kompozit malzeme

Kompozit malzeme (kompozit, KM) aralarında net bir arayüz bulunan iki veya daha fazla bileşenden oluşan yapay olarak oluşturulmuş homojen olmayan bir katı malzemedir. Çoğu kompozitte (katmanlı olanlar hariç), bileşenler bir matrise ayrılabilir ve takviye elemanları da buna dahil edilebilir. Yapısal amaçlı kompozitlerde, takviye elemanları genellikle gerekli mekanik karakteristiği malzeme (mukavemet, sertlik vb.) ve matris (veya bağlayıcı) sağlar ortak çalışma takviye elemanları ve bunların korunması mekanik hasar ve agresif kimyasal ortam.

Bileşimin mekanik davranışı, takviye elemanlarının ve matrisin özelliklerinin oranı ve aralarındaki bağın kuvveti ile belirlenir. Malzemenin verimliliği ve performansı şunlara bağlıdır: doğru seçim Orijinal bileşenler ve bunların kombinasyonunun teknolojisi, orijinal özelliklerini korurken bileşenler arasında güçlü bir bağlantı sağlamak üzere tasarlanmıştır.

Takviye elemanlarının ve matrisin birleştirilmesinin bir sonucu olarak, yalnızca yansıtmakla kalmayıp, bileşimin bir özellikler kompleksi de oluşur. başlangıç ​​özellikleri bileşenlerinin yanı sıra izole edilmiş bileşenlerin sahip olmadığı özellikleri de içerir. Özellikle, takviye elemanları ile matris arasındaki arayüzlerin varlığı, malzemenin çatlama direncini önemli ölçüde arttırır ve bileşimlerde, homojen metallerin aksine, statik mukavemetteki bir artış, bir azalmaya yol açmaz, ancak kural olarak, kırılma tokluğu özelliklerinde bir artış.

Bir bileşim oluşturmak için çeşitli takviye dolgu maddeleri ve matrisler kullanılır. Bunlar getinax ve textolite (kağıt veya ısıyla sertleşen yapıştırıcı ile yapıştırılmış kumaştan yapılmış lamine plastikler), cam ve grafit plastikleridir (cam veya grafitten yapılmış kumaş veya yara elyafı, emdirilmiş epoksi yapıştırıcılar), kontrplak ... Yüksek mukavemetli alaşımlardan oluşan ince bir elyafın alüminyum kütlesi ile doldurulduğu malzemeler vardır. Bulat en eski kompozit malzemelerden biridir. İçinde, yüksek karbonlu çeliğin en ince katmanları (bazen iplikler) yumuşak düşük karbonlu demir ile "yapıştırılır".

İÇİNDE Son zamanlarda Malzeme bilimcileri, üretimde daha kullanışlı ve dolayısıyla daha fazlasını yaratmak amacıyla deneyler yapıyorlar. ucuz malzemeler. Tek bir kütleye yapıştırılmış, kendiliğinden büyüyen kristal yapılar inceleniyor polimer tutkal(suda çözünür yapıştırıcı katkı maddeleri içeren çimentolar), kısa takviye elyaflı termoplastik bileşimler vb.

Kompozit sınıflandırması

Kompozitler genellikle takviye dolgu maddesinin türüne göre sınıflandırılır:

• lifli (takviye bileşeni - lifli yapılar);
• katmanlı;
• dolgulu plastikler (takviye bileşeni - parçacıklar)
  • toplu (homojen),
  • iskelet (bir bağlayıcıyla doldurulmuş ilk yapılar).

Kompozit malzemelerin avantajları

CM'nin temel avantajı malzeme ve yapının aynı anda yaratılmasıdır. Bunun istisnası, yapıların üretimi için yarı mamul ürünler olan prepreglerdir. CM'lerin bu görevlerin yerine getirilmesi için oluşturulduğuna hemen dikkat edilmelidir, bu nedenle olası tüm avantajları içeremezler, ancak yeni bir kompozit tasarlarken mühendis ona, karakteristiklerinden önemli ölçüde üstün olan özellikleri ayarlamakta özgürdür. Bu mekanizmada bu amacı yerine getirirken geleneksel malzemeler, ancak diğer yönlerden onlardan daha aşağıdır. Bu, CM'nin her bakımdan geleneksel malzemeden daha iyi olamayacağı anlamına gelir; yani her ürün için mühendis tüm işlemleri yürütür. gerekli hesaplamalar ve ancak bundan sonra üretim için malzemeler arasından en uygun olanı seçer.

