У дома · На бележка · Видове и приложения на композитните материали. Какво представляват композитните панели Какво означава композитен материал

Видове и приложения на композитните материали. Какво представляват композитните панели Какво означава композитен материал

Запознава читателя с композитни материали на метална основа и керамични композитни материали. Той също така описва основните приложения на композитите.

  • Органопластмаси с органични влакна от естествен и изкуствен произход. По-лек от стъкло и въглеродни влакна. Те имат висока якост на удар, но ниска якост на опън/огъване. Пластмасите от този тип включват например кевлар.
  • Текстолити, изработени от матрица от полимер и тъкани от различен характеркато пълнител. Някои текстолити са направени с матрица от неорганични вещества(силикати, фосфати). Свойствата на материалите са много разнообразни и зависят от вида на тъканните влакна. Влакната са направени от памук, азбест, базалт, стъкло, изкуствени материалии т.н.
  • Прахообразни полимери (полиетилени, полипропилени, смоли с различни пълнители, например талк, нишесте, сажди, калциев карбонат и др.) - вече са разработени повече от 10 хиляди вида пластмаси от този тип. Моля, имайте предвид, че можете да закупите различни пълнители и други необходими суровини за производството на композити от нас.

Композитни материали на метална основа

Металните композити са направени на базата на много цветни метали, например мед, алуминий, никел. За пълнеж се вземат влакна, които са устойчиви на високи температури и не се разтварят в основата. Най-често се използват метални влакна или монокристали от оксиди, нитриди, керамика, карбиди и бориди. Това води до композити, които са много по-устойчиви на огън, издръжливи и устойчиви на износване от оригиналния чист метал.

Керамични композити

Керамичните композити се изработват чрез синтероване под налягане на оригиналната керамична маса с добавяне на влакна или частици. Като пълнители най-често се използват метални влакна - получават се металокерамики. Те са устойчиви на термичен удар и имат висока топлопроводимост.

Керметите се използват за производство на устойчиви на износване и топлоустойчиви части, например газови турбини и електрически пещи. Те също са търсени за изработка режещ инструмент, части от спирачни системи, горивни пръти за ядрени реактори.

Приложение на композити

Композитните материали вече се използват в почти всички области на производството. Използват се:

  • в строителството;
  • производство на безопасни и бронирани стъкла за Превозно средство, витрини и врати;
  • медицински протези;
  • покрития за кухненски масии основи за електронни табла;
  • части и корпуси на домакински уреди;
  • дограма и много други.

Това е интересно:композити с екстремни свойства са търсени в производството на самолети, автомобили, кораби и ракети. Те са необходими при производството на части за космически кораби, атомни електроцентрали, спортно оборудване (например леки и издръжливи велосипеди). Те се използват за производство на елементи на устройства и оборудване, работещи в агресивни среди и при високи температури.

Композитът е непрекъснат нехомогенен материал, който е изкуствено създаден от няколко компонента с различни физически и химични свойства. Механичните характеристики на композитния материал се определят от връзката между свойствата на матрицата и усилващите елементи, както и силата на тяхното свързване, което се осигурява от правилния подбор на изходните компоненти и метода на тяхното комбиниране.

Най-примитивният композитен материал са тухлите, изработени от слама и глина, които са били използвани от древните египтяни.

Най-често композитът се отнася до материали на базата на смола или полимерни матрици. Фенолни, епоксидни, винилестерни, полиестерни и полипропиленови полимери се използват за направата на композитни материали. Усилващите вещества при производството на композити са насипни вещества и влакна. Здравината на материала зависи от количеството смола - колкото по-малко е, толкова по-здраво е. Днес, за да се постигнат идеални пропорции на всички компоненти в един композитен материал, технологията на формоване непрекъснато се подобрява.

Методи за формоване на композитни материали

По време на процеса на формоване матрицата на композитния материал се комбинира с неговата армираща субстанция, в резултат на което може да се произведе конкретен продукт. Термореактивните полимерни матрици преминават през процеса на формоване химическа реакциявтвърдяване. Термопластичните полимерни матрици се стопяват и втвърдяват в дадена форма по време на процеса на формоване. Този процесобикновено се провежда в стайна температураи нормално налягане.

