Egenskaper til komposittmaterialer. Komposittmaterialer

Materialer basert på flere komponenter, som bestemmer deres operasjonelle og teknologiske egenskaper. Kompositter er basert på en matrise basert på et metall, polymer eller keramikk. Ytterligere forsterkning utføres med fyllstoffer i form av fibre, værhår og ulike partikler.

Kompositter - fremtiden?

Plastisitet, styrke, bredt spekter av bruksområder - dette er egenskapene til moderne komposittmaterialer. Hva er det når det gjelder produksjon? Disse materialene er sammensatt av en metallisk eller ikke-metallisk base. Flak med større styrke brukes for å styrke materialet. Blant dem er plast, som er forsterket med bor, karbon, glassfiber eller aluminium, forsterket med stål- eller berylliumtråder. Hvis du kombinerer innholdet i komponentene, kan du få kompositter med ulik styrke, elastisitet, slitestyrke.

Grunnleggende typer

Klassifiseringen av kompositter er basert på deres matrise, som kan være metallisk eller ikke-metallisk. Materialer med en metallmatrise basert på aluminium, magnesium, nikkel og deres legeringer får ytterligere styrke på grunn av fibrøse materialer eller ildfaste partikler som ikke løses opp i basismetallet.

Ikke-metalliske matrisekompositter er basert på polymerer, karbon eller keramikk. Blant polymermatrisene er de mest populære epoksy, polyamid og fenol-formaldehyd. Sammensetningens form er gitt på grunn av matrisen, som fungerer som et slags bindemiddel. For å styrke materialene brukes fibre, tau, tråder, flerlagsstoffer.

Produksjon av komposittmaterialer utføres på grunnlag av følgende teknologiske metoder:

impregnering av forsterkende fibre med matrisemateriale;
støping av herder og matrisestrimler i en form;
kaldpressing av komponenter med ytterligere sintring;
elektrokjemisk belegg av fibre og ytterligere pressing;
avsetning av matrisen ved plasmaspraying og påfølgende reduksjon.

Hva er herderen?

Komposittmaterialer har funnet anvendelse i mange områder av industrien. Vi har allerede sagt hva det er. Dette er materialer basert på flere komponenter, som nødvendigvis er forsterket med spesielle fibre eller krystaller. Styrken til selve komposittene avhenger også av styrken og elastisiteten til fibrene. Avhengig av type herder, kan alle kompositter deles inn:

på glassfiber;
karbonfiber med karbonfiber;
bor fiber;
organiske fibre.

Forsterkende materialer kan stables i to, tre, fire eller flere tråder, jo flere det er, jo sterkere og mer pålitelig vil komposittmaterialene være i drift.

Trekompositter

Vi bør også nevne trekompositt. Det oppnås ved å kombinere ulike typer råvarer, med tre som hovedkomponent. Hver tre-polymer kompositt består av tre elementer:

knust tre partikler;
termoplastisk polymer (PVC, polyetylen, polypropylen);
et kompleks av kjemiske tilsetningsstoffer i form av modifiseringsmidler - opptil 5% av dem i sammensetningen av materialet.

Den mest populære typen trekompositter er komposittplater. Dens unike er at den kombinerer egenskapene til både tre og polymerer, noe som utvider omfanget av bruken betydelig. Så brettet utmerker seg ved sin tetthet (indikatoren er påvirket av basisharpiksen og tettheten til trepartikler), god bøyemotstand. Samtidig er materialet miljøvennlig, beholder tekstur, farge og aroma naturlig tre... Bruk av komposittplater er helt trygt. På grunn av polymertilsetningsstoffer får komposittplaten en høy grad av slitestyrke og fuktighetsbestandighet. Den kan brukes til etterbehandling av terrasser, hagestier, selv om de har en tung belastning.

Funksjoner av produksjon

Trekompositter har en spesiell struktur på grunn av kombinasjonen av en polymerbase med tre. Blant materialene av denne typen kan man merke seg trebarbering, av forskjellige tettheter, plater laget av orienterte flis og tre-polymer-kompositt. Produksjon av komposittmaterialer av denne typen utføres i flere stadier:

Tre er knust. Til dette brukes knusere. Etter knusing siktes veden og deles i fraksjoner. Dersom fuktighetsinnholdet i råvaren er over 15 %, må det tørkes.
Hovedkomponentene doseres og blandes i visse proporsjoner.
Det ferdige produktet trykkes og formateres for å få en presentasjon.

Hovedtrekk

Vi har beskrevet de mest populære polymerkomposittmaterialene. Hva det er er nå klart. Takket være den lagdelte strukturen er det mulig å forsterke hvert lag med parallelle kontinuerlige fibre. Det er verdt å nevne separat egenskapene til moderne kompositter, som er forskjellige:

høy verdi av midlertidig motstand og utholdenhetsgrense;
høyt nivå av elastisitet;
styrke, som oppnås ved å forsterke lag;
På grunn av de stive forsterkende fibrene er komposittene svært motstandsdyktige mot strekkspenninger.

Kompositter basert på metaller er preget av høy styrke og varmebestandighet, mens de er praktisk talt uelastiske. På grunn av strukturen til fibrene reduseres forplantningshastigheten av sprekker, som noen ganger vises i matrisen.

Polymer materialer

Polymerkompositter presenteres i en rekke alternativer, noe som åpner for store muligheter for deres bruk på ulike felt, fra tannlege til produksjon av luftfartsutstyr. Kompositter basert på polymerer er fylt med forskjellige stoffer.

De mest lovende bruksområdene kan betraktes som bygg, olje- og gassindustri, produksjon av vei- og jernbanetransport. Det er disse industriene som står for omtrent 60 % av bruksvolumet av polymerkomposittmaterialer.

På grunn av sin høye stabilitet polymer kompositter til korrosjon, en flat og tett overflate av produkter som oppnås ved støping, øker påliteligheten og holdbarheten til driften av sluttproduktet.

Vurder de populære typene

Glassfiber

Glassfibre dannet av smeltet uorganisk glass brukes til å forsterke disse komposittene. Matrisen er basert på termoaktive syntetiske harpikser og termoplastiske polymerer, som er preget av høy styrke, lav varmeledningsevne, høy elektriske isolerende egenskaper... De ble opprinnelig brukt til fremstilling av kuppelformede antenneradomer. V moderne verden glassfiberplast er mye brukt i anleggsbransjen, skipsbygging, produksjon av husholdningsutstyr og sportsartikler, radioelektronikk.

I de fleste tilfeller produseres glassfiberplast på grunnlag av sprøyting. Denne metoden er spesielt effektiv for små og mellomstore produksjoner, for eksempel skrog av båter, båter, hytter for veitransport, jernbanevogner. Sprøyteteknologien er praktisk for økonomien, siden glassmaterialet ikke er nødvendig å kuttes.

CFRPer

Egenskapene til komposittmaterialer basert på polymerer gjør det mulig å bruke dem på en lang rekke felt. De bruker karbonfibre hentet fra syntetiske og naturlige fibre basert på cellulose og bek som fyllstoff. Fiberen blir termisk behandlet i flere trinn. Sammenlignet med glassfiberplast har CFRP en lavere tetthet og en høyere tetthet med materialets letthet og styrke. På grunn av deres unike ytelsesegenskaper, brukes CFRP-er i maskinteknikk og rakett, i produksjon av rom- og medisinsk utstyr, sykler og sportsutstyr.

