По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 662.12

Композиционные материалы. Особенности и области применения

Представлен обзор композиционных материалов, их классификация, состав, строение и свойства, экономическая эффективность. Подробно рассмотрена особенность механической обработки резанием. Отмечены достоинства и недостатки.

Композиционный материал (КМ) — неоднородный сплошной материал, состоящий из двух или более компонентов, среди которых можно выделить армирующие элементы, обеспечивающие необходимые механические характеристики материала, и матрицу, обеспечивающую совместную работу армирующих элементов. Механическое поведение композита определяется соотношением свойств армирующих элементов и матрицы, а также прочностью связи между ними. Эффективность и работоспособность материала зависят от правильного выбора исходных компонентов и технологии их совмещения, призванной обеспечить прочную связь между компонентами при сохранении их первоначальных характеристик. В результате совмещения армирующих элементов и матрицы образуется комплекс свойств композита, не только отражающий исходные характеристики его компонентов, но и включающий свойства, которыми изолированные компоненты не обладают. В частности, наличие границ раздела между армирующими элементами и матрицей существенно повышает трещиностойкость материала, и в композитах, в отличие от металлов, повышение статической прочности приводит не к снижению, а, как правило, к повышению характеристик вязкости разрушения.

Преимущества композиционных материалов:

  • высокая удельная прочность;
  • высокая жесткость (модуль упругости 130…140 ГПа);
  • высокая износостойкость;
  • высокая усталостная прочность.

Из КМ возможно изготовить стабильные по размерам конструкции, причем разные классы композитов могут обладать одним или несколькими преимуществами.

Недостатки композиционных материалов:

  • высокая стоимость;
  • анизотропия свойств;
  • повышенная наукоемкость производства, необходимость специального дорогостоящего оборудования и сырья, а следовательно развитого промышленного производства и научной базы страны.

Рассмотрим подробнее возможность изготовления и применения композиционных материалов в различных отраслях народного хозяйства.

Как уже отмечалось, композиты — многокомпонентные материалы, состоящие из полимерной, металлической, углеродной, керамической или др. основы (матрицы), армированной наполнителями из волокон, нитевидных кристаллов, тонкодиспeрсных частиц и др. Путем подбора состава и свойств наполнителя и матрицы (связующего), их соотношения, ориентации наполнителя можно получить материалы с требуемым сочетанием эксплуатационных и технологических свойств. Использование в одном материале нескольких матриц (полиматричные композиционные материалы) или наполнителей различной природы (гибридные композиционные материалы) значительно расширяет возможности регулирования свойств композиционных материалов. Армирующие наполнители воспринимают основную долю нагрузки композиционных материалов.

Для Цитирования:
Композиционные материалы. Особенности и области применения. Главный механик. 2018;4.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: