Федеральнеагентство з освіти
Білгородськийдержавний технологічний університет імені В. Г. Шухова
Інститутбудівельного матеріалознавства
Кафедра ТДКО
Реферат
На тему: "Композиційні матеріали "
Виконав: студент гр.ХТ-41
Соколенко І. В.
Прийняв: аспірант
Бедіна В. І.
Білгород
2010р.
Зміст
Введення
1. Класифікація композиційнихматеріалів
2. Склад, будова і властивостікомпозиційних матеріалів
3. Економічна ефективністьзастосування композиційних матеріалів
Список використаної літератури
Введення
Композиційний матеріал -неоднорідний суцільний матеріал, що складається з двох або більше компонентів, середяких можна виділити армуючі елементи, що забезпечують необхіднімеханічні характеристики матеріалу, і матрицю, що забезпечує спільнуроботу армуючих елементів. Механічне поведінка композиту визначаєтьсяспіввідношенням властивостей армуючих елементів і матриці, а також міцністю зв'язкуміж ними. Ефективність і працездатність матеріалу залежать від правильноговибору вихідних компонентів і технології їх поєднання, покликаної забезпечитиміцний зв'язок між компонентами при збереженні їх первинниххарактеристик. У результаті сполучення армуючих елементів і матриціутворюється комплекс властивостей композиту, не тільки відображає вихідніхарактеристики його компонентів, але і включає властивості, якимиізольовані компоненти не володіють. Зокрема, наявність кордонів розділу міжармуючим елементами і матрицею істотно підвищує тріщиностійкістьматеріалу, і в композитах, на відміну від металів, підвищення статичноїміцності приводить не до зниження, а, як правило, до підвищення характеристикв'язкості руйнування.
Перевагикомпозиційних матеріалів:
-висока питомаміцність;
-->>
-висока жорсткість(Модуль пружності 130 ... 140 ГПа);
-висока зносостійкість;
-висока втомнаміцність;
З КМ можливо виготовитиразмеростабільние конструкції, причому, різні класи композитів можуть володітиодним або кількома перевагами.
Найбільш часті недолікикомпозиційних матеріалів:
-висока вартість;
-анізотропія властивостей;
-підвищена наукоємністьвиробництва, необхідність спеціального дорогого обладнання та сировини, аотже розвинутого промислового виробництва та наукової бази країни.
1. Класифікаціякомпозиційних матеріалів
Композити -багатокомпонентні матеріали, що складаються з полімерної, металевої.,вуглецевої, керамічної або ін основи (матриці), армованої наповнювачамиз волокон, ниткоподібних кристалів, тонкодіспeрсних частинок і ін Шляхом підбору складу і властивостейнаповнювача і матриці (зв'язуючого), їх співвідношення, орієнтації наповнювачаможна отримати матеріали з необхідним поєднанням експлуатаційних татехнологічних властивостей. Використання в одному матеріалі декількох матриць(Поліматричного композиційні матеріали) або наповнювачів різної природи(Гібридні композиційні матеріали) значно розширює можливостірегулювання властивостей композиційних матеріалів. Армуючі наповнювачісприймають основну частку навантаження композиційних матеріалів.
За структурою наповнювачакомпозиційні матеріали поділяють на волокнисті (армовані волокнами іниткоподібними кристалами), шаруваті (армовані плівками, платівками, шаруватиминаповнювачами), дісперсноармірованние, або дисперсно-зміцнені (знаповнювачем у вигляді тонкодисперсних частинок). Матриця в композиційнихматеріалах забезпечує монолітність матеріалу, передачу і розподілнапруги в наповнювачі, визначає тепло-, волого-, вогне-і ​​хім. стійкість.
За природою матричногоматеріалу розрізняють полімерні, металеві, вуглецеві, керамічні та інкомпозити.
Композиційні матеріализ металевою матрицею являють собою металевий матеріал (частіше Al, Mg, Ni та їх сплави),зміцнений високоміцними волокнами (волокнисті матеріали) аботонкодисперсних тугоплавкими частками, не розчиняються в основному металі(Дисперсно-зміцнені матеріали). Металева матриця пов'язує волокна(Дисперсні частинки) в єдине ціле.