Boroplastikk

Dette er flerkomponentmaterialer basert på borfibre innebygd i en termoherdende polymermatrise. Fibrene i seg selv er representert av monofilamenter, bunter, som er flettet med en ekstra glasstråd. Den høye hardheten til trådene sikrer materialets styrke og motstand mot aggressive faktorer, men samtidig er borplaster skjøre, noe som kompliserer behandlingen. Borfibre er dyre, så omfanget av borplast er hovedsakelig begrenset til luftfarts- og romfartsindustrien.

Organoplastikk

I disse komposittene er fyllstoffene hovedsakelig syntetiske fibre- fletter, tråder, stoffer, papir. Blant de spesielle egenskapene til disse polymerene er lav tetthet, letthet sammenlignet med glass- og karbonfiberarmert plast, høy strekkfasthet og høy motstand mot støt og dynamiske belastninger. Dette komposittmaterialet er mye brukt i områder som maskinteknikk, skipsbygging, bilkonstruksjon, i produksjon av romteknologi og kjemiteknikk.

Hva er effektiviteten?

Komposittmaterialer pga unik komposisjon kan brukes på en rekke områder:

innen luftfart i produksjon av flydeler og motorer;
romteknologi for produksjon av kraftstrukturer til kjøretøy som er oppvarmet;
bilindustrien for å lage lette karosserier, rammer, paneler, støtfangere;
gruveindustrien i produksjon av boreverktøy;
sivilingeniør for å lage brospenn, elementer av prefabrikkerte konstruksjoner på høyhus.

Bruken av kompositter lar deg øke kraften til motorer, kraftverk, samtidig som du reduserer vekten av maskiner og utstyr.

Hva er utsiktene?

I følge representanter for den russiske industrien tilhører komposittmaterialet materialene til en ny generasjon. Det er planlagt at innen 2020 vil volumet av innenlandsk produksjon av produkter fra komposittindustrien øke. Pilotprosjekter blir allerede implementert på landets territorium rettet mot utvikling av ny generasjon komposittmaterialer.

Bruk av kompositter er tilrådelig på en rekke områder, men det er mest effektivt i bransjer relatert til høy teknologi... For eksempel, i dag lages ikke et eneste fly uten bruk av kompositter, og noen av dem bruker omtrent 60% av polymerkompositter.

På grunn av muligheten for å kombinere forskjellige forsterkende elementer og matriser, er det mulig å oppnå en sammensetning med et visst sett med egenskaper. Og dette gjør det igjen mulig å bruke disse materialene på en rekke områder.

Jeg er dedikert til historien til komposittmaterialer. Jeg fortsetter å okkupere fritiden min med dette emnet, og i dag vil jeg fortelle litt om vilkårene og teknologiene for prototyping ved bruk av polymerkompositter. Hvis du ikke har noe å gjøre på lange vinterkvelder, så kan du alltid lage et snowboard, et motorsykkeldeksel eller et smarttelefondeksel av karbonfiberstoff. Selvfølgelig kan prosessen ende opp med å bli dyrere enn å kjøpe et ferdig produkt, men det er interessant å gjøre noe med egne hender.

Under kuttet - en oversikt over metoder for å produsere produkter fra komposittmaterialer. Jeg vil være takknemlig om du supplerer meg i kommentarfeltet slik at resultatet blir et mer komplett innlegg.

Et komposittmateriale er laget av minst to komponenter med en klar grense mellom dem. Det er laminerte komposittmaterialer som kryssfiner. I alle andre kompositter kan komponentene deles inn i en matrise, eller bindemiddel, og forsterkende elementer - fyllstoffer. Kompositter er vanligvis delt inn i henhold til typen forsterkende fyllstoff eller matrisemateriale. Du kan lese mer om bruk av kompositter i innlegget, og dette innlegget handler om metoder for å lage produkter av kompositter.

Håndstøping

Ved fremstilling av produkter i enkelteksemplarer er den vanligste metoden håndstøping. En gelcoat påføres den forberedte matrisen - et materiale for å oppnå en god finish på den ytre delen av det forsterkede materialet, som også lar deg velge fargen på produktet. Deretter legges et fyllstoff - for eksempel glassfiber - i matrisen og impregneres med et bindemiddel. Vi fjerner luftbobler, venter til alt er avkjølt, og modifiserer det med en fil - klipp det av, borer det ut og så videre.

Denne metoden er mye brukt for å lage kroppsdeler til biler, motorsykler og mopeder. Det vil si for tuning i de tilfellene når det ikke er begrenset til klistremerket til filmen "under karbon".

Sprøyting

Sprøyting krever ikke kutting av glassmateriale, men i stedet må du bruke spesialutstyr. Denne metoden brukes ofte til arbeid med store gjenstander som båtskrog, kjøretøy og så videre. På samme måte som ved håndstøping påføres gelcoaten først, deretter glassmaterialet.

RTM (injeksjon)

I metoden for injeksjon av polyesterharpiks i en lukket form, brukes et verktøy fra en matrise og en motform - en stanse. Glassmaterialet plasseres mellom matrisen og motformen, deretter helles en herder - polyesterharpiks i formen under trykk. Og selvfølgelig, etterbehandling med en fil etter herding er din smak.

Vakuum infusjon

Vakuuminfusjonsmetoden krever en pose der et vakuum skapes ved hjelp av en pumpe. I selve pakken er det et forsterkende materiale, hvis porer, etter å ha pumpet ut luften, er fylt med et flytende bindemiddel.

Et eksempel på en metode er å lage et skateboard.

Viklet

Metoden med vikling av kompositter gjør det mulig å lage ultralette sylindre for komprimert gass, for hvilke de bruker en PET-liner pumpet opp til 2-5 atmosfærer, samt komposittrør som brukes i oljeproduserende industri, kjemisk industri og i kommuneøkonomien. Fra navnet er det lett å forstå at glassfiber er viklet på en bevegelig eller stasjonær gjenstand.

Videoen viser prosessen med å vikle glassfiber på en sylinder.

Pultrusia

Pultrusion er en broach. Med denne metoden er det en kontinuerlig prosess med å trekke komposittmaterialet gjennom trekkemaskinen. Prosesshastigheten er opptil 6 meter per minutt. Fibrene føres gjennom et polymerbad, hvor de impregneres med et bindemiddel, og passerer deretter gjennom en preformingsanordning for å oppnå sin endelige form. Deretter varmes materialet opp i formen, og ved utgangen får vi det endelige herdede produktet.

Produksjonsprosess for pultrudering spunt.

Direkte pressing

Produkter fra termoplast lages i pressformer under trykk. Til dette brukes høytemperatur hydrauliske presser med en kraft på 12 til 100 tonn og en maksimal temperatur på ca 650 grader. På denne måten lages for eksempel plastbøtter.

Autoklavdannelse

En autoklav er nødvendig for å utføre prosesser under oppvarming og under trykk over atmosfærisk for å fremskynde reaksjonen og øke produktutbyttet. Komposittmaterialer plasseres inne i autoklaven på spesielle former.

Sammensatte produkter

Komposittmaterialer er mye brukt i flykonstruksjon. For eksempel bygget fra dem.

Bilindustri.

Proteser og ortoser.

Hvis du har noen tillegg, husk å skrive om dem i kommentarene. Takk.