• yüksek özgül mukavemet (mukavemet 3500 MPa)
• yüksek sertlik (esneklik modülü 130…140 - 240 GPa)
• yüksek aşınma direnci
• yüksek yorulma mukavemeti
• CM'den boyutsal olarak kararlı yapılar yapmak mümkündür
• kolaylaştırmak

Ayrıca farklı sınıftaki kompozitlerin bir veya daha fazla avantajı olabilir. Bazı faydalar aynı anda elde edilemez.

Kompozit malzemelerin dezavantajları

Kompozit malzemeler yeteri kadar var çok sayıda yayılmalarını engelleyen eksiklikler.

Yüksek fiyat

CM'nin yüksek maliyeti, üretimin yüksek bilimsel yoğunluğundan, özel pahalı ekipman ve hammadde kullanma ihtiyacından ve dolayısıyla gelişmiş bir teknolojiden kaynaklanmaktadır. endüstriyel üretim ve ülkenin bilimsel temeli.

Özellik anizotropisi

Düşük darbe dayanımı

Yüksek spesifik hacim

Higroskopisite

KM ayrıca havacılık gazyağı gibi yüksek nüfuz gücüne sahip diğer sıvıları da emebilir.

Toksisite

Çalışma sırasında CM'ler genellikle zehirli olan dumanlar yayabilir. Ürünler, bir kişinin yakınına yerleştirilecek olan CM'den yapılmışsa (böyle bir örnek, Boeing 787 Dreamliner uçağının kompozit gövdesi olabilir), o zaman malzemelerin onaylanması için CM bileşenlerinin insanlar üzerindeki etkisine ilişkin ek çalışmalara ihtiyaç vardır. CM üretiminde kullanılır.

Az bakım gerektiren üretilebilirlik

Kompozit malzemeler düşük operasyonel üretilebilirliğe, düşük bakım kolaylığına sahiptir ve yüksek fiyat operasyon. Bunun nedeni, özel emek yoğun yöntemlerin kullanılması ihtiyacıdır, özel aletler CM'den nesnelerin tamamlanması ve onarılması için. Çoğu zaman CM'den gelen nesneler herhangi bir değişikliğe veya onarıma tabi değildir.

Kullanım alanları

Tüketim Malları

karakteristik

Teknoloji, çelik-kauçuk sürtünme çiftlerindeki yüzeylerde ek koruyucu kaplamalar oluşturmak için kullanılır. Teknolojinin kullanımı contaların ve millerin görev döngüsünün artırılmasına olanak tanır endüstriyel ekipman su ortamında çalışmak.

Kompozit malzemeler çeşitli fonksiyonel bileşenlerden oluşur. mükemmel malzemeler. temel inorganik malzemelerçeşitli katkı maddeleri ile modifiye edilmiş magnezyum, demir, alüminyum silikatları yapar. Bu malzemelerdeki faz geçişleri, metalin nihai mukavemetine yakın, yeterince yüksek yerel yüklerde meydana gelir. Aynı zamanda, yüksek lokal yüklerin olduğu bölgedeki yüzeyde, metal yüzeyin yapısını değiştirmenin mümkün olduğu yüksek mukavemetli bir sermet tabakası oluşur.

• askeri araçlar için zırh

Edebiyat

• Vasiliev VV Mekhanika konstruktsii iz kompozitsionnykh materyalov [Kompozit malzemelerden yapıların mekaniği]. - M .: Mashinostroenie, 1988. - 272 s.
• Karpinos D. M. Kompozit malzemeler. Dizin. - Kiev, Naukova Dumka

Ayrıca bakınız

Notlar

Bağlantılar

Wikimedia Vakfı. 2010.

Diğer sözlüklerde "Kompozit malzeme" nin ne olduğunu görün:

KOMPOZİT MALZEME Beton, cam elyafı veya kontrplak gibi iki veya daha fazla başka malzemenin birleştirilmesiyle oluşturulan bir bileşik. Tipik olarak, bir kompozit malzemenin özellikleri, yapıldığı malzemeden daha üstündür. Bilimsel ve teknik ansiklopedik sözlük

kompozit malzeme- kompozit Birkaç homojen malzemeden (bileşenlerden) oluşan, heterojen yapıya sahip bir malzeme. [PB 03 576 03] Ek Bilgilerİnternette: http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2085.html Konular polimer ve diğer malzemeler Eş anlamlılar ... ... Teknik Çevirmen El Kitabı

kompozit malzeme- 3.3 kompozit malzeme: Temel olarak aktif kauçuk tozunun yanı sıra hedeflenen ve fonksiyonel katkı maddeleri içeren, amaçlanan malzeme asfalt karışımları. Kaynak … Normatif ve teknik dokümantasyon açısından sözlük referans kitabı

Bileşik site özel teknoloji 1C-Bitrix tarafından sunuldu. Bu teknolojiyi kullanmanın amacı siteyi hızlandırmaktır. Bileşik bir site, 1C-Bitrix'teki normal bir siteden birkaç kat daha hızlı yüklenir.