Най-разпространеният композит днес е цимент с метална армировка или асфалтобетон.

Има и контактно (ръчно) формоване, което има редица сериозни недостатъци. Продуктът, образуван по този метод, съдържа повишено количество смола, което го прави по-крехък. Освен това е трудно да се постигнат идеални пропорции на матрицата и усилващото вещество, както и да се запази дебелината на продукта, като се избягват вътрешните въздушни проходи.

Процесът на вакуумно формоване включва използването на отворен инструмент, в който се поставят композитните компоненти, покрити със силиконова мембрана или полимерно фолио. След това на оборудване в условия атмосферно наляганеи повишена температура се прилага вакуум.

Композитен материал

Композитен материал (композит, КМ) - изкуствено създаден хетерогенен непрекъснат материал, състоящ се от два или повече компонента с ясна граница между тях. В повечето композити (с изключение на ламинати) компонентите могат да бъдат разделени на матрица и подсилващите елементи, включени в нея. В композитите за структурни цели усилващите елементи обикновено осигуряват необходимото механични характеристикиматериал (якост, твърдост и т.н.), и матрицата (или свързващото вещество) осигурява работим заедноусилващи елементи и защитата им от механични повредии агресивна химическа среда.

Механичното поведение на състава се определя от връзката между свойствата на усилващите елементи и матрицата, както и от силата на връзката между тях. Ефективността и производителността на материала зависят от правилният избороригиналните компоненти и технологията на тяхното комбиниране, предназначени да осигурят силна връзка между компонентите при запазване на оригиналните им характеристики.

В резултат на комбинацията от усилващи елементи и матрицата се формира комплекс от свойства на състава, не само отразяващи първоначални характеристикинеговите компоненти, но също и свойства, които изолираните компоненти не притежават. По-специално, наличието на интерфейси между усилващите елементи и матрицата значително повишава устойчивостта на пукнатини на материала, а в композициите, за разлика от хомогенните метали, увеличаването на статичната якост не води до намаляване, а като правило до повишаване на характеристиките на якост на счупване.

За създаване на състава се използват различни армиращи пълнители и матрици. Това са гетинакс и текстолит (слоести пластмаси от хартия или плат, залепени с термореактивно лепило), стъкло и графитна пластмаса (тъкан или навито влакно от стъкло или графит, импрегнирани епоксидни лепила), шперплат... Има материали, в които тънки влакна от високоякостни сплави са запълнени с алуминиева маса. Bulat е един от най-старите композитни материали. В него тънки слоеве (понякога нишки) от високовъглеродна стомана са „залепени“ заедно с меко нисковъглеродно желязо.

IN напоследъкучените по материали експериментират с цел създаване на по-удобни за производство и следователно по-ефективни евтини материали. Изследват се саморастящи кристални структури, слепени в една маса полимерно лепило(цименти с добавки на водоразтворими лепила), термопластични състави с къси армиращи влакна и др.

Класификация на композитите

Композитите обикновено се класифицират според вида на армиращия пълнител:

  • влакнести (подсилващ компонент - влакнести структури);
  • пластове;
  • пластмаса с пълнеж (усилващ компонент - частици)
    • насипно (хомогенно),
    • скелетни (първоначални структури, запълнени със свързващо вещество).

Предимства на композитните материали

Основното предимство на CM е, че материалът и структурата се създават едновременно. Изключение правят препрегите, които са полуготови продукти за производство на конструкции. Струва си незабавно да се уточни, че CM са създадени за изпълнение на тези задачи и съответно не могат да съдържат всички възможни предимства, но когато проектира нов композит, инженерът е свободен да му даде характеристики, които са значително по-добри от характеристиките на традиционните материали, когато изпълнява дадена цел в даден механизъм, но по-ниски от тях във всички други аспекти. Това означава, че CM не може да бъде по-добър от традиционния материал във всичко, тоест за всеки продукт инженерът изпълнява всичко необходими изчисленияи едва след това избира оптималното между материалите за производство.