Композиційні матеріализ неметалевої матрицею знайшли широке застосування. В якості неметалевихматриць використовують полімерні, вуглецеві та керамічні матеріали. Зполімерних матриць найбільшого поширення набули епоксидна, фенолоформальдегіднихі поліамідна. Вугільні матриці, коксованние або піроуглеродних, отримують зсинтетичних полімерів, підданих піролізу. Матриця пов'язує композицію,надаючи їй форму. Упрочнителями служать волокна: скляні, вуглецеві,борні, органічні, на основі нитковидних кристалів (оксидів, карбідів,боридів, нітридів та інших), а також металеві (дроту), що володіютьвисокою міцністю і жорсткістю.
Композиційні матеріализ волокнистих наповнювачем (упрочнителем) за механізмом армуючого діїділять на дискретні, в яких відношення довжини волокна до діаметру щодоневелике, і з безперервним волокном. Дискретні волокна розташовуються в матриціхаотично. Діаметр волокон від часток до сотень мікрометрів. Чим більше відношеннядовжини до діаметру волокна, тим вище ступінь зміцнення.
Часто композиційнийматеріал являє собою шарувату структуру, в якій кожен шар армованийвеликим числом паралельних безперервних волокон. Кожен шар можна армуватитакож безперервними волокнами, виткані в тканину, яка являє собоювихідну форму, по ширині і довжині відповідну кінцевого матеріалу. Нерідковолокна сплітають в тривимірні структури.
Композиційні матеріаливідрізняються від звичайних сплавів більш високими значеннями тимчасовогоопору і межі витривалості (на 50 - 10%), модуля пружності,коефіцієнта жорсткості і зниженою схильністю до тріщин.Застосування композиційних матеріалів підвищує жорсткість конструкції приодночасному зниженні її металоємності. Міцність композиційних(Волокнистих) матеріалів визначається властивостями волокон; матриця в основномуповинна перерозподіляти напруги між армуючим елементами. Томуміцність і модуль пружності волокон повинні бути значно більше, ніж міцністьі модуль пружності матриці. Жорсткі армуючі волокна сприймають напруги,виникають в композиції при навантаженні, додають їй міцність і жорсткість внапрямку орієнтації волокон.
Для зміцнення алюмінію,магнію та їх сплавів застосовують виборні волокна, а також волокна з тугоплавкихз'єднань (карбідів, нітридів, боридів і оксидів), що мають високі міцність імодуль пружності. Для армування титану і його сплавів застосовують молибденовуюдріт, волокна сапфіру, карбіду кремнію і бориду титану. Підвищенняжароміцності нікелевих сплавів досягається армуванням їх вольфрамової абомолібденової дротом. Металеві волокна використовують і в тих випадках,коли потрібні високі теплопровідність і електропровідність. Перспективнимиупрочнителями для високоміцних і високомодульних волокнистих композиційнихматеріалів є ниткоподібні кристали з оксиду та нітриду алюмінію, карбідуі нітриду кремнію, карбіду бору та ін Композиційні матеріали на металевійоснові мають високу міцність і жароміцних, в той же час вонималопластічних. Однак волокна в композиційних матеріалах зменшують швидкістьпоширення тріщин, що зароджуються в матриці, і практично повністюзникає раптове крихке руйнування. Відмінною особливістю волокнистиходноосьових композиційних матеріалів є анізотропія механічних властивостейвздовж і впоперек волокон і мала чутливість до концентраторів напруги.Анізотропія властивостей волокнистих композиційних матеріалів враховується приконструюванні деталей для оптимізації властивостей шляхом узгодження поляопору з полями напруги. Необхідно враховувати, що матриця можепередавати напруги волокнах тільки в тому випадку, коли існує міцнийзв'язок на поверхні розділу армуюче волокно - матриця. Для запобіганняконтакту між волокнами матриця повинна повністю оточувати все волокна, щодосягається при вмісті її не менше 15-20%. Матриця і волокно не повинніміж собою взаємодіяти (повинна бути відсутнім взаємна дифузі...