Sudal komposittmateriale, Impex komposittmateriale
Komposittmateriale(KM), komposisjon- et kunstig skapt inhomogent fast materiale som består av to eller flere komponenter med et klart grensesnitt mellom dem. De fleste kompositter (med unntak av lagdelte) komponenter kan deles inn i en matrise (eller bindemiddel) og forsterkende elementer (eller fyllstoffer) inkludert i den. kompositter for strukturelle formål, forsterkningselementene gir vanligvis de nødvendige mekaniske egenskapene til materialet (styrke, stivhet, etc.), og matrisen sikrer felles drift av forsterkningselementene og deres beskyttelse mot mekanisk skade og aggressivt kjemisk miljø.

Den mekaniske oppførselen til sammensetningen bestemmes av forholdet mellom egenskapene til de forsterkende elementene og matrisen, samt styrken til bindingene mellom dem. Egenskapene og egenskapene til produktet som lages avhenger av valget av de første komponentene og teknologien for deres kombinasjon.

Når de forsterkende elementene og matrisen kombineres, dannes en sammensetning som har et sett med egenskaper som reflekterer ikke bare de opprinnelige egenskapene til komponentene, men også nye egenskaper som individuelle komponenter ikke har. For eksempel øker tilstedeværelsen av grensesnitt mellom forsterkningselementene og matrisen materialets sprekkmotstand betydelig, og i kompositter, i motsetning til homogene metaller, fører en økning i statisk styrke ikke til en reduksjon, men som regel, til en økning i bruddseighetsegenskaper.

En rekke forsterkende fyllstoffer og matriser brukes til å lage komposisjonen. Dette er getinax og textolite ( laminater laget av papir eller stoff limt med herdelim), glass og grafittplast (stoff eller viklet glass eller grafittfiber impregnert med epoksylim), kryssfiner. Det er materialer der en tynn fiber laget av høyfaste legeringer er fylt med en aluminiummasse. Bulat er et av de eldste komposittmaterialene. i den er de tynneste lagene (noen ganger filamenter) av høykarbonstål "limt" sammen med mykt lavkarbonjern.

Materialforskere eksperimenterer med det formål å skape mer praktisk i produksjonen, og derfor mer billige materialer... Selvvoksende krystallinske strukturer limt til en enkelt masse med polymerlim (sementer med tilsetninger av vannløselige lim), termoplastiske sammensetninger med korte forsterkende fibre osv. undersøkes.

1 Klassifisering av kompositter
2 Fordeler med komposittmaterialer
3 Ulemper med kompositter
- 3.1 Høye kostnader
- 3.2 Anisotropi av egenskaper
- 3.3 Lav slagstyrke
- 3.4 Høyt spesifikt volum
- 3.5 Hygroskopisitet
- 3.6 Toksisitet
- 3.7 Dårlig vedlikehold
4 applikasjoner
- 4.1 Forbruksvarer
- 4.2 Sportsutstyr
- 4.3 Medisin
- 4.4 Maskinteknikk
  - 4.4.1 Funksjon
  - 4.4.2 Spesifikasjoner
  - 4.4.3 Teknisk vurdering og økonomiske fordeler
  - 4.4.4 Teknologianvendelse
- 4.5 Luftfart og astronautikk
- 4.6 Bevæpning og militært utstyr
5 Se også
6 Merknader
7 Litteratur
8 referanser

Klassifisering av kompositter

Kompositter er vanligvis klassifisert i henhold til typen forsterkende fyllstoff:

fibrøs (forsterkende komponent - fibrøse strukturer);
lagdelt;
fylt plast (forsterkende komponent - partikler)
- bulk (homogen),
- skjelett ( innledende strukturer fylt med perm).

Også kompositter er noen ganger klassifisert etter matrisemateriale:

polymer matrise kompositter,
keramiske matrise kompositter,
metallmatrise kompositter,
oksid-oksid kompositter.

Fordeler med komposittmaterialer

Hovedfordelen med CM er at materiale og struktur skapes samtidig. Unntaket er prepregs, som er et halvfabrikat for fremstilling av strukturer.

Det bør umiddelbart fastsettes at CM-er er opprettet for disse oppgavene, derfor kan de ikke inneholde alle mulige fordeler, men når du designer en ny kompositt, står ingeniøren fritt til å sette dens egenskaper som er betydelig overlegne egenskapene til tradisjonelle materialer når han utfører dette målet i denne mekanismen, men dårligere enn dem i alle andre aspekter. Dette betyr at KM ikke kunne vært bedre. tradisjonelt materiale i alt, det vil si for hvert produkt, gjør ingeniøren alle nødvendige beregninger og først da velger han det optimale mellom materialene for produksjon.

høy spesifikk styrke (styrke 3500 MPa)
høy stivhet (elastisitetsmodul 130 ... 140 - 240 GPa)
høy slitestyrke
høy utmattelsesstyrke
fra CM er det mulig å lage dimensjonsstabile strukturer
letthet

Dessuten kan forskjellige klasser av kompositter ha en eller flere fordeler. Noen av fordelene kan ikke oppnås samtidig.

Ulemper med kompositter

Komposittmaterialer har et ganske stort antall ulemper som begrenser deres spredning.

Høy pris

De høye kostnadene for CM skyldes den høye vitenskapelige intensiteten i produksjonen, behovet for å bruke spesielt dyrt utstyr og råvarer, og derav den utviklede industrielle produksjonen og vitenskapelige basen i landet. Dette gjelder imidlertid bare når kompositter erstatter enkle valsede produkter laget av jernholdige metaller. Når det gjelder lette produkter, er produkter med kompleks form, korrosjonsbestandige produkter, høystyrke dielektriske produkter, kompositter en vinner. Dessuten er kostnadene for komposittprodukter ofte lavere enn analoger laget av ikke-jernholdige metaller eller rustfritt stål.

Anisotropi av egenskaper

Anisotropi er avhengigheten av CM-egenskapene på valg av måleretning. For eksempel er elastisitetsmodulen til ensrettet CFRP langs fibrene 10-15 ganger høyere enn i den tverrgående.

For å kompensere for anisotropien økes sikkerhetsfaktoren, noe som kan nøytralisere CMs fordel i spesifikk styrke. Et eksempel på dette er erfaringen med å bruke CM i produksjonen av den vertikale halen til MiG-29-jagerflyet. På grunn av anisotropien til CM som ble brukt, ble den vertikale halen designet med en sikkerhetsfaktor som var flere ganger høyere enn standarden i luftfartsfaktor på 1,5, noe som til slutt førte til at den sammensatte vertikale halen til MiG-29 viste seg. å være lik i vekt med strukturen til den klassiske vertikale halen laget av duralumin ...

Imidlertid er eiendomsanisotropi i mange tilfeller fordelaktig. For eksempel opplever rør som opererer ved indre trykk to ganger bruddspenningene i omkretsretningen sammenlignet med den aksiale. Følgelig trenger ikke røret være like sterkt i alle retninger. Når det gjelder kompositter, kan denne tilstanden enkelt oppnås ved å doble armeringen i omkretsretningen sammenlignet med den aksiale.

Lav slagstyrke

Lav seighet er også årsaken til behovet for å øke sikkerhetsfaktoren. I tillegg fører den lave slagstyrken til høy skadebarhet av CM-produkter, høy sannsynlighet for latente defekter, som kun kan oppdages ved instrumentelle kontrollmetoder.

Høyt spesifikt volum

Et høyt spesifikt volum er en betydelig ulempe ved bruk av CM i områder med strenge restriksjoner på det okkuperte volumet. Dette gjelder for eksempel innen supersonisk luftfart, der selv en liten økning i volumet til et fly fører til en betydelig økning i bølgeaerodynamisk luftmotstand.

Hygroskopisitet

Komposittmaterialer er hygroskopiske, det vil si at de har en tendens til å absorbere fuktighet, noe som skyldes diskontinuiteten i den indre strukturen til CM. Under langvarig drift og flere temperaturoverganger gjennom 0 Celsius, ødelegger vann som trenger inn i CM-strukturen CM-produktet fra innsiden (effekten er av natur lik ødeleggelsen av motorveier i lavsesongen). I rettferdighet bør det bemerkes at angitt ulempe refererer til kompositter av de første generasjonene, som hadde utilstrekkelig effektiv adhesjon av bindemiddelet til fyllstoffet, samt et stort volum av hulrom i bindemiddelmatrisen. Moderne typer kompositter med høy vedheft av bindemidlet til fyllstoffet (oppnådd ved bruk av spesielle smøremidler) oppnådd ved vakuumstøping med et minimum antall gjenværende gasshulrom er ikke underlagt denne ulempen, noe som gjør det spesielt mulig å bygge komposittskip, produsere komposittarmering og komposittstøtter luftledninger kraftoverføring.

Imidlertid kan CM absorbere andre svært penetrerende væsker, som flyparafin eller andre petroleumsprodukter.

Giftighet

Under drift kan CM-er avgi damper, som ofte er giftige. Hvis CM brukes til å lage produkter som vil være plassert i umiddelbar nærhet av en person (et slikt eksempel er den sammensatte flykroppen til en Boeing 787 Dreamliner), kreves det ytterligere studier av virkningen av CM-komponenter på mennesker for å godkjenne materialene som brukes i produksjon av CM.

Lav vedlikeholdsevne

Komposittmaterialer kan ha lav vedlikeholdsevne, lav vedlikeholdsevne og høy kostnad utnyttelse. Dette skyldes behovet for å bruke spesielle arbeidskrevende metoder (og noen ganger manuelt arbeid), spesialverktøy for å ferdigstille og reparere gjenstander fra CM. Ofte kan produkter laget av CM ikke modifiseres eller repareres i det hele tatt.

Bruksområder

Forbruksvarer

Armert betong er et av de eldste og enkleste komposittmaterialene
Stenger til fiske laget av glassfiber og karbonfiber
Glassfiberbåter
Bildekk
Metallkompositter

Sportsutstyr

Kompositter har sikkert slått seg ned i sport: for høye prestasjoner er høy styrke og lav vekt nødvendig, og prisen spiller ingen spesiell rolle.

Sykler
Alpint utstyr - staver og ski
Hockeystaver og skøyter
Kajakker, kanoer og padler til dem
Karosserideler for racerbiler og motorsykler
Hjelmer

Medisin

Materiale for tannfyllinger. Plastmatrisen tjener til god fylling, glasspartikkelfyllstoffet øker slitestyrken.

Maskinteknikk

I maskinteknikk er komposittmaterialer mye brukt til å lage beskyttende belegg på friksjonsoverflater, samt for produksjon av ulike deler av forbrenningsmotorer (stempler, koblingsstenger).

Karakteristisk

Teknologien brukes til å danne ytterligere beskyttende belegg på overflater i stål-gummi friksjonspar. Anvendelse av teknologien gjør det mulig å øke driftssyklusen til tetninger og aksler til industrielt utstyr som opererer i et vannholdig miljø.

Komposittmaterialer er sammensatt av flere funksjonelt forskjellige materialer. Grunnlaget for uorganiske materialer er silikater av magnesium, jern, aluminium modifisert av forskjellige tilsetningsstoffer. Faseoverganger i disse materialene skjer ved tilstrekkelig høye lokale belastninger, nær metallets sluttstyrke. I dette tilfellet dannes et høyfast cermetlag på overflaten i sonen med høye lokale belastninger, på grunn av hvilket det er mulig å endre strukturen til metalloverflaten.

Polymermaterialer basert på polytetrafluoretylen er modifisert med ultradispergerte diamant-grafittpulvere hentet fra eksplosive materialer, samt ultradispergerte pulvere av myke metaller. Materialet er myknet ved relativt lave (mindre enn 300 ° C) temperaturer.

Organometalliske materialer avledet fra naturlige fettsyrer inneholder en betydelig mengde sure funksjonelle grupper. På grunn av dette kan interaksjon med overflatemetallatomer utføres i hvilemodus. Friksjonsenergi akselererer prosessen og stimulerer forekomsten av tverrbindinger.

Spesifikasjoner

Det beskyttende belegget, avhengig av sammensetningen av komposittmaterialet, kan karakteriseres av følgende egenskaper:

tykkelse opptil 100 mikron;
renslighetsklasse på skaftoverflaten (opptil 9);
har porer med størrelser på 1 - 3 mikron;
friksjonskoeffisient opp til 0,01;
høy vedheft til metall- og gummioverflater.

Teknisk vurdering og økonomiske fordeler

Et høyfast cermetlag dannes på overflaten i området med høye lokale belastninger;
Laget dannet på overflaten av polytetrafluoretylen har en lav friksjonskoeffisient og lav motstand mot slitasje;
Organometalliske belegg er myke, har en lav friksjonskoeffisient, en porøs overflate, tykkelsen på det ekstra laget er noen få mikron.

Bruksområder for teknologi

tegner på arbeidsflate tetter for å redusere friksjonen og skape et skillelag som utelukker at gummi festes på akselen i hvileperioden.
høyhastighets forbrenningsmotorer for bil- og flykonstruksjon.

Luftfart og astronautikk

Innen luftfart og astronautikk har det vært et presserende behov for sterke, lette og holdbare strukturer siden 1960-tallet. Komposittmaterialer brukes til fremstilling av bærende konstruksjoner fly, kunstige satellitter, skyttelvarmeisolerende belegg, romsonder. I økende grad brukes kompositter til fremstilling av skinn for luft og romfartøy, og de mest belastede bærende elementene.

Bevæpning og militært utstyr

På grunn av dens egenskaper (styrke og letthet), brukes CM-er i militære anliggender for produksjon av forskjellige typer rustninger:

kroppsrustning (se også kevlar)
rustning for militært utstyr

Fram til IV århundre. f.Kr NS. ble mye brukt i buer som et våpen.

se også

Kompositt armeringsjern
Hybrid materiale

Notater (rediger)

J. Lubin. 1.2 Begreper og definisjoner // Håndbok om komposittmaterialer: 2 kn = Håndbok i kompositter. - M .: Mashinostroenie, 1988 .-- T. 1. - 448 s. - ISBN 5-217-00225-5.

Litteratur

Kerber M.L., Polymer komposittmaterialer. Struktur. Egenskaper. teknologier. - SPb .: Professiya, 2008 .-- 560 s.
Vasiliev V.V., Mekanikk av strukturer laget av komposittmaterialer. - M .: Mashinostroenie, 1988 .-- 272 s.
Karpinos D.M., komposittmaterialer. Katalog. - Kiev, Naukova Dumka

Lenker

Journal of Mechanics of Composite Materials and Structures
"Kompositter fra Science City" TV-historie
"Black wing technology" TV-historie

komposittmateriale impex, komposittmateriale sudal, komposittmaterialisme, komposittmaterialevitenskap

Informasjon om komposittmateriale

Komposittmaterialer - kunstig skapte materialer som består av to eller flere komponenter, avvikende i sammensetning og atskilt med en uttalt grense, og som har nye egenskaper som er utformet på forhånd.