Bileşik site nedir?

$this->setFrameMode(true).

$frame = $this->createFrame()->begin();

$çerçeve->son().

Kompozit web sitesi: nedir ve neden gereklidir?

Kompozit site 1C-Bitrix tarafından sunulan özel bir teknolojidir. Bu teknolojiyi kullanmanın amacı siteyi hızlandırmaktır. Bileşik bir site, 1C-Bitrix'teki normal bir siteden birkaç kat daha hızlı yüklenir.

Bileşik site nedir?

Bileşik site nasıl çalışır?

Kompozit site teknolojisi nasıl başlatılır?

Okuyucuyu metal bazlı kompozitler ve seramik kompozit malzemelerle tanıştırır. Ayrıca kompozitlerin ana kullanım alanlarını da açıklamaktadır.

• Doğal ve yapay kökenli organik liflere sahip organoplastikler. Cam ve karbon fiberden daha hafiftir. Darbe mukavemetleri yüksektir ancak çekme/bükülme mukavemetleri düşüktür. Bu tip plastikler örneğin Kevlar'ı içerir.
• Bir polimer ve kumaş matrisinden yapılmış tekstolitler farklı doğa dolgu maddesi olarak. Bazı textolitler bir matris ile yapılır inorganik maddeler(silikatlar, fosfatlar). Malzemelerin özellikleri, kumaş liflerinin türüne bağlı olarak çok çeşitlidir. Lifler pamuk, asbest, bazalt, camdan yapılır. yapay malzemeler vesaire.
• Toz dolgulu polimerler (polietilenler, polipropilenler, talk, nişasta, karbon siyahı, kalsiyum karbonat vb. gibi çeşitli dolgu maddelerine sahip reçineler) - bu türden 10 binden fazla plastik türü zaten geliştirilmiştir. Kompozit üretimi için çeşitli dolgu maddeleri ve diğer gerekli hammaddeleri bizden satın alabileceğinizi lütfen unutmayın.

Metal Esaslı Kompozitler

Metal kompozitler, bakır, alüminyum, nikel gibi birçok demir dışı metal temelinde yapılır. Dolgu için yüksek sıcaklıklara dayanıklı ve tabanda çözünmeyen lifler alınır. En yaygın olarak kullanılan metal elyaflar veya oksitlerin, nitritlerin, seramiklerin, karbürlerin, boritlerin tek kristalleri. Bunun sonucunda orijinal saf metalden çok daha fazla yangına dayanıklı, dayanıklı ve aşınmaya dayanıklı kompozitler elde edilir.

Seramik kompozitler

Seramik kompozitler, orijinal seramik kütlesinin elyaf veya parçacık ilavesiyle basınçla sinterlenmesiyle yapılır. Metal lifler çoğunlukla dolgu maddesi olarak kullanılır - sermetler elde edilir. Termal şoklara karşı dayanıklıdırlar, yüksek termal iletkenlik.

Sermetler, gaz türbinleri, elektrikli fırınlar gibi aşınmaya ve ısıya dayanıklı parçaların üretiminde kullanılır. Üretime de talep var kesici alet, fren sistemlerinin parçaları, nükleer reaktörler için yakıt çubukları.

Kompozitlerin uygulanması

Kompozit malzemelerüretimin neredeyse tüm alanlarında halihazırda kullanılmaktadır. Bunlar kullanılır:

• yapım aşamasında;
• güvenlik ve zırhlı cam üretimi Araç, mağaza vitrinleri ve kapıları;
• tıbbi protezler;
• için kaplamalar mutfak masaları ve elektronik kartlar için tabanlar;
• ev aletlerinin parçaları ve kasaları;
• pencere çerçeveleri ve daha fazlası.

