Конструкционные и функциональные волокнистые композиты Ведущий лектор

Конструкционные и функциональные волокнистые композиты Ведущий лектор – доц. к. т. н. Микрюков Константин Валентинович тел. 231 -89 -39, e-mail: mikrukov@kstu. ru

Посвящается талантливому педагогу, хорошему руководителю, ученому и просто замечательному человеку Новцову Анатолию Михайловичу Автор и разработчик курса «Конструкционные защитные и специальные волокнистые композиционные материалы» (лекции, семинары, лабораторные занятия)

Учебная нагрузка Лекции – 51 ч (включая вводную) Лаб. занятия – 68 часов Самостоятельна работа студентов (СРС) – 85 часов Зачет – 6 семестр Экзамен – 6 семестр Гос. экзамен – 10 семестр

Лекционный курс Тема 1 – Общая классификация волокнистых материалов (2 ч) Тема 2 – Непрерывные волокнистые армирующие наполнители (10 ч) Тема 3 – Коротковолокнистая арматура. (6 ч) Тема 4 – Тканные, нетканные и листовые армирующие материалы (6 ч) Тема 5 – Полимерные матричные материалы (6 ч) Тема 6 – Неорганические матричные материалы (6 ч) Тема 7 – Свойства волокнитов и области их применения (12 ч) Тема 8 – Сотопласты (3 ч)

Лабораторные занятия 1 л. р. – Изучение и определение основных показателей нитевидных наполнителей (12 ч) 2 л. р. – Изучение и определение основных показателей тканных наполнителей (12 ч) 3 л. р. – Изучение свойств волокнитов различной природы изготовленных как тела вращения (16 ч) 4 л. р. – Изготовление стеклопластиков и определение показателей их качества (16 ч) 5 л. р. – Определение основных показателей слоистых пластиков (12 ч)

СРС (реферат) ь тема – на выбор из 24 по списку ь объем – не менее 16 печатных листов ь содержание – введение, описание предмета реферата, уровень свойств, технология получения, область применения, заключение, список использованных источников (не менее 5 включая интернет ссылки) ь оформление – по ГОСТу 2. 105 95 (шрифт Times New Roman, размер шрифта 14, интервал 1, 5, форматирование абзаца – по ширине, поля – левое и нижнее 2, 5 см, правое и верхнее 2 см) ь защита реферата – презентация Power. Point 10 12 слайдов, доклад 7 минут, наличие опытных образцов приветствуется.

СРС (самостоятельная работа) ь тема 1 – Металлические волокна Способы их получения, основные свойства ь тема 2 – Матричные материалы на основе керамики ь тема 3 – Углерод углеродные (УУКМ) композиционные материалы. Свойства УУКМ с различными структурами Литература – Композиционные материалы: Справочник / Под ред. Д. М. Карпиноса. Киев: Высшая школа, 1985. 593 с.

Рейтинговая система ь ь ь лекции – 1 балл за занятие лабораторные работы – 1 балл за занятие, минус 1 балл за пропуск занятия СРС – 2 балла за тему реферат – 10 баллов посещение зашиты рефератов – 2 балла за семинар тесты – 10 баллов бонус от преподавателя – 3 студента (4, 3 и 2 балла) бонус от группы – 3 студента (4, 3 и 2 балла) экзамен – 40 баллов допуск к экзамену – более 36 баллов экзаменационные оценки: менее 60 – неуд. 60 73 – удов. 73 87 – хор. 87 100 – отл.

Контрольная точка (тест) Задание А – выбрать один правильный ответ из предложенных вариантов Задание Б – выбрать несколько правильный ответ из предложенных вариантов Задание В – установить соответствие между блоками данных Задание Г – вставить (словосочетание) пропущенное слово Задание Д – дать развернутый письменный ответ на заданную тему

Литература Основная ь Перепелкин К. Е. Армирующие волокна и волокнистые полимерные композиты. М. : НОТ, 2010 ь Справочник по композиционным материалам. В 2 х кн. / Под ред. Дж. Любина. Пер с англ. под ред. А. Б. Геллера. М. : Машиностроение, 1988 ь Буланов В. Н. , Воробей В. В. Технология ракетных и аэрокосмических конструкций из композиционных материалов М. : МГТУ, 1998. 514 с. Запасная ь Композиционные материалы: Справочник/Под ред. Д. М. Карпиноса. Киев: Высшая школа, 1985. 593 с. ь Композиционные материалы: Справочник/ В. В. Васильев, В. Д. Протасов, В. В. Болотин и др. , Под общ. Ред. В. В. Васильева, Ю. М. Тарнопольского. М. : Машинострое ние, 1990 512 с. ь Учебно методическое пособие «Волокнистые наполнители конструкционных, защитных и специальных композитов. А. М. Новцов, Г. Г. Богатеев, И. А. Абдуллин. Казань. : КГТУ, 1999

