Автор работы: Пользователь скрыл имя, 21 Декабря 2010 в 20:12, реферат
Композиционный материал – конструкционный (металлический или неметаллический) материал, в котором имеются усиливающие его элементы ввиде нитей, волокон или хлопьев более прочного материала. Примеры композиционных материалов: пластик, армированный борными, углеродными, стеклянными волокнами, жгутами или тканями на их основе; алюминий, армированный нитями стали, бериллия. Комбинируя объемное содержание компонентов, можно получать композиционные материалы с требуемымизначениями прочности, жаропрочности, модуля упругости, абразивной стойкости, а также создавать композиции с необходимыми магнитными, диэлектрическими, радиопоглощающими и другими специальными свойствами
Таким
образом, полученные
Тепловизоры
серии ТН-9100 и ультразуковые импульсные
дефектоскопы типа Masterscan 380 по своим техническим
характеристикам позволяют обеспечить
возможность достоверного обнаружение
непроклеев и расслоений, при относительно
низкой трудоемкости контроля крупногабаритных
композиционных изделий, подобных лопастям
вертолетных винтов и др.
ВЫВОДЫ
Предложенный
в работе подход, основанный на
использовании нескольких
Предварительная
проработка методических
21 августа 2009 года «Союз производителей композитов» совместно с выставочной компанией «Мир-Экспо» в рамках IX Международного авиационно-космического салона МАКС-2009 в г. Жуковском на территории выставочного комплекса МАКС-2009проводят международную научно-практическую конференцию «Применение композиционных материалов в гражданском и военном авиастроении».
Конкурентоспособность
российского авиапрома, тем более
в условиях экономического кризиса,
во многом определяется применением
инновационных, конкурентных по цене,
качеству и сроку службы материалов.
Комплектующие авиационных
В рамках конференции
будут представлены последние достижения
ведущих предприятий
Основные темы Конференции:
Композиционные
материалы
Композиционные
материалы – материалы
будущего
После того как современная физика металлов подробно разъяснила нам причины их пластичности, прочности и ее увеличения, началась интенсивная систематическая разработка новых материалов. Это приведет, вероятно, уже в вообразимом будущем к созданию материалов с прочностью, во много раз превышающей ее значения у обычных сегодня сплавов. При этом большое внимание будет уделяться уже известным механизмам закалки стали и старения алюминиевых сплавов, комбинациям этих известных механизмов с процессами формирования и многочисленными возможностями создания комбинированных материалов. Два перспективных пути открывают комбинированные материалы, усиленные либо волокнами, либо диспергированными твердыми частицами. У первых в неорганическую металлическую или органическую полимерную матрицу введены тончайшие высокопрочные волокна из стекла, углерода, бора, бериллия, стали или нитевидные монокристаллы. В результате такого комбинирования максимальная прочность сочетается с высоким модулем упругости и небольшой плотностью. Именно такими материалами будущего являются композиционные материалы.
Композиционный
материал – конструкционный (металлический
или неметаллический) материал, в
котором имеются усиливающие
его элементы ввиде нитей, волокон или
хлопьев более прочного материала. Примеры
композиционных материалов: пластик, армированный
борными, углеродными, стеклянными волокнами,
жгутами или тканями на их основе; алюминий,
армированный нитями стали, бериллия.
Комбинируя объемное содержание компонентов,
можно получать композиционные материалы
с требуемыми значениями прочности, жаропрочности,
модуля упругости, абразивной стойкости,
а также создавать композиции с необходимыми
магнитными, диэлектрическими, радиопоглощающими
и другими специальными свойствами.
Типы
композиционных материалов
Композиционные
материалы с металлической
матрицей
Композиционные
материалы состоят из металлической
матрицы (чаще Al, Mg, Ni и их сплавы), упрочненной
высокопрочными волокнами (волокнистые
материалы) или тонкодисперсными тугоплавкими
частицами, не растворяющимися в основном
металле (дисперсно-упрочненные материалы).
Металлическая матрица связывает волокна
(дисперсные частицы) в единое целое. Волокно
(дисперсные частицы) плюс связка (матрица),
составляющие ту или иную композицию,
получили название композиционные материалы.
Композиционные
материалы с неметаллической
матрицей
Композиционные материалы с неметаллической матрицей нашли широкое применение. В качестве неметаллических матриц используют полимерные, углеродные и керамические материалы. Из полимерных матриц наибольшее распространение получили эпоксидная, фенолоформальдегидная и полиамидная.