Bu ilginç: olağanüstü özelliklere sahip kompozitler uçak, otomobil, gemi ve roket imalatında talep görüyor. Uzay araçlarına yönelik parçaların üretiminde ihtiyaç duyulur, nükleer enerji santralleri, spor malzemeleri (örneğin, hafif ve dayanıklı bisikletler). Agresif ortamlarda ve yüksek sıcaklıklarda çalıştırılan cihaz ve ekipmanların elemanlarının üretiminde kullanılırlar.

Giriiş. 2

1. Genel bilgi kompozit malzemeler hakkında.. 3

2. Kompozitin bileşimi ve yapısı .. 5

3. Kompozit özelliklerinin oluşumunda matris ve sertleştiricinin değerlendirilmesi.. 10

3.1. Metal matrisli kompozit malzemeler 10

3.2. Metalik olmayan matrisli kompozit malzemeler 10

4. İnşaat malzemeleri– kompozitler.. 12

4.1. İnşaatta polimerler. 12

4.2. Kompozitler ve beton.. 16

4.3. Alüminyum kompozit paneller.. 19

Çözüm. 23

Kullanılmış literatür listesi.. 24

giriiş

21. yüzyılın başında geleceğin yapı malzemeleri sorusu soruluyor. Bilim ve teknolojinin hızlı gelişimi tahmin etmeyi zorlaştırıyor: kırk yıl önce polimerik yapı malzemelerinin yaygın kullanımı yoktu ve modern "gerçek" kompozitler yalnızca dar bir uzman çevresi tarafından biliniyordu. Ancak ana yapı malzemelerinin aynı zamanda metal, beton ve betonarme, seramik, cam, ahşap ve polimerler olacağı varsayılabilir. Yapı malzemeleri aynı hammadde temelinde oluşturulacak, ancak daha yüksek operasyonel kalite ve buna bağlı olarak dayanıklılık ve güvenilirlik sağlayacak yeni bileşen tarifleri ve teknolojik yöntemler kullanılarak oluşturulacak. Çeşitli endüstrilerden, kullanılmış ürünlerden, yerel ve evsel atıklardan maksimum düzeyde yararlanılacaktır. Yapı malzemeleri çevresel kriterlere göre seçilecek ve üretimleri atıksız teknolojilere dayalı olacaktır.

Zaten şu anda, prensipte yalnızca bileşim ve teknoloji bakımından farklılık gösteren kaplama, yalıtım ve diğer malzemeler için çok sayıda marka adı var. Bu yeni malzeme akışı artacak ve zorlu şartlara tepki olarak performansları artacaktır. iklim koşulları ve Rusya'nın enerji kaynaklarının tasarrufu.

1. Kompozit malzemeler hakkında genel bilgi

Kompozit malzeme, malzemenin gerekli mekanik özelliklerini sağlayan takviye elemanlarının ve takviye elemanlarının ortak çalışmasını sağlayan bir matrisin (veya bağlayıcının) ayırt edilebildiği iki veya daha fazla bileşenden oluşan heterojen bir katı malzemedir.

Kompozitin mekanik davranışı, takviye elemanlarının ve matrisin özelliklerinin oranı ve aralarındaki bağın kuvveti ile belirlenir. Malzemenin verimliliği ve performansı, başlangıç ​​bileşenlerinin doğru seçimine ve bileşenler arasında orijinal özelliklerini korurken güçlü bir bağ sağlayacak şekilde tasarlanmış kombinasyon teknolojisine bağlıdır.

Takviye elemanlarının ve matrisin birleştirilmesinin bir sonucu olarak, yalnızca bileşenlerinin başlangıç ​​\u200b\u200bkarakteristiklerini yansıtmayan, aynı zamanda izole edilmiş bileşenlerin sahip olmadığı özellikleri de içeren bir kompozit özellikler kompleksi oluşur. Özellikle, takviye elemanları ile matris arasındaki arayüzlerin varlığı, malzemenin çatlama direncini önemli ölçüde arttırır ve kompozitlerde, metallerin aksine, statik mukavemetteki bir artış, bir azalmaya yol açmaz, ancak kural olarak, bir artışa yol açar. kırılma tokluğu özelliklerinde artış.

yüksek spesifik güç

yüksek sertlik (esneklik modülü 130…140 GPa)

yüksek aşınma direnci

yüksek yorulma mukavemeti

CM'den boyutsal olarak kararlı yapılar yapmak mümkündür

Ayrıca farklı sınıftaki kompozitlerin bir veya daha fazla avantajı olabilir. Bazı faydalar aynı anda elde edilemez.

Kompozit malzemelerin dezavantajları

Çoğu kompozit sınıfının (ancak hepsinin değil) dezavantajları vardır:

yüksek fiyat

özellik anizotropisi

üretimin artan bilimsel yoğunluğu, özel pahalı ekipman ve hammaddelere olan ihtiyaç ve dolayısıyla gelişmiş bir endüstriyel üretim ve ülkenin bilimsel temeli

2. Kompozitin bileşimi ve yapısı

Kompozitler, fiberler, kıllar, ince parçacıklar vb.'den yapılmış dolgularla güçlendirilmiş polimer, metal, karbon, seramik veya başka bir bazdan (matris) oluşan çok bileşenli malzemelerdir. Dolgu maddesi ve matrisin (bağlayıcı) bileşimini ve özelliklerini seçerek, bunların oranı, dolgu maddesinin yönelimi, gerekli operasyonel ve teknolojik özellikler kombinasyonuna sahip malzemeler elde etmek mümkündür. Bir malzemede çeşitli matrislerin (polimatris kompozit malzemeler) veya çeşitli nitelikteki dolgu maddelerinin (hibrit kompozit malzemeler) kullanılması, kompozit malzemelerin özelliklerinin kontrol edilmesi olanaklarını önemli ölçüde genişletir. Takviye dolgu maddeleri, kompozit malzeme yükünün ana payını algılar.

Dolgu maddesinin yapısına göre, kompozit malzemeler lifli (lifler ve bıyıklarla güçlendirilmiş), katmanlı (filmler, plakalar, katmanlı dolgularla güçlendirilmiş), dispersiyonla güçlendirilmiş veya dispersiyonla güçlendirilmiş (formunda bir dolgu maddesiyle) ayrılır. ince parçacıklar). Kompozit malzemelerde matris, malzemenin sağlamlığını, dolgu maddesindeki gerilimin aktarımını ve dağılımını sağlar, ısıyı, nemi, yangını ve kimyasalı belirler. dayanıklılık.

Matris malzemesinin doğasına göre polimer, metal, karbon, seramik ve diğer kompozitler ayırt edilir.

Yüksek mukavemetli ve yüksek modüllü sürekli fiberlerle güçlendirilmiş kompozit malzemeler inşaat ve mühendislikte en büyük uygulamayı almıştır. Bunlar şunları içerir: termoset bazlı polimer kompozit malzemeler (epoksi, polyester, fenol-formal, poliamid vb.) ve cam (fiberglas), karbon (karbon fiber), org ile güçlendirilmiş termoplastik bağlayıcılar. (organoplasti), bor (boroplasti) ve diğer lifler; metalik bor, karbon veya silisyum karbür elyafların yanı sıra çelik, molibden veya tungsten tel ile güçlendirilmiş Al, Mg, Cu, Ti, Ni, Cr alaşımlarına dayalı kompozit malzemeler;

Karbon fiberlerle güçlendirilmiş karbon bazlı kompozit malzemeler (karbon-karbon malzemeleri); Karbon, silisyum karbür ve diğer ısıya dayanıklı elyaflar ve SiC ile güçlendirilmiş seramik bazlı kompozit malzemeler. Malzemenin %50-70 oranında içerdiği karbon, cam, aramid ve bor lifleri kullanıldığında atımlı kompozisyonlar oluşturuldu (tabloya bakınız). mukavemet ve elastikiyet modülü, geleneksel yapısal malzeme ve alaşımlardan 2-5 kat daha fazladır. Ayrıca lifli kompozit malzemeler yorulma mukavemeti, ısı direnci, titreşim direnci, gürültü emilimi, darbe dayanımı ve diğer özellikler. Böylece Al alaşımlarının bor fiberlerle güçlendirilmesi, mekanik özelliklerini önemli ölçüde iyileştirir ve alaşımın çalışma sıcaklığının 250–300 °C'den 450–500 °C'ye çıkarılmasını mümkün kılar. Ni, Cr, Co, Ti ve bunların alaşımlarına dayalı ısıya dayanıklı kompozit malzemeler oluşturmak için tel (W ve Mo'dan) ve refrakter bileşik lifleriyle takviye kullanılır. Yani ısıya dayanıklı, fiberlerle güçlendirilmiş Ni alaşımları 1300-1350 °C sıcaklıkta çalışabilmektedir. Metalik elyaflı kompozit malzemelerin imalatında, metal matrisin dolguya uygulanması esas olarak matris malzemesinin eriyiğinden, elektrokimyasal çökeltme veya püskürtme yoluyla gerçekleştirilir. Ürünlerin kalıplanması Ch. varış. takviye elyaflarının çerçevesinin 10 MPa'ya kadar basınç altında bir metal eriyiği ile emprenye edilmesi veya folyonun (matris malzemesi) yük altında haddeleme, presleme, ekstrüzyon kullanılarak takviye elyafları ile birleştirilmesi yöntemi. matris malzemesinin erime sıcaklığına kadar.

