeer gelaagde geïmpregneerde tegel" ( Split.) (gelaagde platen met impregnatie uit het secundaire polymeer) met een inhomogene samenstelling. De term "secundaire" wordt gebruikt omdat elk element van de plaat ten minste twee polymeerlagen bevat, de secundaire endothermische reactie tussen die een aanzienlijke hoeveelheid warmte absorbeert, waardoor het materiaal oververhitting door de warmteschop kan voorkomen.

Om samengestelde keramiek te beschermen op basis van siliciumcarbide uit reacties met brandstofverbrandingsproducten in de verbrandingskamer en waterparen worden gebruikt nanocomposiet corrosiebestendige coatings.

2. Bouw nanocomposietmaterialen

Metalen keramiek nanocomposietlegeringen

Als lichtstructurele materialen worden aluminium en magnesiumlegeringen versterkt met keramische nanodeeltjes gebruikt.
Het grootste probleem bij het gieten van dergelijke legeringen is een uniforme verdeling van keramische nanodeeltjes in de hoeveelheid gieten. Is de slechte bevochtigbaarheid van nanodeeltjes in de smelt, ze zijn geagglomereerd en niet geroerd. De Universiteit van Wisconsinmadison (VS) heeft een technologie ontwikkeld om nanodeeltjes in de smelt te roeren met ultrasone golven die micropentoren in de smelt creëren. Bij ineenstorting van dergelijke microposses worden microchny golven gevormd. Intensieve microatische golven gedispergeerde nanodeeltjes in het volume van metaalsmelt.

Keramische nanocomposietmaterialen

De toevoeging van koolstofnanobuisjes en fullerenen (inclusief koolstofnanovs) in de keramische matrix verbetert de mechanische eigenschappen van keramiek (verschaffen een toename van plasticiteit, een afname in fragiliteit).

Op de fig. negen De microfoto's van koolstofnanobuisjes in de aluminiumoxidematrix worden getoond. Gezien de ontwikkeling van microcracks, koolstofnanobuizen (CNT), die een versterkend element is, voorkomen de ontwikkeling van scheuren.

Naast koolstofnanobuizen worden anorganische fullerene-achtige materialen (meerlagige nanosferen of nanobuisjes van wolfraam, titanium, niobium en molybdeen) gebruikt als versterkende elementen in nanocomposietkeramiek.

Experimenteel bevestigd dat anorganische fullerene-achtige materialen Ze hebben weerstand tegen dynamische belastingen tot 210 ton / cm2, (vergeleken. 40 ton / cm2 in hoogsterkte staal), waardoor het een zeer veelbelovend materiaal is voor vulstoffen in polymeer of keramische composieten die worden gebruikt als lichtpantser.

Zeer veelbelovend materiaal voor gebruik in verschillende industrieën Industrie is keramiek MaxFase (MN + 1AXN-fasen) - Polykristallijne nanolamineerde drievoudige nitriden, carbiden of boriden van overgangsmetalen.

Afhankelijk van de samenstelling van deze materialen, kunnen ze volledig unieke multifunctionele eigenschappen hebben: om duurzaam te zijn, tegelijkertijd gemakkelijk te hanteren, bestand tegen hoge temperaturen, een hoge thermische geleidbaarheid, een zeer lage wrijvingscoëfficiënt. Figuratief is een keramiek die kan worden gesneden met gewone ijzerzaag.

Maksfaz-materialen werden geopend door de Amerikaanse onderzoeker Prof. M. BARSOUM (University of Drexel - VS) in 1996

waren open door de Amerikaanse onderzoeker Prof. M. BARSOUM (University of Drexel - VS) In 1996

Toepassingsgebieden: energie (hoge elektrische geleidbaarheid, vermogen om bestand te zijn tegen hoge mechanische belastingen, hoge temperatuur), gas en stoom turbines (Het heeft een lage wrijvingscoëfficiënt bij hoge temperaturen), luchtvaart en kosmonautica. Op de fig. 10 Een microfoto van een nanolaminant-structuur wordt gepresenteerd MaxFase-keramiek.

Verwerking van composietmaterialen

De opkomst van nieuwe composietmaterialen met verbeterde eigenschappen legt nieuwe vereisten voor ontwikkelende technologieën en hulpmiddelen voor het verwerken ervan. In het buitenland gebruikt een geïntegreerde aanpak: om deel te nemen aan projecten voor de ontwikkeling van nieuwe materialen worden verzamelde technieken voor de verwerking van metalen en keramiek. In het bijzonder, specialisten van het Leger Laboratorium en het Amerikaanse Air Force-laboratorium nemen deel aan NASA-projecten.

Bij het boren van gaten in platen en panelen gemaakt van composiet keramiek, wordt een hulpmiddel met inserts uit een polykristallijne diamant gebruikt, evenals een solide carbide-tool met nanocomposiet meerlagige coatings.

Voor de combinatie van onderdelen gemaakt van high-temperatuur keramiek op basis van zirkoniumdiboride, worden speciale soldeers gebruikt.

In het bijzonder, Agcuti-legeringen (handelsmerk Cusilaba. en Ticusil.), evenals palladium-gebaseerde legeringen - kobalt en nikkel palladium (merkmerk Palco. en Palni.) Geef een betrouwbare verbinding van dergelijke keramiek met structurele materialenGemaakt van molybdeen vuurvaste legeringen.

A.V. Fedotov
Director of Development
Npf "elanpraktik"