еханические характеристики Стекловолокон, Углеволокон, Борных волокон.

ерспективы применения КМ в авиакосмической и ракетной технике.Сравнительные характеристики металлических и Км.

с 1960-х годов существуе настоятельная необходимость в изготовлении прочных, лёгких и износостойких конструкций. Композиционные материалы применяются для изготовления силовых конструкций летательных аппаратов, теплоизолирующих покрытий шатлов. Всё чаще композиты применяются для изготовления обшивок воздушных и космических аппаратов, и наиболее нагруженных силовых элементов. Преимущества композиционных материалов: 1)высокая удельная прочность ( в неск раз выше металлич); 2)высокая жёсткость (модуль упругости 130…140 ГПа); высокая износостойкость; 3)высокая усталостная прочность; 4)из КМ возможно изготовить размеростабильные конструкции. Причём, разные классы композитов могут обладать одним или несколькими преимуществами. Некоторых преимуществ невозможно добиться одновременно. Недостатки композиционных материалов:Большинство классов композитов (но не все) обладают недостатками: 1)высокая стоимость;2)анизотропия свойств; 3)повышенная наукоёмкость производства, необходимость специального дорогостоящего оборудования и сырья, а следовательно развитого промышленного производства и научной базы страны

2.Компоненты КМ.Армирующие материал,Виды армир.м-лов.

Композиционный материал (композит, КМ) — неоднородный сплошной материал, состоящий из двух или более компонентов, нерастворимых друг в друге,не входящих реакцию др в друге,не диффундирующих, имеющих прочную границу взаимодействия и обладающих св-вами как компонент,так ис в-вами,к-рыми компоненты не обладают.Среди компонент можно выделить армирующие элементы, обеспечивающие необходимые механические характеристики материала, и матрицу (или связующее), обеспечивающую совместную работу армирующих элементов. Армирующий материал - материал, вводимый в связующее, для усиления физико-механических свойств и придания композиции качеств конструкционного материала.

Механическое поведение композита определяется соотношением свойств армирующих элементов и матрицы, а также прочностью связи между ними. Эффективность и работоспособность материала зависят от правильного выбора исходных компонентов и технологии их совмещения, призванной обеспечить прочную связь между компонентами при сохранении их первоначальных характеристик. Классификация КМ по Армирующему материалу:1) КМ на основе неорганических волокон (стекло,базальт и тд); 2) км на основе углеродных волокон; 3) км на основе органоволокон; 4) км на основе металлических волокон (бор,стальные и др); 5)км на основе керамических волокон (SiC и др ). Требования,предъявляемые к Армир. Компоненте: 1)прочность ( в усл-ях эксплуатации:вибрац,температура,влаж,агрес среды); 2)малая влагопоглощаемость; 3) высокая усталостная прочность (в неск раз превышает металлич).

ехнология изготовления изделий из КМ.

Основные этапы:

1. подготовка компонентов КМ к совмещению

арм.комп: сушка волокон, освобождение волокон от замасливания (химический, термический и комбинированный методы), для адгезии волокна к матрице используются аппреты (сниж-е внут.напряж-й)

матрица: важный параметр – вязкость связующего.

2. Совмещение армирующей и матричной компонент, формирование изделия

существует 2 типа:

жидкофазное совмещение
твердофазное совмещение
напыление , 4. сборка с другими элементами.

еханические характеристики Стекловолокон, Углеволокон, Борных волокон.

1)Стекловолокна(d 6,5…15 мм) кварц – 99,99999 SO2

Св-ва: 1. Плотность, г/см³ – 2,5; 2. Прочность,МПа – 2000-3000;

3. Модуль упругости,МПа – 71000; 4. Коэф Пуассона ~ 0,23;

5. Коэф Линейного Термического Расширения (КЛТР), 1/град – (4…5)*10^-6;

6.Предельная деформация при разрушении (растяж),% ~ 3 %.

2)Углеродные волокна (возобновляемый материал)

Способы получения: 1-ПАН-волокно под высок температурой в инертной среде,все волокна кроме углеродистых выжигаются,атомы группируются в мелкозернистую струк-ру. 2- из мезофазы мазута при 400-450 ° С. 3-из отходов древесины.

Св-ва:1. Плотность, г/см³ – 1,6…1,9; 2. Прочность,МПа – 2000-4500;

3. Модуль упругости,МПа – 300000-600000; 4. Коэф Пуассона ~ 0,15;

5. Коэф Линейного Термического Расширения (КЛТР), 1/град – вдоль волокон – отрицат,поперек – положит.; 6.Предельное удлинение,% ~ £1 %.

3)Бороволокна (борные волокна)

Св-ва:1. Плотность, г/см³ – 2,9…3,1; 2. Прочность,МПа – 4500*10³;

3. Модуль упругости,МПа – 450*10³; 4. Коэф Пуассона ~ 0,11;

5. Коэф Линейного Термического Расширения (КЛТР), 1/град – вдоль волокон – отрицат,поперек – положит.; 6.Предельное удлинение ~ £1 %.

4. Полимерные связующие для композиционных волокон. Требования, предъявляемые к связующим.

КМ – материалы, состоящие как минимум из двух компонент, нерастворимых друг в друге, не входящих в реакцию друг с другом, не диффундирующих, имеющих прочную границу взаимодействия; обладают свойствами как компонент, так и свойствами, которыми компоненты не обладают.

Одна из компонент называется матрицей (связующей), другая – армирующей.

Требования к связующим:

1) прочность;

2) вязкость;

3) текучесть;

4) смачиваемость;

5) адгезия.

Аппреты – вещества, которые добавляются в матричный материал.

Требования к армирующей компоненте:

1) высокая прочность;

2) малая влагопоглощаемость;

3) высокая усталостная прочность.