омпозиты с полимерной матрицей
РЕФЕРАТ
Композиционные материалы
Преподаватель 13.06.2013 Свечникова Л.А.
подпись, дата инициалы, фамилия
Студент ФЭ 12-05Б 071202301 13.06.2013 Лужецкий И. Е. номер группы номер зачетной книжки подпись, дата инициалы, фамилия
Красноярск 2013
Содержание
1 Композиционные материалы………………………………………..3
2 Композиты с полимерной матрицей………………………………..5
3 композиты с металлической матрицей……………………………..6
4 преимущество композитных материалов…………………………..8
5 недостатки композитных материалов………………………………9
Список используемых источников…………………………..………..10
омпозиционные материалы
Композиционные материалы это искусственно созданный неоднородный сплошной материал, состоящий из двух или более компонентов с четкой границей раздела между ними. В большинстве композитов (за исключением слоистых) компоненты можно разделить на матрицу и включенные в нее армирующие элементы. В композитах конструкционного назначения армирующие элементы обычно обеспечивают необходимые механические характеристики материала (прочность, жесткость и т. д.), а матрица (или связующее) обеспечивает совместную работу армирующих элементов и защиту их от механических повреждений и агрессивной химической среды.
В результате совмещения армирующих элементов и матрицы образуется комплекс свойств композиции, не только отражающий исходные характеристики его компонентов, но и включающий свойства, которыми изолированные компоненты не обладают. Композиционные материалы отличаются от обычных сплавов более высокими значениями временного сопротивления и предела выносливости (на 50-10 %), модуля упругости, коэффициента жесткости и в частности, наличие границ раздела между армирующими элементами и матрицей существенно повышает трешиностойкость материала, и в композициях, в отличие от однородных металлов, повышение статической прочности приводит не к снижению, а как правило, к повышению характеристик вязкости разрушения.
Механическое поведение композиции 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.
Для создания композиции используются самые разные армирующие наполнители и матрицы. Это-гетинакс и текстолит (слоистые пластики из бумаги или ткани, склеенной термореактивным клеем), стекло- и графитопласт (ткань или намотанное волокно из стекла или графита, пропитанные эпоксидными клеями), фанера и т.д.
В последнее время материаловеды экспериментируют с целью создать более удобные в производстве, а значит и более дешёвые материалы. Исследуются саморастущие кристаллические структуры, склеенные в единую массу полимерным клеем (цементы с добавками водорастворимых клеев), композиции из термопласта с короткими армирующими волоконцами и пр.
Классификация композитов.По виду армирующего наполнителя композиты бывают:
- волокнистые;
- наполненные пластики;
- насыпные;
По материалу матрицы композиты бывают:
- композиты с полимерной матрицей;
- композиты с керамической матрицей;
- композиты с металлической матрицей;
- композиты оксид-оксид;
Рисунок 1 – Схемы армирования композиционных материалов: 1 – однонаправленная; 2 – двунаправленная; 3 – трехнаправленная; 4 – четырехнаправленная.
омпозиты с полимерной матрицей
На рисунке 2 показано строение композиционного материала с полимерной матрицей.
В качестве матрицы при создании композиционных материалов данного вида используются полимеры самых разных типов: термопласты (полиолефины, алифатические и ароматические полиамиды, фторопласты и др.), реактопласты (фенопласты, аминопласты, эпоксидные, полиэфирные, кремнийорганические и другие полимерные связующие), эластомеры (вулканизированный натуральный, бутадиен-нитрильный, бутилкаучук и другие каучуки). Использование наполнителей позволяет изменять механические, электромагнитные, физико-химические характеристики исходного полимера, а, в ряде случаев, и снижать стоимость конечного композита по сравнению со стоимостью полимера за счет использования более дешевого, чем полимер, наполнителя, например, мела.
Многие широко используемые материалы являются композитными полимерными материалами, например, конструкционные материалы широкого назначения на основе реактопластов с волокнистыми наполнителями, шины автомобилей, зубные пломбы, различные покрытия.
Особый класс полимерных композиционных материалов представляют полимерные нанокомпозиты. В качестве добавки к полимерной матрице в них используются различные как по химическому составу, так и морфологии отдельных элементов наполнители. Отличительной особенностью данных наполнителей является размер составляющих их элементов (частиц, пластин, волокон и т. д.), который преимущественно должен быть менее 100 нм (см. нанонаполнители).
Рисунок 2 – Строение композиционных материалов с полимерной матрицей.