  • висока специфична якост (якост 3500 MPa)
  • висока твърдост (модул на еластичност 130…140 - 240 GPa)
  • висока устойчивост на износване
  • висока якост на умора
  • От CM е възможно да се произвеждат структури със стабилни размери
  • лекота

Освен това различните класове композити могат да имат едно или повече предимства. Някои ползи не могат да бъдат постигнати едновременно.

Недостатъци на композитните материали

Композитни материалиима достатъчно голям бройнедостатъци, които пречат на разпространението им.

Висока цена

Високата цена на CM се дължи на високата интензивност на знанията на производството, необходимостта от използване на специално скъпо оборудване и суровини, поради което са разработени промишлено производствои научната база на страната.

Анизотропия на свойствата

Ниска якост на удар

Висок специфичен обем

Хигроскопичност

CM може да абсорбира и други течности с висока проникваща способност, например авиационен керосин.

Токсичност

По време на работа CM могат да отделят изпарения, които често са токсични. Ако CM се използва за производство на продукти, които ще бъдат разположени в непосредствена близост до хората (композитният фюзелаж на Boeing 787 Dreamliner може да служи като такъв пример), тогава е необходимо допълнително изследване на ефектите на компонентите на CM върху хората, за да се одобрят материалите използвани при производството на CM.

Ниска оперативна ефективност

Композитните материали имат ниска оперативна технологичност, ниска поддръжка и висока ценаоперация. Това се дължи на необходимостта от използване на специални трудоемки методи, специални инструментиза модификация и ремонт на обекти от СМ. Често обектите, направени от CM, изобщо не подлежат на модификация или ремонт.

Области на използване

Потребителски стоки

Характеристика

Технологията се използва за образуване на допълнителни защитни покрития върху повърхности във фрикционни двойки стомана-каучук. Използването на технология ви позволява да увеличите работния цикъл на уплътненията и валовете индустриално оборудванеработа във водна среда.

Композитните материали се състоят от няколко функционални отлични материали. Основата неорганични материалиСъстои се от силикати на магнезий, желязо и алуминий, модифицирани с различни добавки. Фазовите преходи в тези материали се случват при доста високи локални натоварвания, близки до крайната якост на метала. В този случай върху повърхността се образува металокерамичен слой с висока якост в зона с високи локални натоварвания, поради което е възможно да се промени структурата на металната повърхност.

  • броня за военна техника

Литература

  • Василиев В. В. Механика на конструкции от композитни материали. - М.: Машиностроене, 1988. - 272 с.
  • Карпинос Д. М. Композитни материали. Справочник. - Киев, Наукова дума

Вижте също

Бележки

Връзки


Фондация Уикимедия. 2010 г.

Вижте какво е „композитен материал“ в други речници:

    КОМПОЗИТЕН МАТЕРИАЛ Композиция, създадена чрез комбиниране на два или повече други материала, като бетон, фибростъкло или шперплат. Обикновено един композитен материал има свойства, по-добри от тези, от които е направен... Научно-технически енциклопедичен речник

    композитен материал- композит Материал с разнородна структура, състоящ се от няколко хомогенни материала (компонента). [PB 03 576 03] Допълнителна информацияв интернет: http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2085.html Теми: полимерни и други материали Синоними... ... Ръководство за технически преводач

    композитен материал- 3.3 композитен материал: Материал, съдържащ активен каучуков прах като основа, както и целеви и функционални добавки, предназначени за модификация асфалтобетонови смеси. Източник... Речник-справочник на термините на нормативната и техническата документация

1. Композитни или композитни материали - материали на бъдещето.

След като съвременната физика на металите ни обясни подробно причините за тяхната пластичност, здравина и нейното увеличаване, започна интензивно систематично разработване на нови материали. Това вероятно ще доведе, вече във възможното бъдеще, до създаването на материали с якост, много по-голяма от тази на конвенционалните сплави днес. При което голямо вниманиеще се фокусира върху вече известните механизми на закаляване на стоманата и стареене на алуминиеви сплави, комбинации от тези известни механизми с процеси на формоване и многобройните възможности за създаване на комбинирани материали. Комбинираните материали, подсилени или с влакна, или с диспергирани твърди частици, предлагат два обещаващи пътя. Първият, който въвежда най-фините високоякостни влакна от стъкло, въглерод, бор, берилий, стомана или нишковидни монокристали в неорганична метална или органична полимерна матрица. В резултат на тази комбинация се комбинира максимална здравина с висок модул на еластичност и ниска плътност. Композитните материали са именно такива материали на бъдещето.