Komponentene i komposittmaterialet er geometrisk forskjellige. En komponent som er kontinuerlig gjennom hele volumet av komposittmaterialet kalles matrise... Den diskontinuerlige komponenten, delt i volumet av komposittmaterialet, kalles beslag... Matrisen gir den nødvendige formen til produktet, påvirker dannelsen av egenskapene til komposittmaterialet, beskytter armeringen mot mekanisk skade og andre miljøpåvirkninger.

Organiske og uorganiske polymerer, keramikk, karbon og andre materialer kan brukes som matriser i komposittmaterialer. Egenskapene til matrisen bestemmer de teknologiske parametrene for prosessen med å oppnå sammensetningen og dens: tetthet, spesifikk styrke, driftstemperatur, motstand mot tretthetssvikt og effekten av aggressive medier. Forsterkende eller forsterkende komponenter er jevnt fordelt i matrisen. De er som regel høye, og i disse indikatorene er de betydelig overlegne matrisen. I stedet for begrepet forsterkende komponent kan begrepet fyllstoff brukes.

Klassifisering av komposittmaterialer

I henhold til geometrien til fyllstoffet er komposittmaterialer delt inn i tre grupper:

med nulldimensjonale fyllstoffer, hvis dimensjoner i tre dimensjoner er av samme rekkefølge;
med endimensjonale fyllstoffer, hvor en av størrelsene overstiger de to andre betydelig;
med todimensjonale fyllstoffer, hvorav to størrelser er betydelig større enn den tredje.

I henhold til arrangementet av fyllstoffer skilles tre grupper av komposittmaterialer:

med enakset (lineær) arrangement av fyllstoff i form av fibre, tråder, værhår i matrisen parallelt med hverandre;
med et biaksialt (plant) arrangement av et forsterkende fyllstoff, whiskermatter, folie i en matrise i parallelle plan;
med et triaksialt (volumetrisk) arrangement av det forsterkende fyllstoffet og fraværet av en dominerende retning i arrangementet.

Av komponentenes natur er komposittmaterialer delt inn i fire grupper:

komposittmaterialer som inneholder en metall- eller legeringskomponent;
komposittmaterialer som inneholder en komponent av uorganiske forbindelser av oksider, karbider, nitrider, etc.;
komposittmaterialer som inneholder en komponent av ikke-metalliske elementer, karbon, bor, etc.;
komposittmaterialer som inneholder en komponent av organiske forbindelser av epoksy, polyester, fenol, etc.

Egenskapene til komposittmaterialer avhenger ikke bare av de fysisk-kjemiske egenskapene til komponentene, men også av styrken til bindingen mellom dem. Maksimal styrke oppnås dersom dannelsen av eller oppstår mellom matrisen og armeringen.

I komposittmaterialer med nulldimensjonalt fyllstoff den mest utbredte er metallmatrisen. Sammensetninger på metallbasis forsterkes av jevnt fordelte dispergerte partikler med forskjellig dispersjon. Slike materialer er forskjellige.

I slike materialer tar matrisen opp hele lasten, og dispergerte fyllstoffpartikler forhindrer utvikling av plastisk deformasjon. Effektiv herding oppnås når innholdet av fyllstoffpartikler er 5 ... 10 %. Forsterkende fyllstoffer er partikler av ildfaste oksider, nitrider, borider, karbider. Dispersjonsforsterkede komposittmaterialer oppnås ved pulvermetallurgiske metoder eller partikler av et forsterkende pulver innføres i en flytende metall- eller legeringssmelte.

Komposittmaterialer basert på partikler av aluminiumoksid (Al 2 O 3) har funnet industriell anvendelse. De oppnås ved å presse aluminiumspulver etterfulgt av sintring (SAP). Fordelene med SAP vises ved temperaturer over 300 o C, når aluminiumslegeringer mykner. Dispersjonsherdede legeringer beholder herdeeffekten opp til en temperatur på 0,8 T pl.

SAP-legeringer er tilfredsstillende deformert, lett kuttes, sveises osv. Halvfabrikata produseres av SAP i form av plater, profiler, rør, folie. De brukes til å lage blader av kompressorer, vifter og turbiner, stempelstenger.

I komposittmaterialer med endimensjonale fyllstoffer herdere er endimensjonale elementer i form av værhår, fibre, ledninger, som holdes sammen av en matrise til en enkelt monolitt. Det er viktig at de sterke fibrene er jevnt fordelt i plastmatrisen. For forsterkning av komposittmaterialer, kontinuerlige diskrete fibre med dimensjoner i tverrsnitt fra brøker til hundrevis av mikrometer.

Materialer forsterket med whisker monokrystaller ble laget på begynnelsen av syttitallet for fly- og romstrukturer. Den viktigste måten å dyrke værhår på er å dyrke dem fra overmettet damp (PC-prosess). For produksjon av spesielt høystyrke whiskers av oksider og andre forbindelser utføres veksten i henhold til P-Zh-K-mekanismen: rettet vekst av krystaller skjer fra en damptilstand gjennom en mellomliggende væskefase.

Opprettelsen av værhår utføres ved å trekke væsken gjennom spinnedysene. Styrken til krystaller avhenger av tverrsnittet og overflateglattheten.

Komposittmaterialer av denne typen er lovende som. For å øke effektiviteten til varmemotorblader gassturbiner laget av nikkellegeringer, forsterket med safirtråder (Al 2 O 3), lar dette deg øke temperaturen betydelig ved turbininnløpet (den ultimate styrken til safirkrystaller ved en temperatur på 1680 o C over 700 MPa).

Forsterkning av rakettdyser fra wolfram- og molybdenpulver produseres med safirkrystaller både i form av filt og individuelle fibre, som et resultat av at det var mulig å doble materialet ved en temperatur på 1650 o C. Forsterkning av den impregnerende polymeren av glassfiberlaminater med filamentfibre øker styrken. Støpt metallarmering reduserer det i strukturer. Styrking av glass med ikke-orienterte værhår er lovende.

For forsterkning av komposittmaterialer brukes en metalltråd laget av forskjellige metaller: stål av ulik sammensetning, wolfram, niob, - avhengig av arbeidsforhold. Ståltråd bearbeides til vevd netting, som brukes til å oppnå komposittmaterialer med armeringsjernorientering i to retninger.

For forsterkning av lettmetaller brukes bor- og silisiumkarbidfibre. Særlig verdifulle eiendommer har karbonfibre, de brukes til å forsterke metall-, keramikk- og polymerkomposittmaterialer.

Eutektiske komposittmaterialer- legeringer av eutektisk eller nær eutektisk sammensetning, der orienterte krystaller, dannet i prosessen med rettet krystallisering, fungerer som en forsterkende fase. I motsetning til konvensjonelle komposittmaterialer, oppnås eutektiske materialer i én operasjon. Retningsorientert struktur kan oppnås på ferdige produkter. De dannede krystallene kan være i form av fibre eller plater. Retningsbestemte krystalliseringsmetoder brukes for å oppnå komposittmaterialer basert på kobolt, niob og andre elementer; derfor brukes de i et bredt temperaturområde.

