Композиционные материалы
К композиционным материалам (КМ) относятся армированные различными наполнителями сплавы металлов и полимеры. По форме наполнителя различают КМ, армированные частицами 1, волокнами 2 и слоями 3 (рис. 3.13).
Материалы, упрочненные частицами, размером 10 мм, с объемной долей упрочняющей фазы до десятков процентов получают методом порошковой металлургии. Примером отечественных дисперсно-упрочненных КМ являются материалы ВДУЛ, ВДУ-2, в которых матрицей является сплав никеля, а дисперсными упрочнителями — частицы оксидов тория и гафния (с содержанием до 5%), которые применяют при температурах 1100-1200 °С.
Для элементов конструкций летательных аппаратов используются КМ на основе алюминия, упрочненного частицами (типа САП). Эти материалы соединяются клепкой и сваркой.
В КМ, армированных волокнами, используют проволоку из стали, вольфрама, молибдена, титана и других металлов, а также стекловолокно, волокна углерода, бора, оксида алюминия. Металлические КМ получают прокаткой или волочением. Наиболее распространены КМ на основе алюминиевых сплавов, армированных стальной проволокой (КАС, 1000 МПа). Прочность таких КМ повышается в 3-4 раза. В интервале температур 20-500°С превосходит по характеристикам прочности и жесткости алюминиевые сплавы.
Сплавы на основе магния армируют волокнами бора до 30% ( = 970 МПа) и нитевидными кристаллами карбида кремния до 10% ( = 400 МПа). Армирование сплавов магния сопряжено с технологическими трудностями из-за плохой свариваемости и деформируемости.
Слоистые КМ состоят из слоев или пластин различных материалов, соединенных прочной связью. Такие материалы обладают износостойкостью и коррозионной стойкостью, высоким сопротивлением удару, хорошими тепловыми и электрическими характеристиками. Их используют, например, в атомной энергетике для изготовления сосудов высокого давления, термостатов, а также в других отраслях машиностроения.
Композиционные материалы на неметаллической основе состоят из армирующей части (наполнителя) и связующего, в качестве которого используются термореактивные смолы — эпоксидные, кремнийорганические, формальдегидные, полиамидные и некоторые термореактивные. Эти материалы по удельной прочности и жесткости в несколько раз превосходят традиционные материалы. Например, долговечность лопастей вертолета из КМ на полимерной основе в несколько раз выше, чем из металлических материалов. В качестве наполнителя используются тонкие волокна стекла (стеклопластик), бора (боропластик), углерода (углепластик) и волокна органических материалов).
Эта теория взята со страницы лекций по предмету «прикладная механика»:
Возможно эти страницы вам будут полезны:
Неметаллические материалы |
Механические передачи: общие сведения |
Конструкционные материалы: виды, свойства, определение, характеристики |
Муфты: общие сведения и характеристика |