Композитният материал е конструктивен (метален или неметален) материал, който съдържа усилващи елементи под формата на нишки, влакна или люспи повече издръжлив материал. Примери за композитни материали: пластмаса, подсилена с бор, въглерод, стъклени влакна, нишки или тъкани на тяхна основа; алуминий, подсилен със стоманени и берилиеви нишки. Чрез комбиниране на обемното съдържание на компонентите е възможно да се получат композитни материали с необходимите стойности на якост, топлоустойчивост, модул на еластичност, абразивна устойчивост, както и да се създадат състави с необходимите магнитни, диелектрични, радиопоглъщащи и други специални свойства.

2. Видове композитни материали.

2.1. Композитни материали с метална матрица.

Композитните материали или композитните материали се състоят от метална матрица (обикновено Al, Mg, Ni и техните сплави), подсилена с високоякостни влакна (влакнести материали) или фино диспергирани огнеупорни частици, които не се разтварят в основния метал (дисперсионно укрепени материали) . Металната матрица свързва влакната (диспергираните частици) в едно цяло. Влакна (диспергирани частици) плюс свързващо вещество (матрица), които образуват един или друг състав, се наричат ​​композитни материали.

2.2. Композитни материали с неметална матрица.

Композитните материали с неметална матрица са намерили широко приложение. Полимер, карбон и керамични материали. Най-широко използваните полимерни матрици са епоксидни, фенолформалдехидни и полиамидни.
Коксираните или пирокарбонови въглеродни матрици се получават от синтетични полимери, подложени на пиролиза. Матрицата свързва композицията, придавайки й форма. Укрепителите са влакна: стъклени, въглеродни, борни, органични, на базата на мустакови кристали (оксиди, карбиди, бориди, нитриди и други), както и метал (телове), които имат висока якост и твърдост.

Свойствата на композитните материали зависят от състава на компонентите, тяхната комбинация, количествено съотношение и силата на връзката между тях.
Укрепващите материали могат да бъдат под формата на влакна, нишки, нишки, ленти, многослойни тъкани.

Съдържанието на втвърдител в ориентираните материали е 60-80 об. %, в неориентирани (с дискретни влакна и мустаци) - 20-30 об. %. Колкото по-високи са якостта и модулът на еластичност на влакната, толкова по-висока е якостта и твърдостта на композитния материал. Свойствата на матрицата определят якостта на състава при срязване и натиск и устойчивостта на разрушаване от умора.

Въз основа на вида на армировката, композитните материали се класифицират като стъклени влакна, въглеродни влакна с въглеродни влакна, борни влакна и органови влакна.

IN слоести материаливлакна, нишки, ленти, импрегнирани със свързващо вещество, се полагат успоредно едно на друго в равнината на полагане. Плоските слоеве се сглобяват в плочи. Свойствата са анизотропни. За да работи материалът в продукт, е важно да се вземе предвид посоката ефективни натоварвания. Възможно е да се създават материали както с изотропни, така и с анизотропни свойства.
Влакната могат да бъдат положени под различни ъгли, променяйки свойствата на композитните материали. Издръжливостта на материала при огъване и усукване зависи от реда, в който са положени слоевете по дебелината на опаковката.

Използват се усилватели от три, четири или повече нишки.
Повечето приложенияима структура от три взаимно перпендикулярни нишки. Усилвателите могат да бъдат разположени в аксиална, радиална и периферна посока.