1. Kompositt- eller komposittmaterialer - fremtidens materialer.

Etter at den moderne metallfysikken forklarte oss i detalj årsakene til deres plastisitet, styrke og økning, begynte en intensiv systematisk utvikling av nye materialer. Dette vil trolig føre, allerede i en tenkelig fremtid, til dannelse av materialer med en styrke som er mange ganger høyere enn dagens konvensjonelle legeringer. Samtidig vil det bli viet mye oppmerksomhet til de allerede kjente mekanismene for stålherding og aldring av aluminiumslegeringer, kombinasjoner av disse kjente mekanismer med formingsprosesser og mange muligheter for å lage komposittmaterialer. To lovende veier åpner for komposittmaterialer forsterket med enten fibre eller dispergerte faste stoffer. Først introduseres de tynneste høystyrkefibrene laget av glass, karbon, bor, beryllium, stål eller filamentære enkeltkrystaller i den uorganiske metalliske eller organiske polymermatrisen. Som et resultat av denne kombinasjonen kombineres maksimal styrke med høy elastisitetsmodul og lav tetthet. Komposittmaterialer er nettopp slike materialer for fremtiden.

Komposittmateriale - et strukturelt (metallisk eller ikke-metallisk) materiale der det er elementer som forsterker det i form av tråder, fibre eller flak mer slitesterkt materiale... Eksempler på komposittmaterialer: plast forsterket med bor, karbon, glassfiber, sleper eller stoffer basert på dem; aluminium, forsterket med ståltråder, beryllium. Ved å kombinere det volumetriske innholdet i komponentene, er det mulig å oppnå komposittmaterialer med de nødvendige verdiene for styrke, varmebestandighet, elastisitetsmodul, slitestyrke, samt lage komposisjoner med nødvendig magnetisk, dielektrisk, radioabsorberende og andre spesielle egenskaper.

2. Typer komposittmaterialer.

2.1. Komposittmaterialer med metallmatrise.

Komposittmaterialer eller komposittmaterialer består av en metallmatrise (oftere Al, Mg, Ni og deres legeringer), forsterket med høyfaste fibre (fibrøse materialer) eller fint spredte ildfaste partikler som ikke løses opp i basismetallet (dispersjon- forsterkede materialer). Metallmatrisen binder fibrene (dispergerte partikler) til en enkelt helhet. Fiber (dispergerte partikler) pluss et bindemiddel (matrise) som utgjør en bestemt sammensetning kalles komposittmaterialer.

2.2. Komposittmaterialer med en ikke-metallisk matrise.

Komposittmaterialer med en ikke-metallisk matrise er mye brukt. Polymer, karbon og keramiske materialer... Av polymermatrisene er de mest utbredte epoksy, fenol-formaldehyd og polyamid.
Karboniserte eller pyrokarbonmatriser produseres fra syntetiske polymerer som er utsatt for pyrolyse. Matrisen forbinder komposisjonen og gir den form. Forsterkere er fibre: glass, karbon, borsyre, organisk, basert på filamentære krystaller (oksider, karbider, borider, nitrider og andre), samt metall (tråder) med høy styrke og stivhet.

Egenskapene til komposittmaterialer avhenger av sammensetningen av komponentene, deres kombinasjon, kvantitative forhold og bindestyrke mellom dem.
Forsterkende materialer kan være i form av fibre, tau, tråder, bånd, flerlags stoffer.

Innholdet av herderen i orienterte materialer er 60-80 vol. %, i ikke-orienterte (med diskrete fibre og værhår) - 20-30 vol. %. Jo høyere styrke og elastisitetsmodul til fibrene, desto høyere styrke og stivhet har komposittmaterialet. Matrisens egenskaper bestemmer sammensetningens skjær- og trykkfasthet og motstanden mot utmattelsessvikt.

Avhengig av type herder klassifiseres komposittmaterialer som glassfiber, karbonfiber med karbonfiber, borfiber og organofiber.

I lagdelte materialer legges fibre, tråder, bånd impregnert med et bindemiddel parallelt med hverandre i leggeplanet. Flate lag settes sammen til plater. Egenskapene oppnås anisotrope. For arbeidet med materialet i produktet er det viktig å ta hensyn til retningen til de virkende belastningene. Du kan lage materialer med både isotrope og anisotrope egenskaper.
Du kan legge fibrene under forskjellige vinkler ved å variere egenskapene til komposittmaterialer. Materialets bøye- og torsjonsstivhet avhenger av rekkefølgen på stabling av lagene langs tykkelsen på pakken.

Det brukes stabling av herdere fra tre, fire eller flere tråder.
Strukturen til tre gjensidig vinkelrette tråder har størst anvendelse. Forsterkere kan plasseres i aksial, radiell og periferisk retning.

Tredimensjonale materialer kan være av hvilken som helst tykkelse i form av blokker, sylindre. Klumpete stofferøke skrellstyrken og skjærmotstanden sammenlignet med lagdelt. Fire-trådssystemet er konstruert ved å utvide herderen langs diagonalene til kuben. Strukturen til fire tråder er i likevekt, har økt skjærstivhet i hovedplanene.
Imidlertid er det vanskeligere å lage fire-retningsmaterialer enn tre retningsbestemte.

3. Klassifisering av komposittmaterialer.

3.1. Fibrøse komposittmaterialer.

Ofte er komposittmaterialet en lagdelt struktur hvor hvert lag er forsterket et stort antall parallelle kontinuerlige fibre. Hvert lag kan også forsterkes med kontinuerlige fibre vevd inn i et stoff, som er den opprinnelige formen, i bredde og lengde tilsvarende det endelige materialet. Ofte er fibrene vevd inn i tredimensjonale strukturer.

Komposittmaterialer skiller seg fra konvensjonelle legeringer i høyere verdier for ultimat strekkstyrke og utholdenhetsgrense (med 50 - 10%), elastisitetsmodul, stivhetskoeffisient og redusert tendens til sprekker. Bruken av komposittmaterialer øker strukturens stivhet samtidig som metallforbruket reduseres.

Styrken til kompositt (fibrøst) materialer bestemmes av egenskapene til fibrene; matrisen skal hovedsakelig omfordele spenningene mellom armeringselementene. Derfor bør styrken og elastisitetsmodulen til fiberen være betydelig større enn styrken og elastisitetsmodulen til matrisen.
Stive forsterkende fibre absorberer spenningene som oppstår i sammensetningen under belastning, gir styrke og stivhet til den i retning av fiberorientering.

For styrking av aluminium, magnesium og deres legeringer brukes bor, samt fibre fra ildfaste forbindelser (karbider, nitrider, borider og oksider) med høy styrke og elastisitetsmodul. Høyfast ståltråd brukes ofte som fiber.

For forsterkning av titan og dets legeringer brukes molybdentråd, safirfibre, silisiumkarbid og titanborid.

En økning i varmebestandigheten til nikkellegeringer oppnås ved å forsterke dem med wolfram eller molybdentråd. Metallfibre brukes også i tilfeller der høy termisk og elektrisk ledningsevne er nødvendig. Lovende herdere for fiberholdige komposittmaterialer med høy styrke og høy modul er værhår av aluminiumoksid og nitrid, silisiumkarbid og nitrid, borkarbid, etc.