Polimer ve metal üretimi için genel teknolojik yöntemlerden biri. lifli ve katmanlı kompozit malzemeler - doğrudan parçaların imalat sürecinde matristeki dolgu kristallerinin büyümesi. Bu yöntem örneğin ötektik oluştururken kullanılır. Ni ve Co bazlı ısıya dayanıklı alaşımlar Eriyiklerin karbür ve metallerarası alaşımlarla alaşımlanması. Kontrollü koşullar altında soğutma sırasında lifli veya katmanlı kristaller oluşturan Comm., alaşımların sertleşmesine yol açar ve çalışma sıcaklıklarını 60-80 oC artırmanıza olanak tanır. Karbon bazlı kompozit malzemeler düşük yoğunluğu yüksek termal iletkenlikle birleştirir, kimyasal. dayanıklılık, keskin boyutsal kararlılık diferansiyel sıcaklık inert bir ortamda 2000 °C'ye ısıtıldığında mukavemet ve elastikiyet modülünde bir artışla birlikte. Karbon-karbon kompozit malzemeleri elde etme yöntemleri için bkz. CFRP. Seramik bazlı yüksek mukavemetli kompozit malzemeler, metalin yanı sıra lifli dolgu maddeleri ile güçlendirilerek elde edilir. ve seramik dağılmış parçacıklar Sürekli SiC fiberlerle takviye, bir artışla karakterize edilen kompozit malzemelerin elde edilmesini mümkün kılar. tokluk, eğilme mukavemeti ve oksidasyona karşı yüksek direnç yüksek sıcaklıklar. Ancak seramiklerin fiberlerle güçlendirilmesi her zaman anlamlı sonuçlara yol açmaz. elastikiyet modülünün yüksek bir değerinde malzemenin elastik durumunun bulunmamasından dolayı mukavemet özelliklerinde bir artış. Dağınık metal ile takviye. parçacıklar seramik-metal oluşturmanıza olanak sağlar. artan malzemeler (sermetler). mukavemet, termal iletkenlik, termal şok direnci. Seramik imalatında kompozit malzemeler genellikle sıcak preslemeyi, sonuncusuyla preslemeyi kullanır. sinterleme, kayar döküm (ayrıca bkz. Seramik). Malzemelerin dağınık metallerle güçlendirilmesi. Parçacıklar, çıkıkların hareketine engel oluşturması nedeniyle mukavemette keskin bir artışa yol açar. Böyle bir takviye varış. ısıya dayanıklı krom-nikel alaşımlarının oluşturulmasında kullanılır. Sonuncusu ile erimiş metalin içine ince parçacıkların eklenmesiyle malzemeler elde edilir. külçelerin ürünlere normal işlenmesi. Örneğin ThO2 veya ZrO2'nin alaşıma dahil edilmesi, 1100-1200 ° C'de yük altında uzun süre çalışan dispersiyonla güçlendirilmiş ısıya dayanıklı alaşımların elde edilmesini mümkün kılar (geleneksel ısıya dayanıklı alaşımların çalışma kapasitesi sınırı). aynı koşullar altında 1000-1050 ° C'dir). Umut verici yön yüksek mukavemetli kompozit malzemelerin oluşturulması - küçük çaplarından dolayı çavdar gibi bıyıklı malzemelerin güçlendirilmesi, pratik olarak daha büyük kristallerde mevcut olan kusurlardan yoksundur ve yüksek mukavemete sahiptir. maks. pratik Al2O3, BeO, SiC, B4C, Si3N4, AlN kristalleri ve 1-30 mikron çapında ve 0,3-15 mm uzunluğunda grafit ilgi çekicidir. Bu tür dolgu maddeleri yönlendirilmiş iplik veya izotropik formda kullanılır. lamine malzemeler kağıt, karton, keçe gibi. Epoksi matris ve ThO2 kıllarına (ağırlıkça %30) dayalı kompozit malzemeler büyümeye 0,6 GPa, elastik modüle 70 GPa sahiptir. Bıyıkların bileşimine giriş, ona alışılmadık elektrik kombinasyonları verebilir. ve magn. sv. Kompozit malzemelerin seçimi ve atanması büyük ölçüde parçanın veya yapının yükleme koşulları ve çalışma koşulları, teknoloji tarafından belirlenir. fırsatlar. maks. polimer kompozit malzemeler mevcuttur ve konusunda uzmandır. Termoset ve termoplastik formunda çok çeşitli matrisler mevcuttur. polimerler sağlar geniş seçim Negatif aralığında çalışmak için kompozit malzemeler. t-r 100-200°С'ye kadar - organoplastikler için, 300-400 °С'ye kadar - cam, karbon ve bor plastikleri için. Polyester ve epoksi matrisli polimer kompozit malzemeler, 120-200 ° C'ye kadar, fenol-formaldehit ile - 200-300 ° C'ye kadar, poliimid ve silikon-org ile çalışır. - 250-400°С'ye kadar. metalik Al, Mg ve bunların alaşımlarını esas alan, B, C, SiC elyaflarıyla güçlendirilmiş kompozit malzemeler 400-500°C'ye kadar kullanılır; Ni ve Co alaşımlarına dayalı kompozit malzemeler, refrakter metaller ve Comm. bazlı 1100-1200 ° C'ye kadar sıcaklıklarda çalışır. - 1500-1700°C'ye kadar, karbon ve seramik bazlı - 1700-2000°C'ye kadar. Kompozitlerin yapısal, ısı koruyucu, sürtünme önleyici, radyo ve elektrik mühendisliği olarak kullanımı. ve diğer malzemeler yapının ağırlığının azaltılmasına, makinelerin ve montajların kaynaklarının ve kapasitelerinin arttırılmasına ve temelde yeni birimler, parçalar ve yapılar yaratılmasına olanak sağlar. Kimya, tekstil, madencilik, metalurji endüstrilerinde her türlü kompozit malzeme kullanılmaktadır. sanayi, makine mühendisliği, ulaşım, imalat için Spor ekipmanları ve benzeri.

Kompozit malzemeler, doğası veya kimyasal bileşimi farklı olan iki veya daha fazla bileşenden oluşan malzemelerdir; burada bileşenler, bileşenler arasında bir arayüz ile tek bir monolitik yapı halinde birleştirilir; bunların optimal kombinasyonu, bir fizikokimyasal ve kimyasal bileşik kompleksi elde edilmesini sağlar. Mekanik özellikler bileşenlerin karmaşık özelliklerinden farklıdır.

Geniş anlamda "kompozit malzeme" kavramı, heterojen yapıya sahip herhangi bir malzemeyi içerir; iki veya daha fazla aşamadan oluşan yapı.

Doğanın kendisi kompozit malzemelerin ilk yaratıcısıydı. Birçok doğal yapı (ağaç gövdeleri, hayvan kemikleri, insan dişleri vb.) karakteristik lifli yapıya sahiptir. Nispeten plastik bir matris maddesinden ve lif formundaki daha sert ve daha güçlü maddelerden oluşur. Örneğin: ahşap, ahşaba enine sertlik veren bir organik madde (lignin) matrisi ile birbirine bağlanan, boru şeklinde bir yapıya sahip yüksek mukavemetli selüloz elyaf demetlerinden oluşan bir bileşimdir.

Kompozit malzeme örnekleri mineraller gibi doğal oluşumlar olabilir. Nefrit - arayüzeylerde birbirine bağlı, yakından paketlenmiş iğne benzeri kristallerden oluşur. Bu yapı, yeşim taşının yüksek viskozitesini sağlar ve bu nedenle çeşitli kabileler onu balta yapımında malzeme olarak kullanır.

Genel özellikleri kompozit malzemeler

Ve bunların sınıflandırılması

Kompozit malzemelere olan ilgi son yıllarda sürekli olarak artmaktadır. Bu, geleneksel yapısal malzemelerin mekanik özelliklerini iyileştirme olanaklarının büyük ölçüde tükenmiş olmasıyla açıklanmaktadır.

Kompozit malzemeler, spesifik mukavemet ve sertlik, yüksek sıcaklıktaki mukavemet, yorulma arızasına karşı direnç ve diğer özellikler açısından bilinen tüm yapısal alaşımları önemli ölçüde aşmaktadır. Belirli bir özellik kümesinin düzeyi önceden tasarlanır ve malzemenin üretim sürecinde uygulanır.

Pirinç. 20.1. Çeliğin, titanyumun özgül mukavemeti ve sertliği, alüminyum alaşımları ve kompozitler (KAS-1, VKA-1B).

