Materiale compozite - materiale create în mod artificial, care constau din două sau mai multe componente care diferă în compoziție și separate printr-o delimitare definită, și care au proprietăți noi, proiectate în prealabil.
Componentele materialului compozit au variat în funcție de caracteristica geometrică. Componenta continuă în întregul volum al materialului compozit, numit matrice. Componenta intermitentă ecran divizat într-un material compozit, numita armătură. Matricea dă forma dorită a produsului afectează crearea proprietăților materialului compozit, protejează valvele de deteriorare și alte influențe ale mediului.
Metalele și aliajele lor pot fi folosite ca matrici din materiale compozite. polimeri organici și anorganici, de ceramică, de carbon și alte materiale. Proprietățile Matrix determină parametrii tehnologici ai procesului de preparare a compoziției și a caracteristicilor sale de performanță. densitate, rezistență specifică, temperatura de funcționare, rezistența la oboseală și medii corozive. Componentele de armare sau de rigidizare au fost distribuite uniform în matricea. Ei tind să aibă rezistență ridicată. duritatea și modulul de elasticitate, iar pentru acești indicatori sunt matrice cu mult superioare. În loc de componenta pe termen de armare poate utiliza termenul excipient.
Clasificarea materialelor compozite
materiale compozite umplutură geometrie sunt împărțite în trei grupe:
- cu umpluturi dimensionale zero, a căror dimensiune în trei dimensiuni sunt de același ordin;
- cu excipienți dimensionale, una dintre dimensiunile care sunt semnificativ mai mari decât celelalte două;
- Prelungitoare cu bidimensional, două dimensiuni sunt semnificativ mai mari decât a treia.
In schema aranjament de umplutură există trei grupe de materiale compozite:
- un aranjament uniaxial (linia) de umplutură sub formă de fibre, filamente, mustăți în matricea paralelă între ele;
- biaxial (plane) localizarea umplutură de ranforsare mat mustăților în matricea foliei plane paralele;
- o locație în trei axe (volum) de umplutură de ranforsare și lipsa direcțiilor prioritare ale locației sale.
Prin natura componentelor materiale compozite sunt împărțite în patru grupe:
- materiale compozite care cuprind componente de metale sau aliaje;
- compozite care conțin compuși anorganici ai componente oxizi, carburi, nitruri etc.;
- compozite care conțin o componentă fabricată din elemente nemetalice, carbon, bor, etc.;
- materiale compozite care conțin componentul compus organic epoxi, poliester, fenolic, și altele.
Proprietățile materialelor compozite depind nu numai de proprietățile fizico-chimice ale componentelor, dar și pe forță de legătură între ele. rezistență maximă este atinsă dacă între matrice și armare sunt formate din soluții solide sau compuși chimici.
Materialele compozite cu umplutură dimensional zero, cu matrice metalică cea mai răspândită. Compozițiile rigidizarea pe bază de metal distribuit uniform dispersat în particule cu dimensiuni diferite ale particulelor. Astfel de materiale sunt proprietăți izotrope.
In aceste materiale matricea preia sarcina totală, iar particulele de umplutură dispersate previn dezvoltarea de deformare plastică. durificare efectivă se realizează la un conținut de 5 ... 10% particule de umplutură. umpluturi de ranforsare sunt particule de refractare oxizi, nitruri, boruri, carburi. Dispersia materialelor compozite armate obținute prin metalurgia pulberilor sau a particulelor de pulbere de ranforsare introduse în metalul topit lichid sau aliaj.
Aplicabilitatea industrială a găsit materiale compozite pe bază de aluminiu. particule călite de alumină (Al2 O3). Ele sunt preparate prin presarea pulberii de aluminiu, urmată de sinterizare (FAP). Avantajele SAP apar la temperaturi de peste 300 ° C, când emoliere aliajelor de aluminiu. Călite prin precipitare aliaje efect la întărire reținere ușoară la o temperatură de 0,8 Tm.
aliaje SAP sunt satisfăcătoare deformate, usor de prelucrat, TIG sudate și sudura de rezistență. Din EPS care produc un semi-fabricate foi, profile, tevi, folii. Dintre acestea, lama este fabricat compresoare, ventilatoare și turbine, tijele de piston.
Materialele compozite cu întăritori excipiente dimensionale sunt elemente unidimensionale sub formă de mănunchiuri, fibre, fire, care sunt ținute împreună într-o singură matrice monolit. Este important ca fibrele puternice au fost distribuite uniform în matricea de plastic. Pentru armarea materialelor compozite folosind fibre continue cu dimensiuni discrete în secțiune transversală din fracțiile la sute de micrometri.
Materiale ranforsate cu mustăți, au fost create la începutul anilor șaptezeci pentru structurile aeronautice și spațiale. Principalul mod de creștere a mustati este de a le crește din procesul suprasaturata de vapori (PC). Pentru producerea de oxizi deosebit de ridicate mustăților și alți compuși se realizează prin creșterea P-F-K - Mecanismul: creșterea cristalelor direcțională are loc de la starea de vapori printr-o fază lichidă intermediară.
mustati creare Implementate trăgând lichid prin duza de filare. Cristale de durabilitate depinde de secțiune și de suprafață transversală netezimea.
Materialele compozite de acest tip sunt promițătoare ca materiale la temperaturi ridicate. Pentru a mări eficiența termică a mașinii cu palete de turbină cu gaz fabricate din aliaje de nichel, armat cu filamente safir (Al2 O3), acest lucru poate crește semnificativ temperatura la intrarea turbinei (cristale safir rezistență la tracțiune la o temperatură de 1680 ° C mai mare de 700 MPa).
ajutaje Armarea rachete de pulberi de tungsten și cristale safir molibden produc sub formă de pâslă, și fibre individuale, ca urmare, a fost capabil să dubleze rezistența materialului la o temperatură de 1650 ° C. Armătura impregnare sticla stofa fibrelor polimerice filiform crește puterea lor. armare din metal turnat reduce fragilitatii în construcțiile. Promițător de intarire mustati sticla neorientate.
Pentru armarea materialelor compozite este utilizat un fir metalic din diferite metale: oțel de diferite compoziții, tungsten, niobiu, titan. magneziu - în funcție de condițiile de funcționare. Sârma de oțel este prelucrată în țesute plasă de sârmă, care sunt utilizate pentru producerea materialelor compozite cu armare orientate în două direcții.
Pentru ranforsare fibre de bor metale ușoare folosite, carbură de siliciu. în special proprietăți valoroase sunt fibre de carbon, ele sunt utilizate pentru armarea din metal, materiale compozite ceramice și polimerice.
Materiale compozite eutectice - aliaje eutectice sau aproape de compoziția eutectică, în care faza de intarire sunt cristalele orientate formate în timpul solidificării direcțională. Spre deosebire de materialele compozite convenționale, eutectică se obține într-o singură operație. Structura orientată direcțională poate fi obținut deja în produsul finit. Forma cristalelor formate pot fi sub formă de fibre sau plăci. Metode de solidificare dirijată pregătit materiale compozite pe bază de aluminiu. magneziu. cupru. cobalt, titan. niobiu și alte elemente, și, prin urmare, acestea sunt utilizate într-o gamă largă de temperaturi.
Materiale polimerice compozite. O caracteristică este aceea că matricea formează polimeri diferiți care servesc ca lianți pentru valva care poate fi sub formă de fibre, țesături, filme, fibra de sticla. Formarea materialelor compozite polimerice se realizează prin presare, turnare prin injecție, extrudare, pulverizare.
Sunt utilizate pe scară largă de materiale compozite polimerice mixte, care includ componente metalice și polimerice, care se completează reciproc în proprietățile lor. De exemplu, lagăre care funcționează în condiții de frecare uscată, realizate dintr-o combinație de bronz și politetrafluoretilena, oferind autolubrifiere și absența fluajului.
Materialele sunt create pe baza de polietilenă, polistiren, cu materiale de umplutură ca azbest și alte fibre cu rezistență ridicată și rigiditate.