Триизмерните материали могат да бъдат с всякаква дебелина под формата на блокове или цилиндри. Обемните тъкани увеличават якостта на обелване и устойчивостта на срязване в сравнение с ламинираните тъкани. Чрез разлагане на армировката по диагоналите на куба се изгражда система от четири нишки. Структурата на четири нишки е равновесна и има повишена твърдост на срязване в основните равнини.
Създаването на четирипосочни материали обаче е по-трудно от създаването на трипосочни материали.

3. Класификация на композитните материали.

3.1. Влакнести композитни материали.

Често композитният материал е слоеста структура, в която всеки слой е подсилен с голям брой паралелни непрекъснати влакна. Всеки слой може също да бъде подсилен с непрекъснати влакна, вплетени в тъкан, която е с оригиналната форма, като ширината и дължината съответстват на крайния материал. Често влакната са вплетени в триизмерни структури.

Композитните материали се различават от конвенционалните сплави с по-високи стойности на якост на опън и граница на издръжливост (с 50–10%), модул на еластичност, коефициент на твърдост и намалена чувствителност към напукване. Използването на композитни материали увеличава твърдостта на конструкцията, като същевременно намалява консумацията на метал.

Якостта на композитните (влакнести) материали се определя от свойствата на влакната; матрицата трябва главно да преразпределя напреженията между усилващите елементи. Следователно якостта и модулът на еластичност на влакната трябва да бъдат значително по-големи от якостта и модула на еластичност на матрицата.
Твърдите подсилващи влакна възприемат напреженията, възникващи в състава по време на натоварване, придавайки му здравина и твърдост в посоката на ориентация на влакната.

За укрепване на алуминий, магнезий и техните сплави се използват бор, както и влакна от огнеупорни съединения (карбиди, нитриди, бориди и оксиди), които имат висока якост и модул на еластичност. Като влакна често се използва тел, изработена от високоякостни стомани.

За армиране на титан и неговите сплави се използват молибденова тел, сапфирови влакна, силициев карбид и титанов борид.

Повишаването на топлоустойчивостта на никеловите сплави се постига чрез армирането им с волфрамова или молибденова тел. Металните влакна се използват и в случаите, когато се изисква висока топло- и електропроводимост. Обещаващи усилватели за високоякостни и високомодулни влакнести композитни материали са мустаците от алуминиев оксид и нитрид, силициев карбид и нитрид, борен карбид и др.

Композитни материали за метална основаимат висока якост и топлоустойчивост, като в същото време са с ниска пластичност. Въпреки това, влакната в композитните материали намаляват скоростта на разпространение на пукнатини, започнали в матрицата, и внезапното крехко разрушаване почти напълно изчезва. Отличителна чертавлакнестите едноосни композитни материали са анизотропни механични свойстванадлъжно и напречно на влакната и ниска чувствителност към концентратори на напрежение.

Анизотропията на свойствата на влакнестите композитни материали се взема предвид при проектирането на части за оптимизиране на свойствата чрез съпоставяне на полето на съпротивление с полетата на напрежение.

Укрепването на алуминиеви, магнезиеви и титанови сплави с непрекъснати огнеупорни влакна от бор, силициев карбид, титанов доборид и алуминиев оксид значително повишава устойчивостта на топлина. Характеристика на композитните материали е ниската скорост на омекване с течение на времето с повишаване на температурата.

Основният недостатък на композитните материали с едно- и двумерна армировка е ниската устойчивост на междуслойно срязване и напречно счупване. Материалите с обемна армировка нямат това.

3.2. Дисперсно-укрепени композитни материали.

За разлика от влакнестите композитни материали, в дисперсно укрепените композитни материали матрицата е основният носещ елемент, а диспергираните частици възпрепятстват движението на дислокациите в нея.
Висока якост се постига с размер на частиците 10-500 nm при средно разстояние между тях 100-500 nm и равномерното им разпределение в матрицата.
Якостта и устойчивостта на топлина, в зависимост от обемното съдържание на укрепващите фази, не се подчиняват на закона за адитивност. Оптималното съдържание на втората фаза варира за различните метали, но обикновено не надвишава 5-10 об. %.