Kompozit malzemelerin özellikleri temel olarak şunlara bağlıdır: fiziksel ve mekanik özellikler bileşenler ve aralarındaki bağın gücü. Ayırt edici özellik Bu malzemelerin en önemli özelliği bileşenlerin dezavantajlarını değil avantajlarını göstermeleridir. Aynı zamanda kompozit malzemeler, bileşimlerinde yer alan bireysel bileşenlerin sahip olmadığı özelliklere sahiptir. Bileşimin özelliklerini optimize etmek için, oldukça farklı ancak tamamlayıcı özelliklere sahip bileşenler seçilir.

Kompozit malzemeler bileşimlerine göre bir taban (matris) ve bir dolgu maddesinden (takviye, takviye bileşeni) oluşur.

Kompozit malzemelerin temeli (matris) metaller veya alaşımlar, polimerler, karbon ve seramik malzemelerdir.

Matris bileşimi bağlar, ona bir form verir. Matrisin özellikleri büyük ölçüde şunlara bağlıdır: teknolojik rejimler kompozit malzemelerin elde edilmesi ve bunun gibi önemli performans özellikleri Bunlar: çalışma sıcaklığı, yorulma arızasına karşı direnç, yoğunluk ve özgül dayanımdır.

Farklı katmanlardan (iki veya daha fazla) oluşan birleşik matrislere sahip kompozit malzemeler kimyasal bileşim. Bu tür malzemelere polimatris denir. Polymatrix malzemeleri daha kapsamlı bir listeyle karakterize edilir kullanışlı özellikler. Örneğin alüminyum ile birlikte matris olarak titanyumun kullanılması kompozit malzemelerin mukavemetini fiber eksenine dik yönde arttırır. Matristeki alüminyum katmanlar malzemenin yoğunluğunun azaltılmasına yardımcı olur.

Takviye veya takviye bileşeni veya bazen dolgu adı verilen başka bir bileşen, matris içinde eşit olarak dağıtılır. "Güçlendirme" kavramı - "özellikleri değiştirmek için malzemeye sokulması" anlamına gelir, ancak kesin bir "güçlendirme" kavramını taşımaz.

Takviye bileşenleri yüksek mukavemete, sertliğe ve elastikiyet modülüne sahip olmalıdır. Bu özelliklerde matristen önemli ölçüde üstündürler.

Kompozit malzemelerin özellikleri ayrıca dolgu maddesinin şekline veya geometrisine, boyutuna, miktarına ve dağılımına (takviye şeması) bağlıdır.

Forma göre dolgu maddeleri üç ana gruba ayrılır:

1. Üç boyutta (partiküller) tek düzende çok küçük boyutlara sahip sıfır boyutlu dolgu maddeleri;

2. Tek boyutlu dolgular iki yönde küçük, üçüncü boyutta (lifler) çok daha büyüktür;

3. İki boyutlu dolgu maddeleri, kompozit malzemenin boyutuyla orantılı iki boyuta sahiptir ve üçüncüyü (plakalar, kumaş) önemli ölçüde aşar.

Takviye elemanlarının iplik benzeri şeklinin hem olumlu hem de olumsuz yanları vardır. Avantajları, yüksek mukavemet ve yalnızca yapısal olarak gerekli olduğu yönde takviye oluşturma yeteneğidir. Bu şeklin dezavantajı, liflerin yükü yalnızca kendi eksenleri yönünde iletebilmesi, dik yönde ise herhangi bir güçlendirme olmaması ve hatta bazı durumlarda yumuşama meydana gelebilmesidir.

Takviye olarak kullanılan dolguların aşağıdaki özelliklere sahip olması gerekir: Yüksek sıcaklık erime, düşük yoğunluk, tüm çalışma sıcaklıkları aralığında yüksek mukavemet, üretilebilirlik, matriste minimum çözünürlük, yüksek kimyasal dirençÜretim ve işletme sırasında toksisite yoktur.

İki veya daha fazla farklı dolgu maddesi içeren kompozit malzemelere polireinforced denir.

Kompozit malzemeler üç veya daha fazla bileşenden oluşuyorsa hibrit olarak adlandırılır.

Kompozit malzemeler çeşitli ana özelliklere göre sınıflandırılır:

a) matrisin ve takviye bileşenlerinin malzemesi;

b) yapı: bileşenlerin geometrisi ve düzeni;

c) elde etme yöntemi;

kapsam.

Kompozit malzemelerin bazı sınıflandırma özelliklerini ele alalım.