По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 62-1/-9

Композиционные материалы: виды и особенности изготовления

Композиционные материалы (композиты), как известно, имеют весьма широкий диапазон своего применения. Полимерные карбоволокниты используют в судо- и автомобилестроении; из них изготовляют подшипники, панели отопления, спортивный инвентарь, части ЭВМ. Высокомодульные карбоволокниты применяют для изготовления деталей авиационной техники, аппаратуры для химической промышленности, в рентгеновском оборудовании и др. Карбоволокниты с углеродной матрицей заменяют различные типы графитов. Они применяются для тепловой защиты, дисков авиационных тормозов, химически стойкой аппаратуры. В широком спектре композиционных материалов особое место занимают бороволокниты по причине их высокой прочности при сжатии, сдвиге и срезе, низкой ползучести, высоких значений твердости, модуля упругости, теплопроводности и электропроводности. Ячеистая микроструктура борных волокон обеспечивает высокую прочность при сдвиге на границе раздела с матрицей. Изготовление композитов, как правило, не требует высоких температур и давлений. При изготовлении композиционных материалов используются различные технологии в зависимости от материалов матрицы, материала и вида армирующего компонента.

Литература:

1. Лахтин Ю.М. Материаловедение. — М., 1990.

2. Дальский А.М. Технология конструкционных материалов. — М., 1985.

3. Никифоров В.М. Технология металлов и конструкционные материалы. — Л., 1986.

(ОКОНЧАНИЕ. НАЧАЛО В № 9-2017)

Композиционные материалы с неметаллической матрицей нашли широкое применение в практике. Свойства композиционных материалов зависят от состава компонентов, их сочетания, количественного соотношения и прочности связи между ними. Армирующие материалы могут быть в виде волокон, жгутов, нитей, лент, многослойных тканей.

В качестве неметаллических матриц используют полимерные, углеродные и керамические материалы. Из полимерных матриц наибольшее распространение получили эпоксидная, фенолоформальдегидная и полиимидная. Угольные матрицы коксованные или пироуглеродные получают из синтетических полимеров, подвергнутых пиролизу. Матрица связывает композицию, придавая ей форму. Упрочнителями служат волокна: стеклянные, углеродные, борные, органические, на основе нитевидных кристаллов (оксидов, карбидов, боридов, нитридов и др.), а также металлические (проволоки), обладающие высокой прочностью и жесткостью.

Варианты армирования композиционных материалов приведены на рис. 1.

Содержание упрочнителя в ориентированных материалах составляет 60–80 об. %, в неориентированных (с дискретными волокнами и нитевидными кристаллами) — 20–30 об. %. Чем выше прочность и модуль упругости волокон, тем выше прочность и жесткость композиционного материала. Свойства матрицы определяют прочность композиции при сдвиге и сжатии, а также сопротивление усталостному разрушению.

По виду упрочнителя композиционные материалы с неметаллической матрицей классифицируют на стекловолокниты, карбоволокниты с углеродными волокнами, бороволокниты и органоволокниты.

В слоистых материалах волокна, нити, ленты, пропитанные связующим, укладываются параллельно друг другу в плоскости укладки. Плоскостные слои собираются в пластины. Свойства получаются анизотропными. Для работы материала в изделии важно учитывать направление действующих нагрузок.

Можно создавать материалы как с изотропными, так и с анизотропными свойствами. Можно укладывать волокна под разными углами, изменяя тем самым свойства композиционных материалов. От порядка укладки слоев по толщине пакета зависит жесткость материала при изгибе и кручении.

Для Цитирования:
Композиционные материалы: виды и особенности изготовления. Главный инженер. Управление промышленным производством. 2017;11.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: