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:

▪ Логистика. Шпаргалка

▪ Бизнес-планирование. Конспект лекций

▪ Государственные и муниципальные финансы. Шпаргалка

Смотрите другие статьи раздела Конспекты лекций, шпаргалки.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Атомный секрет вечного блеска золота 20.06.2026

Золото издавна считается символом вечности и благородства не только из-за своей редкости, но и благодаря удивительной химической стойкости. В отличие от большинства металлов, оно не окисляется на воздухе, не тускнеет и не покрывается ржавчиной даже спустя тысячелетия. Эта уникальная инертность позволила золотым артефактам сохранять первозданный блеск с древних времен. Однако точный механизм такой защиты долго оставался загадкой для ученых. Недавнее исследование американских химиков-вычислителей раскрыло, что дело не просто в слабом взаимодействии с кислородом, а в особой атомной структуре поверхности металла. Сотрудники Тулейнского университета Санту Бисвас и Мэтью М. Монтемор провели детальное компьютерное моделирование, чтобы понять, как молекулы кислорода взаимодействуют с поверхностью золота. Ученые сравнили два основных типа атомных структур: "реконструированные" и "нереконструированные" поверхности. Было доказано, что природная способность золота к перестройке атомов играет кл ...>>

Смарфон Realme 16T 5G 20.06.2026

В сегменте доступных смартфонов с акцентом на длительную работу без подзарядки компания Realme представила интересную новинку - модель Realme 16T 5G. Главным преимуществом устройства стала по-настоящему впечатляющая батарея емкостью 8000 мАч, которая способна обеспечить до трех дней автономной работы при умеренном использовании. При этом инженерам удалось сохранить относительно компактный корпус толщиной менее 9 мм и вес всего 224 грамма, что делает смартфон удобным для повседневного ношения несмотря на внушительный аккумулятор. Смартфон оснащен большим 6,8-дюймовым LCD-дисплеем с высокой частотой обновления 144 Гц и пиковой яркостью до 1200 нит. Такое сочетание обеспечивает плавную картинку в динамичных сценах и комфортное восприятие контента даже под прямыми солнечными лучами. За производительность отвечает энергоэффективный процессор MediaTek Dimensity 6300, дополненный оперативной памятью LPDDR4X и накопителем UFS 2.2. Для эффективного отвода тепла во время продолжительных нагру ...>>

Проблема набора веса после 40 19.06.2026

С возрастом многие люди замечают, что поддерживать привычный вес становится все сложнее, даже если рацион и уровень активности существенно не меняются. Ученые из Каролинского института в Швеции раскрыли одну из ключевых биологических причин этого явления. Они показали, что с годами в жировой ткани замедляется процесс обновления липидов, из-за чего организм постепенно накапливает жир. Это естественное возрастное изменение объясняет, почему после 40 лет тело начинает "работать" иначе, способствуя набору веса. В долгосрочном исследовании специалисты наблюдали за жировой тканью 54 мужчин и женщин на протяжении в среднем 13 лет. Независимо от того, набирали участники вес или, наоборот, худели, у всех без исключения скорость липидного обмена в жировых клетках заметно снижалась. Жир в клетках обновляется все медленнее, и этот процесс происходит автоматически с течением времени. Те, кто не компенсировал замедление уменьшением калорийности питания, в среднем набирали около 20% от исходного в ...>>

Случайная новость из Архива Развечание мифа о неизбежности неравенства 30.04.2025 Представление о том, что экономическое неравенство - неотъемлемая черта любого развитого общества, укоренилось в общественном сознании на протяжении веков. Однако современные археологические исследования ставят под сомнение этот взгляд, демонстрируя, что расслоение по богатству не является исторической неизбежностью. Масштабный научный труд международной группы ученых открыл новые горизонты в понимании социальной структуры прошлых цивилизаций. Основой анализа послужили данные о более чем 50 000 жилищ, построенных за последние десять тысяч лет в тысячах поселений на шести континентах. Археологи изучили размеры домов, использовав их как эмпирический показатель уровня имущественного неравенства. Такой подход позволил провести сравнение экономических различий между жителями древних обществ и выявить, как они менялись с течением времени. Один из ведущих авторов исследования, Гэри Файнман, антрополог из Музея Филда в Чикаго, подчеркивает уникальность полученных данных. По его словам, это первый в своем роде систематический анализ, позволяющий проследить изменения неравенства не на основе догадок, а с опорой на конкретные археологические свидетельства. По мнению Файнмана, полученные результаты опровергают идею о том, что сложные общества обязательно порождают резкое имущественное расслоение. Исследователи использовали коэффициент Джинни - признанный во всем мире инструмент измерения неравенства. Он позволяет оценить распределение богатства от абсолютного равенства (значение 0) до максимального неравенства (значение 1). При сравнении этих коэффициентов в разных регионах и эпохах ученые выявили значительную вариативность, которая не вписывается в традиционные представления об экономическом развитии. Анализ продемонстрировал, что даже с ростом численности населения или усложнением политической организации уровень неравенства мог оставаться стабильным или даже снижаться. Такой результат противоречит общепринятой теории, согласно которой переход к земледелию или появление формальной власти неизбежно ведут к увеличению социального разрыва. Это открытие подчеркивает, что существовали общества, в которых механизмы перераспределения работали эффективно, а сотрудничество преобладало над иерархией. Кроме того, исследование дало основания усомниться в универсальности моделей, навязанных европейской историей. Образцы античной Греции, Рима или средневековой Европы не должны восприниматься как единственные возможные пути развития. Археологические данные свидетельствуют о множественности сценариев, в которых человеческие сообщества могли адаптироваться, развиваться и сохранять относительное равенство. Как отмечает Файнман, ключевым фактором в истории оказывается не только технологическое развитие или демография, но и человеческий выбор. Управление, система ценностей и культура сотрудничества могут играть решающую роль в сдерживании неравенства. Этот вывод имеет важное значение не только для понимания прошлого, но и для поиска решений современных социальных проблем.

Другие интересные новости:

▪ Новая сверхпрочная искусственная кожа

▪ Гигантские природные ускорители частиц

▪ Вокруг Юпитера обнаружены 12 новых спутников

▪ Управление фононами при помощи фотонов света

▪ Черная дыра не может стать тяжелее 50 млрд Солнц

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта ВЧ усилители мощности. Подборка статей

▪ статья Модельный авиадвигатель. Советы моделисту

▪ статья Почему детям до двух лет вредно смотреть телевизор? Подробный ответ

▪ статья Рыбацкий узел. Советы туристу

▪ статья Дальтометр для определения времени реакции на световые раздражители. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Синтезатор частоты для автомобильной радиостанции диапазона 27 МГц. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026