Използването на стабилни огнеупорни съединения (оксиди на торий, хафний, итрий, сложни връзкиоксиди и редкоземни метали), неразтворими в метала на матрицата, позволява поддържане на висока якост на материала до 0,9-0,95 T. В тази връзка такива материали често се използват като топлоустойчиви. На базата на повечето метали и сплави, използвани в технологията, могат да бъдат получени дисперсно укрепени композитни материали.

Най-широко използваните сплави на базата на алуминий са SAP (спечен алуминиев прах).

Плътността на тези материали е равна на плътността на алуминия, те не са по-ниски от него в устойчивост на корозия и дори могат да заменят титан и устойчиви на корозия стомани при работа в температурния диапазон от 250-500 ° C. По дълготрайна здравина превъзхождат деформируемите. алуминиеви сплави. Дългосрочната якост на сплавите SAP-1 и SAP-2 при 500 ° C е 45-55 MPa.

Дисперсно укрепените с никел материали имат големи перспективи.
Най-висока топлоустойчивост имат сплавите на базата на никел с 2-3 об. % ториев диоксид или хафниев диоксид. Матрицата на тези сплави обикновено е твърд разтвор на Ni + 20% Cr, Ni + 15% Mo, Ni + 20% Cr и Mo. Широко използвани са сплавите ВДУ-1 (никел, усилен с ториев диоксид), ВДУ-2 (никел, усилен с хафниев диоксид) и ВД-3 (Ni + 20% Cr матрица, укрепен с ториев оксид). Тези сплави имат висока топлоустойчивост. Дисперсионно укрепените композитни материали, както и влакнестите, са устойчиви на размекване с повишаване на температурата и продължителността на излагане при дадена температура.

3.3. Фибростъкло.

Фибростъклото е състав, състоящ се от синтетична смола, която е свързващо вещество, и пълнител от стъклени влакна. Като пълнител се използва непрекъснато или късо стъклено влакно. Силата на фибростъклото се увеличава рязко с намаляване на диаметъра му (поради влиянието на нехомогенности и пукнатини, които се появяват в дебели участъци). Свойствата на фибростъклото също зависят от съдържанието на алкали в неговия състав; най-доброто представянев безалкални стъкла от алуминоборосиликатен състав.

Неориентираните стъклени влакна съдържат къси влакна като пълнител. Това ви позволява да натиснете части със сложни форми, като използвате метална армировка. Материалът се получава с характеристики на изотопна якост, много по-високи от тези на пресовите прахове и дори влакната. Представители на този материал са стъклени влакна AG-4V, както и DSV (измерени стъклени влакна), които се използват за производството на силови електрически части, части на машиностроенето (ролкови вентили, уплътнения на помпи и др.). При използване на ненаситени полиестери като свързващо вещество се получават премикси PSC (пастообразни) и препреги AP и PPM (на базата на стъкломат). Препрегите могат да се използват за продукти с големи размери прости форми(каросерии на автомобили, лодки, корпуси на инструменти и др.).

Ориентираните стъклени влакна имат пълнител под формата на дълги влакна, подредени в ориентирани отделни нишки и внимателно залепени заедно със свързващо вещество. Това гарантира по-висока здравина на фибростъклото.

Фибростъклото може да работи при температури от –60 до 200 °C, както и при тропически условия, издържат на големи инерционни претоварвания.
При стареене в продължение на две години коефициентът на стареене K = 0,5-0,7.
Йонизиращо лъчениеимат малък ефект върху техните механични и електрически свойства. Използват се за производство на детайли с висока якост с армировка и резби.

3.4. Въглеродни влакна.

Въглеродните влакна (въглеродни влакна) са състави, състоящи се от полимерно свързващо вещество (матрица) и усилващи агенти под формата на въглеродни влакна (въглеродни влакна).

Висока енергия на свързване C-C въглеродвлакна им позволява да поддържат здравина при много високи температури (в неутрални и редуциращи среди до 2200 ° C), както и при ниски температури. Фибрите предпазват от повърхностно окисление защитни покрития(пиролитичен). За разлика от стъклените влакна, въглеродните влакна са слабо намокрени от свързващо вещество
(ниска повърхностна енергия), така че те са гравирани. В същото време се увеличава степента на активиране на въглеродните влакна по отношение на съдържанието на карбоксилната група на тяхната повърхност. Междуслойната якост на срязване на пластмасите, подсилени с въглеродни влакна, се увеличава с 1,6-2,5 пъти. Използва се висцеризация на нишковидни кристали TiO, AlN и SiN, което води до увеличаване на твърдостта на междинния слой 2 пъти и якостта 2,8 пъти. Използват се пространствено подсилени конструкции.

Свързващите вещества са синтетични полимери (полимерни въглеродни влакна); синтетични полимери, подложени на пиролиза (коксирани въглеродни влакна); пиролитичен въглерод (пировъглеродни въглеродни влакна).

Подсилени с епоксифенолни въглеродни влакна KMU-1l, подсилени с въглеродна лента и KMU-1u на въже, вискеризирано с мустаци, могат да работят дълго време при температури до 200 °C.

Влакната от въглеродни влакна KMU-3 и KMU-2l се произвеждат с помощта на епоксианилин-формалдехидно свързващо вещество, могат да се използват при температури до 100 °C, те са най-модерните в технологично отношение. Въглеродни влакна KMU-2 и
KMU-2l на базата на полиимидно свързващо вещество може да се използва при температури до
300 °C.

Въглеродните влакна се отличават с висока статистическа и динамична устойчивост на умора и запазват това свойство при нормални и много ниски температури ( висока топлопроводимоствлакната предотвратяват самонагряване на материала поради вътрешно триене). Устойчиви са на вода и химикали. След излагане на въздух рентгеновите лъчи и Е почти не се променят.

Топлопроводимостта на пластмасите, подсилени с въглеродни влакна, е 1,5-2 пъти по-висока от топлопроводимостта на пластмасите, подсилени с фибростъкло. Те имат следните електрически свойства: = 0,0024-0,0034 Ohm cm (по влакната); ? = 10 и tg =0,001 (при текуща честота 10 Hz).

Въглеродното фибростъкло съдържа стъклени влакна заедно с въглерод, което намалява цената на материала.

3.5. Карбонови влакна с въглеродна матрица.

Коксовите материали се произвеждат от конвенционални полимерни въглеродни влакна, подложени на пиролиза в инертна или редуцираща атмосфера. При температура 800-1500 °C се образуват карбонизирани, при 2500-3000 °C се образуват графитизирани въглеродни влакна. За да се получат пирокарбонови материали, втвърдителят се нарежда според формата на продукта и се поставя в пещ, в която се пропуска газообразен въглеводород (метан). При определен режим (температура 1100 °C и остатъчно налягане 2660 Pa) метанът се разлага и полученият пиролитичен въглерод се отлага върху армировъчните влакна, свързвайки ги.

Коксът, образуван по време на пиролизата на свързващото вещество, има висока якост на адхезия към въглеродните влакна. В тази връзка композитният материал има високи механични и аблационни свойства и устойчивост на термичен удар.

Въглеродните влакна с въглеродна матрица от типа KUP-VM са 5-10 пъти по-високи по якост и якост на удар от специалните графити; при нагряване в инертна атмосфера и вакуум запазва якост до 2200
°C, окислява се на въздух при 450 °C и изисква защитно покритие.
Коефициентът на триене на един композит от въглеродни влакна с въглеродна матрица е висок (0,35-0,45), а износването е ниско (0,7-1 микрона за спиране).

3.6. Борни влакна.

Борните влакна са състави от полимерно свързващо вещество и усилвател – борни влакна.

Борните влакна се характеризират с висока якост на натиск, срязване и срязване, ниско пълзене, висока твърдости модул на еластичност, топлопроводимост и електропроводимост. Клетъчната микроструктура на борните влакна осигурява висока якост на срязване на повърхността на матрицата.

В допълнение към непрекъснатите борни влакна се използват комплексни нитрати от борно стъкло, в които няколко успоредни борни влакна са сплетени със стъклени влакна, което придава стабилност на размерите. Използването на борни стъклени нишки го улеснява технологичен процеспроизводство на материал.

Модифицирани епоксидни и полиимидни свързващи вещества се използват като матрици за производство на нитрати от борни влакна. Борни влакна KMB-1 и
KMB-1k са предназначени за продължителна работа при температура 200 °C; KMB-3 и KMB-3k не изискват високо наляганепо време на обработка и може да работи при температури не по-високи от 100 °C; KMB-2k работи при 300 °C.

Борните влакна имат висока устойчивост на умора, устойчиви са на радиация, вода, органични разтворителии горива и смазочни материали.

3.7. Органови влакна.

Органофибрите са композитни материали, състоящи се от полимерно свързващо вещество и подсилващи елементи (пълнители) под формата на синтетични влакна. Такива материали имат малка маса, относително висока специфична якост и твърдост и са стабилни при действието на редуващи се натоварвания и резки промени в температурата. За синтетичните влакна загубата на якост по време на текстилната обработка е малка; Те са нечувствителни към повреди.

За органофибри стойностите на модула на еластичност и температурните коефициенти на линейно разширение на усилвателя и свързващото вещество са близки.
Възниква дифузия на свързващите компоненти във влакното и химическо взаимодействие между тях. Структурата на материала е без дефекти. Порьозността не надвишава 1-3% (при други материали 10-20%). Оттук и стабилността на механичните свойства на органните влакна при внезапна промянатемператури, ударни и циклични натоварвания. Сила на ударвисока (400-700kJ/mI). Недостатъкът на тези материали е относително ниската им якост на натиск и високата пълзене (особено за еластични влакна).

Органичните влакна са устойчиви на агресивни среди и влажен тропически климат; диелектричните свойства са високи, а топлопроводимостта е ниска. Повечето органовлакна могат да работят дълго време при температура 100-150 °C, а тези на основата на полиимидно свързващо вещество и полиоксадиазолови влакна - при температура 200-300 °C.

В комбинираните материали, наред със синтетичните влакна, се използват минерални влакна (стъкло, въглеродни влакна и борни влакна). Такива материали имат по-голяма здравина и твърдост.

4. Икономическа ефективност от използването на композитни материали.

Областите на приложение на композитните материали не са ограничени. Използват се в авиацията за високо натоварени части на самолети (обшивка, лонжерони, ребра, панели и др.) и двигатели (компресорни лопатки и турбини и др.), в космически технологииза компоненти на силови конструкции на устройства, подложени на нагряване, за укрепващи елементи, панели, в автомобилната индустрия за олекотяване на каросерии, пружини, рамки, панели на каросерията, брони и др., в минната промишленост (инструменти за пробиване, части на зърнокомбайни, и др.), в гражданското строителство (мостови участъци, елементи от сглобяеми конструкции на високи сгради и др.) И в други области на националната икономика.

Използването на композитни материали осигурява нов качествен скок в увеличаването на мощността на двигателите, енергийните и транспортните съоръжения и намаляването на теглото на машините и устройствата.

Технологията за производство на полуфабрикати и изделия от композитни материали е доста добре развита.

Композитните материали с неметална матрица, а именно полимерни въглеродни влакна, се използват в корабостроенето и автомобилната индустрия (каросерия, шаси, витла); От тях се правят лагери, нагревателни панели, спортно оборудване и компютърни части. Високомодулните въглеродни влакна се използват за производството на части за самолети, оборудване за химическата промишленост, в рентгеново оборудванеи приятел.

Въглеродните влакна с въглеродна матрица заместват различни видове графит. Използват се за термична защита, спирачни дискове на самолети и химически устойчиво оборудване.

Продуктите от борни влакна се използват в авиационната и космическата техника (профили, панели, ротори и лопатки на компресори, лопатки на витла и трансмисионни валове на хеликоптери и др.).

Органовите влакна се използват като изолационен и структурен материал в електрическата и радио индустрията, авиационната техника и автомобилната индустрия; Използват се за направата на тръби, контейнери за реактиви, покрития за корабни корпуси и др.


Обяви за покупко-продажба на техника можете да разгледате на

Можете да обсъдите предимствата на полимерните марки и техните свойства на

Регистрирайте фирмата си в указателя на предприятията