Виды композиционных материалов. Строение, свойства, области применения

Композиционные материалы состоят из двух компонентов, объединенных различными способами в монолит при сохранении их индивидуальных особенностей.

Признаки материала:

▪ состав, форма и распределение компонентов определены заранее;

▪ состоят из двух компонентов и более различного химического состава, разделенных границей;

▪ обладает свойствами, отличными от свойств компонентов, взятых в отдельности;

▪ однороден в макромасштабе и неоднороден в микромасштабе;

▪ не встречается в природе, создан человеком.

Компоненты материала различны по геометрическому признаку. Матрицей называют компонент, который обладает непрерывностью по всему объему. Наполнителем - компонент прерывный, армирующий.

В композиционных материалах в качестве матриц используются металлы и их сплавы, полимеры органические и неорганические, керамические материалы. Свойства зависят от физико-химических свойств компонентов и прочности связи между ними. Компоненты для композиционного материала выбирают со свойствами, отличающимися друг от друга. Такие материалы - высокой удельной жесткости и удельной прочности.

Распространенные композиционные материалы с нуль-мерными наполнителями - металлическая матрица из металла или сплава. Композиционные материалы с равномерным распределением частиц упроч-нителя отличаются изотропностью свойств. Композиции, армированные дисперсными частицами получают методами порошковой металлургии.

Композиционные материалы с алюминиевой матрицей на основе алюминия упрочняются частицами А1203, полученные методом прессования алюминиевой пудры с последующим спеканием (САП).

Сплавы САП удовлетворительно деформируются в горячем состоянии, а сплавы САП-1 - и в холодном. САП легко обрабатываются резанием, удовлетворительно свариваются аргонодуговой и контактной сваркой. Из САП выпускают полуфабрикаты в виде листов, профилей, труб, фольги.

Композиционные материалы с никелевой матрицей.

Упрочняющим компонентом являются токсичные частицы диоксида тория (ТИ02) или диоксида гафния (Hf02). Эти материалы обозначаются ВДУ-1 и ВДУ-2 соответственно. Композиционные материалы ВДУ-1 и ВДУ-2 пластичны, деформируются в широком интервале температур различными методами (ковка, штамповка, осадка, глубокая вытяжка). Для соединения деталей из сплавов типа ВДУ применяют высокотемпературную пайку либо диффузионную сварку для предотвращения расплавления. Сплавы ВДУ-2 применяют в авиационном двигателестроении.

Композиционные материалы с одномерными наполнителями упрочняются посредством одномерных элементов в форме нитевидных кристаллов, волокон (проволоки).

Волокна скрепляются матрицей в единый монолит. Матрица служит для защиты упрочняющего волокна от повреждений, является средой, передающей нагрузку на волокна, и перераспределяет напряжения в случае разрыва отдельных волокон.

Композиционные материалы на никелевой матрице

Армированию подвергают жаропрочные никелевые сплавы, чтобы увеличить время их работы и рабочую температуру до 1100-1200 °C. Для армирования никелевых сплавов применяют упрочнители: нитевидные кристаллы, проволоки тугоплавких металлов и сплавов, волокна углерода и карбида кремния.

Эвтектические композиционные материалы - сплавы эвтектического состава. В них упрочняющей фазой являются ориентированные кристаллы, которые образуются при направленной кристаллизации.

Способами направленной кристаллизации получают композиционные материалы на основе Al, Мд, Си, Со, Тк

Эвтектические композиционные материалы на алюминиевой основе

Методом направленной кристаллизации получают композиции А1-А^М и А1-СиА12. Композиция отличается высокой стабильностью структуры вплоть до температур плавления.

Эвтектические композиционные материалы на основе никеля - это жаропрочные материалы, используются в ракетной и космической технике. Пластинчатые композиции, содержащие объемную долю упрочняющей фазы более 33-35 %, хрупкие. К пластичным относятся композиции на основе никеля с содержанием объемной доли волокон 3-15 % из карбидов тантала, ниобия, гафния.

Композиционные материалы на неметаллической основе.

В качестве матрицы используют отвержденные эпоксидные, полиэфирные, фенольные смолы.

Композиты, армированные однотипными волокнами, называются по упрочняющему волокну. Композицию, содержащую наполнитель в виде длинных стекловолокон, расположенных ориентированно отдельными прядями, называют ориентированным стекловолокнитом.

Наполнитель неориентированных стекловолокнитов - короткое волокно. Если упрочнителем является стеклоткань, материал называют стеклотекстолитом. Композиционный материал, содержащий углеродное волокно, называют углеволокнитом, борное волокно - бороволокнитом, органическое волокно - органово-локнитом. Достоинства композиционных материалов с полимерной матрицей: высокие удельные прочностные и упругие характеристики; стойкость к воздействию агрессивных сред; хорошие антифрикционные и фрикционные свойства наряду с высокими теплозащитными и амортизационными свойствами.

Автор: Буслаева Е.М.

<< Назад: Титан и его сплавы

>> Вперед: Химический состав, методы получения порошков, свойства и методы их контроля

Рекомендуем интересные статьи раздела Конспекты лекций, шпаргалки:

▪ Коммерческое право. Шпаргалка

▪ Уголовное право. Общая и Особенная часть. Шпаргалка

▪ История Украины. Важнейшие исторические даты и события. Шпаргалка

Смотрите другие статьи раздела Конспекты лекций, шпаргалки.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Впервые преоодолена передача ВИЧ от матери к ребенку 02.01.2026

Проблема вертикальной передачи ВИЧ - от матери к ребенку - остается одной из ключевых задач глобальной медицины. Недавний отчет Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) демонстрирует историческое достижение: Бразилия впервые в своей истории полностью преодолела этот путь передачи вируса. Страна стала 19-й в мире и первой с населением более 100 миллионов человек, которая достигла такого результата. Достижения Бразилии основаны на комплексных медицинских программах, обеспечивающих своевременный доступ к диагностике и терапии для всех слоев населения. ВОЗ официально подтвердило, что уровень передачи ВИЧ от матери к ребенку снизился до менее двух процентов. Более 95% беременных женщин в стране получают регулярный скрининг на ВИЧ и необходимое лечение в рамках стандартного ведения беременности. Изначально программа тестировалась в крупных муниципалитетах и штатах с населением более 100 тысяч человек, а затем была масштабирована на всю страну. Такой подход позволил унифицировать ста ...>>

Нанослой германия увеличивает эффективность солнечных батарей на треть 02.01.2026

Разработка высокоэффективных солнечных батарей остается одной из ключевых задач современной энергетики. Недавнее исследование южнокорейских ученых позволило повысить производительность тонкопленочных солнечных элементов почти на 30%, что открывает новые перспективы для возобновляемых источников энергии, гибкой электроники и сенсорных устройств. Команда исследователей сосредоточилась на элементах на основе моносульфида олова (SnS) - нетоксичного и доступного материала, который идеально подходит для гибких солнечных панелей. До настоящего времени эффективность SnS-устройств оставалась низкой из-за проблем на границе контакта с металлическим электродом. В этой области возникали структурные дефекты, диффузия элементов и электрические потери, что существенно ограничивало возможности таких батарей. "Этот интерфейс был главным барьером для достижения высокой производительности", - отмечает профессор Джейонг Хо из Национального университета Чоннам. Для решения этих проблем ученые предлож ...>>

Электростатическое решение для борьбы с льдом и инеем 01.01.2026

Борьба с льдом и инеем на транспортных средствах и критически важных поверхностях зимой остается сложной и затратной задачей. Ученые из Virginia Tech разработали инновационную технологию, способную разрушать лед и иней без использования тепла или химических реагентов, что открывает новые возможности для безопасной и экологичной зимней эксплуатации транспорта. Исследователи обнаружили, что лед и иней образуют кристаллическую решетку с так называемыми ионными дефектами - заряженными участками, способными перемещаться под воздействием электрического поля. Эти дефекты являются ключом к управлению прочностью льда и его удалением с поверхностей. Когда на замерзшую поверхность подается положительный электрический заряд, отрицательные ионные дефекты притягиваются к источнику поля. Это вызывает разрушение кристаллической решетки льда, в результате чего часть льда буквально "отскакивает" от поверхности. Такой эффект позволяет удалять лед без применения внешнего тепла или химических средств ...>>

Случайная новость из Архива Лазерное устройство, вырабатывающее частицы с отрицательной массой 13.01.2018 В нашем физическом мире, если вы толкаете какой-либо объект, он, согласно Второму закону Ньютона, начинает удаляться от вас. Но объекты, обладающие отрицательной массой, будут действовать вопреки этому принципу, чем сильней вы будете их толкать, беем быстрей они будут двигаться в вашу же сторону. Все это походит на невозможную вещь, тем не менее такой эффект уже давно имеет теоретическое обоснование и его проявления наблюдались в некоторых экспериментах. И недавно, исследователи из университета Рочестера закончили разработку устройства, способного вырабатывает частицы, обладающие отрицательной массой. Во время экспериментов, проведенных учеными из Вашингтонского университета в прошлом году, отрицательную массу демонстрировала "жидкость", состоящая из конденсата Бозе-Эйнштейна, облака атомов рубидия, охлажденных до сверхнизкой температуры при помощи света лазера. В устройстве, созданном исследователями из Рочествера, эффект отрицательной массы демонстрируют квазичастицы, получающиеся путем слияния фотонов лазерного света с экситонами, возникающими в полупроводниковом материале. Конструкция нового устройства во многом подобна конструкции обычного лазера. Свет направляется в промежуток между парой параллельных зеркал. Пространство, заключенное между этими двумя зеркалами называют оптической ловушкой, и в центр этой оптической ловушки был помещен атомарно тонкий слой полупроводникового материала, молибденита, дисульфида молибдена, который взаимодействует со светом, попавшим внутрь оптической ловушки. Экситоны, возникающие в полупроводнике, объединяются с фотонами света и формируют квазичастицы, называемые поляритонами, которые, как раз и демонстрируют эффект отрицательной массы. "Заставляя экситон отдать часть своей "идентичности" фотону света, мы получаем поляритоны, обладающие отрицательной массой" - рассказывает Ник Вамивакас (Nick Vamivakas), ведущий исследователь, - "Эти преобразования могут свести с ума обычного человека, но если этого не случится, то человека доконает полученный результат. Если "отрицательный" поляритон потянуть или толкнуть он начнет двигаться в направлении, противоположном тому, которое подсказывает человеку ему интуиция". Ученые из Рочестера пока продолжают работать, исследуя физику и особенности поведения частиц с отрицательной массой, вырабатываемых созданным ими устройством. Область практического применения данного достижения пока еще не определена, но ученые уверены в том, что использование "отрицательных" поляритонов позволит создать более мощные и эффективные лазеры.

Другие интересные новости:

▪ Волнистые транзисторы

▪ Людям нравятся непослушные кошки

▪ 7-нм настольные APU Renoir - Ryzen 4000G, PRO 4000G и Athlon PRO 3000G

▪ Напиток из лужи

▪ Игровая мышь Logitech G604 Lightspeed

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Антенны. Подборка статей

▪ статья Джон Драйден. Знаменитые афоризмы

▪ статья Как манящие крабы обманывают других самцов своего вида? Подробный ответ

▪ статья Лопух съедобный. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Модернизируем шестиструнную гитару. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Защита электродвигателя от неполнофазного режима. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025