Студент, изучивший дисциплину, должен знать: ь основные типы волокнистых композитов, их классификацию, возможности применения в различных областях промышленности; ь требования к структурным элементам волокнистых композитов, их назначение и классификацию; ь основные свойства компонентов волокнистых композитов (наполнителей и матриц); ь принципы компоновки из них изделий с требуемыми потребительскими качествами; ь основные характеристики изделий из волокнистых композитов Студент, изучивший дисциплину, должен уметь: ь формулировать требования и подобрать вещества для волокнистых композитов, исходя из их назначения; ь определить характеристики компонентов и волокнистых композитов в целом; ь прогнозировать эксплуатационные свойства изделий

Блоки дисциплины КФВМ ь Волокна – стеклянные, органические , углеродные, борные, металлические ь КВА и ткани – органические, неорганические, керамические, нетканные листовые ь Матричные материалы – полимерные , металлические, неорганические вяжущие ь Волокниты – стеклопластики, углепластики, боропластики, органопластики, сотопласты, гибридные композиты

Общие понятия ь Композиционный материал – гетерогенная система состоящая из 2 х или более компонентов с сохранением свойств каждого их них (КМ однородны на макро уровне и не однородны на микро уровне. Между компонентами существует граница раздела фаз) ь Компонент обладающий непрерывностью по всему объему – матрица ь Компонент расположенный дискретно – наполнитель ь Наполнители по природе различаю дисперсные (ДУКМ) и волокнистые (ВКМ) ь ВКМ имеют ярко выраженную анизотропию свойств обусловленную преимущественным расположением волокна в том или ином направление

Краткая характеристика волокнистого наполнителя Волокна воспринимают основные напряжения, обеспечивают жесткость и прочность материала в направление армирования Требования: Ш Эксплуатационные (прочность , плотность, стойкость и т. д. ) Ш Технологические (слеживаемость, дисперсность , форма и размеры и т. д. ) Ш Экономические Ш Форма волокон – нить, жгут, ровинг, стренг, проволока, сетка, мат, ткань, пленка, штапельное волокно и т. д.

Матричные материалы ь ММ – обеспечивает монолитность, фиксирует форму изделия, распределяет действующие напряжения по объему, перераспределяет нагрузку в случае разрушения части волокон ь ММ определяет метод изготовления (технологию), форму изделия и большинство параметров тех. процесса ь Требования Шэксплуатационные – прочность на сдвиг, в направление отличном от направления армирования, циклические нагрузки температурный интервал Штехнологические – создание прочной связи на границе матрица волокно, невысокие значения параметров и режимов переработки Шэкономические

Общая характеристика волокнистого композита Прочность и уровень свойств ВКМ определяет: ь природа волокна и матрицы ь степень наполнения и схема армирования ь прочность связи на границе матрица волокно (технология)

Классификация ВКМ материаловедческий признак По природе ММ ь ь ь полимерные (пластики) металлические (металлкомпозиты) керамические (керамокомпозиты) неорганические вяжущие (камнеподобные) углеродные (УУКМ) комбинированные По природе волокна (стекло , боро , угле , органо , и т. д. )

Классификация ВКМ конструктивный признак Схемы армирования ь хаотические (короткие или непрерывные волокна) ь одномерные (короткие или непрерывные волокна) ь двумерные (непрерывные волокна и ткани) ь объемные (семейства нитей 3 D)

Классификация ВКМ по назначению ь Конструкционные – высокопрочные композиты заменяющие металлы в традиционных конструкциях ь Функциональные: Ш Защитные (повышенное значение какой либо характеристики) Ш Специальные (сочетание высоких прочностных характеристик с хорошими показателями по другим признакам)

Классификация ВКМ по областям применения ь ь ь ь Авиастроение Ракетнокосмическая техника Автомобилестроение Строительство Машиностроение Судостроение Спортинвентарь Товары народного потребления и т. д.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