Лекция. КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ ПЛАН: 1.

Лекция. КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

ПЛАН: 1. Композиционные материалы, понятие и классификация. 2. Композиционные материалы на основе металлической матрицы. 3. Композиционные материалы на основе полимерной матрицы. 4. Композиционные кожи.

1. КОМПОЗИЦИОННЫ Е МАТЕРИАЛЫ ПОНЯТИЕ, КЛАССИФИКАЦИЯ.

Композиционные материалы (КМ) - материалы, состоящие из двух и более компонентов, объединенные в монолит различными технологическими способами и имеющие границу раздела.

СОСТАВ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ 1. Матрица – связующий компонент, непрерывный в объеме композиционного материала 2. Упрочнители - компоненты (армирующие элементы и наполнители), распределенные в объеме матрицы наполнители – дисперсные (порошок) и коротковолокнистые вещества армирующие элементы – волокна, стержни, ткани, бумага и др.

КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ КМ на основе металлической и КМ на основе неорганической полимерной матрицы (минералы, углерод, керамика)

Все КМ подразделяются по принципу их создания Слоистые КМ с двумерным наполнителем Дисперсно–упрочненные КМ с нульмерными наполнителями - матрица упрочняется дисперсными частицами. Волокнистые КМ с одномерным наполнителем - матрица с введенными в нее нитями, волокнами более прочных материалов, которые однородно или жестко сцеплены с матрицей.

2. КОМПОЗИЦИОННЫ Е МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ МАТРИЦЫ.

1. Дисперсионно-упрочненные - металлическая матрица и равномерно распределенные частицы, размер которых от 0, 01 мкм до 50 мкм. § КМ с алюминиевой матрицей. Матрица – алюминий, упрочнители - частицы оксида алюминия (Al 2 O 3). § КМ с никелевой матрицей. Матрица – никель, упрочнители – частицы диоксида тория (Th. O 2). Применение: жаропрочные материалы (1000 -1200 0 С). 2. Слоистые КМ – сплавы алюминия, плакированные чистым алюминием, биметаллы. Свойства: высокая пластичность, трещиностойкость, коррозионная стойкость в сочетании с прочностью. 3. Волокнистые КМ. Упрочнители – нитевидные кристаллы и волокна (проволока из стали , вольфрама, молибдена, титана и их сплавов,

3. КОМПОЗИЦИОННЫ Е МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЫ.

Композиционные материалы Матрица: Термореактивные смолы: -эпоксидные смолы -полиэфирные смолы -фенолоформальдегидные и Волокна для кремний –органические смолы армирования: Термопластичные полимеры: -полиамиды - стеклянное волокно -Поликарбонаты (кварцевое, -полисульфоны кремнеземное) -бороволокно Полимерная матрица в КМ -углеродное волокно определяет деформационную устойчивость при повышенных -органические волокна – температурах, длительную полиамиды, лавсан и др. прочность, стабильность -нитевидные кристаллы характеристик при работе в агрессивных средах; Армирующее волокно – обеспечивает высокую прочность, усталостную прочность, жесткость конструкции.

Композиционные материалы Стекловолокниты Бороволокниты Углепластики Органопластики

1. Стекловолокниты – полимерная матрица и стеклянное волокно, стеклонити, стекложгуты, стеклонити в виде различного плетения. Свойства: высокая механическая прочность, коррозионная и радиационная стойкость. Применение: самолетостроение (детали крыльев, фюзеляжа), ракетостроение, плата в ЭВМ. 2. Бороволокниты – полимерная матрица и борное волокно. Свойства: высокий предел прочности при растяжении и сжатии, полупроводниковые свойства, повышенная тепло- и электропроводимость. Недостатки: трудность механической обработки. Применение: самолетостроение (профили, стрингеры, лопасти несущих винтов вертолетов и т. д. )

3. Углепластики - полимерная матрица и углеродные волокна. Свойства: низкая плотность, высокий модуль упругости, термостойкость, низкий коэффициент линейного расширения, высокая износостойкость. Применение: узлы трения - подшипники, диски тормозов и т. д. 4. Органопластики - полимерная матрица и синтетические волокна. Свойства: малая масса, стойкость к ударным циклическим нагрузкам, монолитная структура вследствие химического взаимодействия матрицы и волокна. Применение: самолетостроение, автостроение в качестве изоляционного и конструкционного материала (обшивка).

ПРОДОЛЖЕНИЕ Слоистые композиционные материалы: Текстолит – наполнители в виде слоев (хлопчатобумажная ткань, асбестовая ткань, ткань из синтетических нитей), матрица – фенолоформальдегидная смола. Применение: электротехника, корпуса судов. Гетинакс – наполнители в виде слоев (бумага), матрица – фенолоформальдегидная смола. Применение: электротехника. Металлопласт – наполнители в виде слоев (металл), матрица – ПВХ, фторопласт, полиэфирные полимеры. Применение: производство кузовов, электробытовых машин. Дисперсно-упрочненные композиционные материалы – наполнители (металлический порошок), матрица – полимеры. Применение:

ПРОДОЛЖЕНИЕ Композиционные материалы на основе неорганической матрицы (керамический материал), упрочнители – частицы или волокна металла. Композиционная кожа – основа и лицевое полимерное покрытие. Основа – смесь кожевенных и текстильных волокон, хаотично расположенных, с преобладанием кожевенных волокон, соединенная связующими веществами и спрессованная до однородной массы.

МЕТОДЫ ИДЕНТИФИКАЦИИ КОМПОЗИЦИОННЫХ КОЖ Органолептический (по срезу и проба на горение); Химический – определение содержания гольевого компонента, т. е. белка коллагена (не менее 50%) и наличия солей хрома; Рентгенофлюоресцентный – определение наличия солей хрома; Микроскопический.

КОМПОЗИЦИОННЫЕ КОЖИ Композиционная кожа - спрессованный слой пучков кожевенных волокон, покрытый полимерной композицией на текстильной основе. 1 (верхний) и 3 (нижний) слой – полимерная композиция на текстильной основе (ткань, трикотаж, нетканый материал); 2 (средний слой) – холст из спрессованных пучков кожевенных волокон, доля которых по массе и толщине превышает 50 %. Задекларированы ремни из ПВХ.

КОНЕЦ