Komposittmaterialer på metallbasis har høy styrke og varmebestandighet, samtidig er de lite plastiske. Imidlertid reduserer fibre i kompositter forplantningshastigheten av sprekker som har sin opprinnelse i matrisen, og plutselige sprøbrudd forsvinner nesten helt. Særpreget trekk fibrøse enaksede komposittmaterialer er anisotropi mekaniske egenskaper langs og på tvers av fibrene og lav følsomhet for stresskonsentratorer.

Anisotropien til egenskapene til fibrøse komposittmaterialer tas i betraktning når man designer deler for å optimere egenskaper ved å matche motstandsfeltet med spenningsfeltene.

Forsterkning av aluminium, magnesium og titanlegeringer med kontinuerlige ildfaste fibre av bor, silisiumkarbid, titan doborid og aluminiumoksid øker varmebestandigheten betydelig. Et trekk ved komposittmaterialer er en lav mykningshastighet i takt med økende temperatur.

Den største ulempen med komposittmaterialer med en- og todimensjonal forsterkning er lav motstand mot mellomlagsskjæring og tverrgående brudd. Materialer med volumetrisk forsterkning er fratatt dette.

3.2. Dispersjonsforsterkede komposittmaterialer.

I motsetning til fibrøse komposittmaterialer, i dispersjonsherdede komposittmaterialer, er matrisen hovedelementet som bærer lasten, og dispergerte partikler hemmer bevegelsen av dislokasjoner i den.
Høy styrke oppnås med en partikkelstørrelse på 10-500 nm med en gjennomsnittlig avstand mellom dem på 100-500 nm og deres jevne fordeling i matrisen.
Styrken og varmebestandigheten, avhengig av det volumetriske innholdet i forsterkningsfasene, overholder ikke additivitetsloven. Det optimale innholdet i den andre fasen for forskjellige metaller er ikke det samme, men overstiger vanligvis ikke 5-10 vol. %.

Bruken som styrkende faser av stabile ildfaste forbindelser (oksider av thorium, hafnium, yttrium, komplekse forbindelser av oksider og sjeldne jordmetaller), som ikke løses opp i matrisemetallet, gjør det mulig å opprettholde materialets høye styrke opp til 0,9-0,95 T. I denne forbindelse brukes slike materialer ofte som varmebestandige materialer. Dispersjonsherdede komposittmaterialer kan oppnås på grunnlag av de fleste metaller og legeringer som brukes i teknologi.

De mest brukte legeringene basert på aluminium - SAP (sintret aluminiumspulver).

Tettheten til disse materialene er lik tettheten til aluminium, de er ikke dårligere enn den i korrosjonsmotstand og kan til og med erstatte titan og korrosjonsbestandige stål når de opererer i temperaturområdet 250-500 ° C. De er overlegne smidde aluminiumslegeringer i langsiktig styrke. Langtidsstyrke for SAP-1 og SAP-2 legeringer ved 500 ° C er 45-55 MPa.

Nikkeldispersjonsherdede materialer har store muligheter.
Nikkelbaserte legeringer med 2-3 vol. % thoriumdioksid eller hafniumdioksid. Matrisen til disse legeringene er vanligvis en fast løsning av Ni + 20 % Cr, Ni + 15 % Mo, Ni + 20 % Cr og Mo. Legeringene VDU-1 (nikkel forsterket med thorium dioxide), VDU-2 (nikkel forsterket med hafnium dioxide), og VD-3 (Ni + 20% Cr matrise, forsterket med thorium oxide) er mye brukt. Disse legeringene har høy varmebestandighet. Dispersjonsherdede komposittmaterialer, så vel som fiberholdige, er motstandsdyktige mot mykning med økende temperatur og varighet av holde ved en gitt temperatur.

3.3. Glassfiber.

Glassfiber er en sammensetning som består av en syntetisk harpiks som bindemiddel og et glassfiberfyllstoff. Kontinuerlig eller kort glassfiber brukes som fyllstoff. Styrken til glassfiber øker kraftig med en reduksjon i diameteren (på grunn av påvirkningen av inhomogeniteter og sprekker som oppstår i tykke seksjoner). Egenskapene til glassfiber avhenger også av innholdet av alkali i sammensetningen; den beste ytelsen i alkalifrie glass medg.

Ikke-orienterte glassfibre inneholder kort fiber som fyllstoff. Dette gjør det mulig å presse deler av komplekse former med metallbeslag. Materialet er oppnådd med isotopiske styrkekarakteristikker som er mye høyere enn for presspulver og jevne fibre. Representanter for dette materialet er AG-4V glassfiber, samt DSV (dosert glassfiber), som brukes til å produsere elektriske deler, mekaniske deler (spoler, pumpetetninger, etc.). Når umettede polyestere brukes som bindemiddel, oppnås PSK-premikser (deig) og AP- og PPM-prepregs (basert på en glassmatte). Prepregs kan brukes til store produkter med enkle former (bilkarosserier, båter, instrumenthus, etc.).

Orienterte glassfibre har et fyllstoff i form av lange fibre arrangert i orienterte individuelle tråder og nøye bundet med et bindemiddel. Dette gir glassfiberen en høyere styrke.

Glassfiber kan fungere ved temperaturer fra -60 til 200 ° C, så vel som i tropiske forhold, tåler store treghetsoverbelastninger.
Med aldring i to år er aldringskoeffisienten K = 0,5-0,7.
Ioniserende stråling har liten effekt på deres mekaniske og elektriske egenskaper. De brukes til å lage deler med høy styrke, med beslag og gjenger.

3.4. Karbonfiber.

Karbonfiber (karbonfiberarmert plast) er sammensetninger som består av et polymerbindemiddel (matrise) og herdere i form av karbonfibre (karbonfibre).

Den høye bindingsenergien til C-C karbonfibre gjør at de kan beholde sin styrke ved svært høye temperaturer høye temperaturer(i nøytrale og reduserende miljøer opp til 2200 ° C), samt ved lave temperaturer. Fiberoverflaten er beskyttet mot oksidasjon. beskyttende belegg(pyrolytisk). I motsetning til glassfiber blir karbonfibre dårlig fuktet av bindemidlet
(lav overflateenergi), så de er etset. Dette øker graden av aktivering av karbonfibre med innholdet av karboksylgruppen på overflaten. Skjærstyrken mellom lag av CFRP øker 1,6-2,5 ganger. Whisking av filamentære krystaller av TiO, AlN og SiN brukes, noe som gir en økning i mellomlags hardhet med 2 ganger og styrke med 2,8 ganger. Det benyttes romlig forsterkede strukturer.

Bindemidler er syntetiske polymerer (polymer karbonfiber); syntetiske polymerer utsatt for pyrolyse (karbonisert karbonfiber); pyrolytisk karbon (pyrokarbon karbonfiber).

Epoksyfenolisk karbonfiber KMU-1L, forsterket med et karbontape, og KMU-1u på et tau, innvoller med værhår, kan fungere i lang tid ved temperaturer opp til 200 ° C.

Karbofibrene KMU-3 og KMU-2l oppnås med et epoksyanilin-formaldehyd-bindemiddel, de kan brukes ved temperaturer opp til 100 ° C, de er de mest teknologisk avanserte. Karbonfiber KMU-2 og
KMU-2L basert på et polyimidbindemiddel kan brukes ved temperaturer opp til
300 °C.

