Перевести страницу
0
Корзина пуста

Машиностроительное предприятие - цех металлообработки, станочные работы любой сложности

Композиционные материалы

Искусственные материалы, изготовленные сочетанием химически разнородных компонентов, называются композиционными (К/М). Компонентами являются матрица и упрочнитель.

В качестве матриц используются полимеры, металлы и их сплавы, углеродные и керамические материалы. Свойства матриц определяют рабочие температуры, режимы получения и переработки композиционных материалов. В качестве упрочнителей используют углеродные, борные, стеклянные волокна, нитевидные кристаллы углерода, бора, а также металлические волокна (проволоки), имеющие высокую прочность.

Армирующие волокна обладают различными свойствами. Например, углеродные волокна работоспособны до температуры 450°С. Борные волокна высокопрочны, температура их стабильной работы до 980°С.

Для увеличения адгезии матрицы к волокнам применяют вискеризацию – осаждение нитевидных кристаллов («усов») на поверхность волокон (волокна становятся «мохнатыми»). При этом увеличивается прочность при сдвиге в 1,5 – 2 раза, прочность при сжатии на 40–50%.

Композиционные материалы по упрочнителю классифицируют на карбоволокниты, бороволокниты, материалы с металлическими матрицами.

Карбоволокниты состоят из матриц – полимерного связующего и упрочнителя – углеродных волокон.

В углеродных волокнах в зависимости от температуры термообработки содержание углерода может составлять до 99%. Предел прочности обычных карбоволокон σв = 500 – 1000 МПа. В качестве полимерных связующих используют эпоксидные, фенолформальдегидные смолы и др.

Из карбоволокнитов изготавливают гребные винты, кузова машин, подшипники, химически стойкую аппаратуру.

Бороволокниты состоят из полимерного связующего (эпоксидной смолы) и упрочнителя (борных волокон или боростекло-нитей). Предназначены для длительной работы при высоких температурах, обладают высокой усталостной прочностью, стойки к воде, органическим растворителям и смазочным материалам, имеют повышенную тепло- и электропроводность; прочность при сжатии у них в 2 – 2,5 раза выше, чем у карбоволокнитов. Бороволокниты применяются для изготовления роторов и лопастей компрессоров, винтов и др.

Композиционные материалы с металлическими матрицами могут армироваться стальной и вольфрамовой проволокой, борными и углеродными волокнами. В качестве матриц используют алюминий, магний и их сплавы, никель и др. Композиционный материал на алюминиевой основе с упрочнителем из стальной проволоки обладает хорошей тепло- и электропроводностью, высокой прочностью (при 20°С σв = 1600 МПа), низкой стоимостью. Металлы, армированные волокнами, применяются в авиационной и ракетной технике.

Мнемосхема