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 других), а также металлические (проволоки), обладающие высокой прочностью и жесткостью.
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.
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 сдвиги и сжатии и сопротивление усталостному разрушению.
По виду упрочнителя композиционные материалы 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. Плоские слои собираются в пластины. Свойства получаются анизотропными. Для работы материала в изделии важно учитывать направление действующих нагрузок. Можно создать материалы, как с изотропными, так и с анизотропными свойствами.
Можно укладывать волокна под разными углами, варьируя свойства композиционных материалов. От порядка укладки слоев по толщине пакета зависят изгибные и крутильные жесткости материала.
Применяется
укладка упрочнителей из трех, четырех
и более нитей.
Наибольшее применение имеет структура
из трех взаимно перпендикулярных нитей.
Упрочнители могут располагаться в осевом,
радиальном и окружном направлениях.
Трехмерные
материалы могут быть любой толщины
в виде блоков, цилиндров. Объемные
ткани увеличивают прочность
на отрыв и сопротивление сдвигу
по сравнению со слоистыми. Система
из четырех нитей строится путем разложения
упрочнителя по диагоналям куба. Структура
из четырех нитей равновесна, имеет повышенную
жесткость при сдвиге в главных плоскостях.
Однако создание четырехнаправленных
материалов сложнее, чем трех направленных.
Классификация
композиционных материалов
Волокнистые композиционные материалы
Часто композиционный материал представляет собой слоистую структуру, в которой каждый слой армирован большим числом параллельных непрерывных волокон. Каждый слой можно армировать также непрерывными волокнами, сотканными в ткань, которая представляет собой исходную форму,по ширине и длине соответствующую конечному материалу. Нередко волокна сплетают в трехмерные структуры.
Композиционные
материалы отличаются от обычных
сплавов более высокими значениями
временного сопротивления и предела
выносливости (на 50 – 100 %), модуля упругости,
коэффициента жесткости и пониженной
склонностью к
Прочность
композиционных (волокнистых) материалов
определяется свойствами волокон; матрица
в основном должна перераспределять
напряжения между армирующими элементами.
Поэтому прочность и модуль упругости
волокон должны быть значительно
больше, чем прочность и модуль
упругости матрицы.
Жесткие армирующие волокна воспринимают
напряжения, возникающие в композиции
при нагружении, придают ей прочность
и жесткость в направлении ориентации
волокон.
Для упрочнения алюминия, магния и их сплавов применяют борные, а также волокна из тугоплавких соединений (карбидов, нитридов, боридов и оксидов), имеющих высокие прочность и модуль упругости. Нередко используют в качестве волокон проволоку из высокопрочных сталей.
Для армирования титана и его сплавов применяют молибденовую проволоку, волокна сапфира, карбида кремния и борида титана.
Повышение
жаропрочности никелевых
Композиционные материалы на металлической основе обладают высокой прочностью и жаропрочностью, в то же время они малопластичны. Однако волокна в композиционных материалах уменьшают скорость распространения трещин, зарождающихся в матрице, и практически полностью исчезает внезапное хрупкое разрушение. Отличительной особенностью волокнистых одноосных композиционных материалов являются анизотропия механических свойств вдоль и поперек волокон и малая чувствительность кконцентраторам напряжения.
Анизотропия
свойств волокнистых
Армирование алюминиевых, магниевых и титановых сплавов непрерывными тугоплавкими волокнами бора, карбида кремния, диборида титана и оксида алюминия значительно повышает жаропрочность. Особенностью композиционных материалов является малая скорость разупрочнения во времени с повышением температуры.
Основным
недостатком композиционных материалов
с одно и двумерным армированием
является низкое сопротивление межслойному
сдвигу и поперечному обрыву. Этого
лишены материалы с объемным армированием.
Дисперсно-упрочненные
композиционные материалы
В отличие
от волокнистых композиционных материалов
в дисперсно-упрочненных
Высокая прочность достигается при размере
частиц 10-500 нм при среднем расстоянии
между ними 100-500нм и равномерном распределении
их в матрице.
Прочность и жаропрочность в зависимости
от объемного содержания упрочняющих
фаз не подчиняются закону аддитивности.
Оптимальное содержание второй фазы для
различных металлов неодинаково, но обычно
не превышает 5-10 об. %.
Информация о работе Композиционные материалы– материалы будущего