Karbonfibre utmerker seg ved høy statistisk og dynamisk tretthetsmotstand, beholder denne egenskapen ved normale og svært lave temperaturer (høy termisk ledningsevne av fiberen forhindrer selvoppvarming av materialet på grunn av intern friksjon). De er vann- og kjemikaliebestandige. Etter eksponering for luft er røntgenstråling og E nesten uendret.

Den termiske ledningsevnen til karbonplast er 1,5-2 ganger høyere enn den termiske ledningsevnen til glassfiber. De har følgende elektriske egenskaper: = 0,0024-0,0034 Ohm · cm (langs fibrene); ? = 10 og tg = 0,001 (ved en strømfrekvens på 10 Hz).

Karboglassfibre inneholder sammen med karbonglassfibre, noe som reduserer kostnadene for materialet.

3.5. Karbofibre med karbonmatrise.

Forkoksede materialer fremstilles av konvensjonelle polymere karbonfibre som har blitt pyrolysert i en inert eller reduserende atmosfære. Ved en temperatur på 800-1500 ° C, karbonisert karbonisert, ved 2500-3000 ° C dannes grafittiserte karbonfibre. For å oppnå pyrokarbonmaterialer legges herderen ut i form av produktet og plasseres i en ovn, der et gassformig hydrokarbon (metan) føres inn. Ved en viss modus (temperatur 1100 ° C og gjenværende trykk 2660 Pa), spaltes metan og det resulterende pyrolytiske karbonet avsettes på fibrene i herderen og binder dem.

Koksen som dannes under pyrolyse av bindemidlet har høy heftstyrke med karbonfiber... I denne forbindelse har komposittmaterialet høye mekaniske og ablative egenskaper, motstand mot termisk sjokk.

Karbonfiber med en karbonmatrise av typen KUP-VM når det gjelder styrke og slagfasthet er 5-10 ganger høyere enn spesielle grafitter; ved oppvarming i en inert atmosfære og vakuum beholder den styrke opp til 2200
° С, oksiderer i luft ved 450 ° С og krever et beskyttende belegg.
Friksjonskoeffisienten til en karbonfiber med en karbonmatrise er forskjellig høy (0,35-0,45), og slitasjen er liten (0,7-1 mikron for bremsing).

3.6. Borovoloknit.

Borovoloknits er sammensetninger av polymerbinding og herder - borfibre.

Borfibre utmerker seg ved høy trykkfasthet, skjær- og skjærstyrke, lav kryp, høy hardhet og elastisitetsmodul, termisk ledningsevne og elektrisk ledningsevne. Den cellulære mikrostrukturen til borfibre gir høy skjærstyrke ved grensesnittet med matrisen.

I tillegg til kontinuerlig borfiber, brukes komplekse borosteklonitter, hvor flere parallelle borfibre er flettet med glassfilament, som avslører dimensjonsstabilitet. Bruken av borfiber teknologisk prosess fabrikasjon av materiale.

Modifiserte epoksy- og polyimidbindemidler brukes som matriser for å oppnå borovlocknitter. Borovoloknits KMB-1 og
KMB-1k er designet for langsiktig arbeid ved en temperatur på 200 ° C; KMB-3 og KMB-3k krever ikke høyt trykk under behandling og kan operere ved temperaturer som ikke overstiger 100 ° С; KMB-2k er effektiv ved 300 ° С.

Borovoloknits har høy motstand mot tretthet, de er motstandsdyktige mot stråling, vann, organiske løsemidler og drivstoff og smøremidler.

3.7. Organiske fibre.

Organofiber er komposittmaterialer som består av et polymerbindemiddel og forsterkende midler (fyllstoffer) i form av syntetiske fibre. Slike materialer har lav vekt, relativt høy spesifikk styrke og stivhet, er stabile under påvirkning av vekslende belastninger og brå endringer i temperaturen. For syntetiske fibre er tapet av styrke under tekstilbearbeiding lite; de er mindre følsomme for skader.

For organiske fibre er verdiene for elastisitetsmodulen og temperaturkoeffisientene for lineær utvidelse av herderen og bindemidlet nærme.
Det er en diffusjon av bindemiddelkomponentene inn i fiberen og kjemisk interaksjon mellom dem. Materialets struktur er feilfri. Porøsiteten overstiger ikke 1-3% (i andre materialer 10-20%). Derfor stabiliteten til de mekaniske egenskapene til organiske fibre ved et kraftig temperaturfall, støt og sykliske belastninger. Høy slagstyrke (400-700 kJ / m2). Ulempene med disse materialene er deres relativt lave trykkfasthet og høye krypning (spesielt for elastiske fibre).

Organiske fibre er motstandsdyktige i aggressive miljøer og i fuktig tropisk klima; dielektriske egenskaper er høye, og termisk ledningsevne er lav. De fleste organiske fibre kan fungere i lang tid ved en temperatur på 100-150 ° C, og på grunnlag av et polyimidbindemiddel og polyoksadiazolfibre - ved en temperatur på 200-300 ° C.

I kombinerte materialer, sammen med syntetiske fibre, brukes mineralfibre (glass, karbonfiber og borfiber). Slike materialer har større styrke og stivhet.

4. Økonomisk effektivitet ved bruk av komposittmaterialer.

Bruksområdene for komposittmaterialer er ikke begrenset. De brukes i luftfart for høyt belastede flydeler (hud, bjelker, ribber, paneler, etc.) og motorer (kompressorblader og turbiner, etc.), i romteknologi for kraftstrukturer til enheter som er utsatt for oppvarming, for avstivninger, paneler , i bilindustrien for å lette karosserier, fjærer, rammer, karosseripaneler, støtfangere, etc., i gruveindustrien (boreverktøy, deler til høstemaskiner, etc.), i sivilingeniør (brospenn, prefabrikkerte elementer i høyhus osv.) og på andre områder av den nasjonale økonomien.

Bruken av komposittmaterialer gir et nytt kvalitativt sprang når det gjelder å øke kraften til motorer, energi- og transportinstallasjoner, og redusere vekten til maskiner og enheter.

Teknologien for å produsere halvfabrikata og produkter av komposittmaterialer er godt utviklet.

Komposittmaterialer med en ikke-metallisk matrise, nemlig polymerkarbonfibre, brukes i skipsbygging og bilkonstruksjon (karosseri, chassis, propeller); de brukes til å lage lagre, varmepaneler, sportsutstyr, datadeler. Karbonfiber med høy modul brukes til fremstilling av deler til luftfartsteknologi, utstyr for kjemisk industri, i røntgenutstyr og andre.

Karbonmatrise karbonfibre erstatter ulike typer grafitt. De brukes til termisk beskyttelse, flybremseskiver, kjemisk motstandsdyktig utstyr.

Borfiberprodukter brukes i luftfarts- og romfartsteknologi (profiler, paneler, kompressorrotorer og blader, propellblader og helikoptertransmisjonsaksler, etc.).

Organiske fibre brukes som et isolerende og strukturelt materiale i elektro- og radioindustrien, luftfartsteknologi og bilindustrien; de brukes til å lage rør, beholdere for reagenser, belegg for skipsskrog og mer.

Kunngjøringer om kjøp og salg av utstyr kan sees på

Du kan diskutere fordelene med polymerkvaliteter og deres egenskaper på

Registrer bedriften din i katalogen over selskaper