Èíñòðóìåíòàëüíûå ìàòåðèàëû
Îïðåäåëåíèå êîìïîçèöèîííûõ ìàòåðèàëîâ êàê èñêóññòâåííûõ ìàòåðèàëîâ, ïîëó÷àåìûõ ñî÷åòàíèåì êîìïîíåíòîâ ñ ðàçíûìè ñâîéñòâàìè. Êîìïîçèöèîííûå ìàòåðèàëû ñ ìåòàëëè÷åñêîé è íåìåòàëëè÷åñêîé ìàòðèöåé. Âîëîêíèñòûå è äèñïåðñíî-óïðî÷íåííûå êîìïîçèöèîííûå ìàòåðèàëû.
| Ðóáðèêà | Ïðîèçâîäñòâî è òåõíîëîãèè |
| Âèä | êóðñîâàÿ ðàáîòà |
| ßçûê | ðóññêèé |
| Äàòà äîáàâëåíèÿ | 07.12.2011 |
| Ðàçìåð ôàéëà | 108,2 K |
Îòïðàâèòü ñâîþ õîðîøóþ ðàáîòó â áàçó çíàíèé ïðîñòî. Èñïîëüçóéòå ôîðìó, ðàñïîëîæåííóþ íèæå
Ñòóäåíòû, àñïèðàíòû, ìîëîäûå ó÷åíûå, èñïîëüçóþùèå áàçó çíàíèé â ñâîåé ó÷åáå è ðàáîòå, áóäóò âàì î÷åíü áëàãîäàðíû.
Ðàçìåùåíî íà http://www.allbest.ru/
Ìèíèñòåðñòâî îáðàçîâàíèÿ è íàóêè Óêðàèíû
Ðåôåðàò
íà òåìó:
«Èíñòðóìåíòàëüíûå ìàòåðèàëû»
âûïîëíèë: ñò. ãð. ÒÎÌ - 08 - 2
Áåëüìàñîâ Ä.Ì
ïðîâåðèë: ×åêàëîâ À. Í.
Àë÷åâñê, 2008 ã.
ÑÎÄÅÐÆÀÍÈÅ
1. Êîìïîçèöèîííûå ìàòåðèàëû
2. Êîìïîçèöèîííûå ìàòåðèàëû ñ ìåòàëëè÷åñêîé ìàòðèöåé
2.1 Âîëîêíèñòûå êîìïîçèöèîííûå ìàòåðèàëû
2.2 Äèñïåðñíî-óïðî÷íåííûå êîìïîçèöèîííûå ìàòåðèàëû
3 Êîìïîçèöèîííûå ìàòåðèàëû ñ íåìåòàëëè÷åñêîé ìàòðèöåé
3.1 Îáùèå ñâåäåíèÿ, ñîñòàâ è êëàññèôèêàöèÿ
3.2 Êàðáîâîëîêíèòû
3.3 Êàðáîâîëîêíèòû ñ óãëåðîäíîé ìàòðèöåé
3.4 Áîðîâîëîêíèòû
3.5 Îðãàíîâîëîêíèòû
Ñïèñîê ëèòåðàòóðû
1. Êîìïîçèöèîííûå ìàòåðèàëû
Êîìïîçèöèîííûå ìàòåðèàëû -- ýòî èñêóññòâåííûå ìàòåðèàëû, ïîëó÷àåìûå ñî÷åòàíèåì êîìïîíåíòîâ ñ ðàçëè÷íûìè ñâîéñòâàìè. Îäíèì èç êîìïîíåíòîâ ÿâëÿåòñÿ ìàòðèöà (îñíîâà), äðóãèì - óïðî÷íèòåëè (âîëîêíà, ÷àñòèöû).  êà÷åñòâå ìàòðèö èñïîëüçóþò ïîëèìåðíûå, ìåòàëëè÷åñêèå, êåðàìè÷åñêèå è óãëåðîäíûå ìàòåðèàëû. Óïðî÷íèòåëÿìè ñëóæàò âîëîêíà - ñòåêëÿííûå, áîðíûå, óãëåðîäíûå, îðãàíè÷åñêèå, íèòåâèäíûå êðèñòàëëû (êàðáèäîâ, áåðèëîâ, íèòðèäîâ è äð.) è ìåòàëëè÷åñêèå ïðîâîëîêè, îáëàäàþùèå âûñîêîé ïðî÷íîñòüþ è æåñòêîñòüþ. Ïðè ñîñòàâëåíèè êîìïîçèöèè ýôôåêòèâíî èñïîëüçóþòñÿ èíäèâèäóàëüíûå ñâîéñòâà ñîñòàâëÿþùèõ êîìïîçèöèé. Ñâîéñòâà êîìïîçèöèîííûõ ìàòåðèàëîâ çàâèñÿò îò ñîñòàâà êîìïîíåíòîâ, êîëè÷åñòâåííîãî ñîîòíîøåíèÿ è ïðî÷íîñòè ñâÿçè ìåæäó íèìè. Êîìáèíèðóÿ îáúåìíîå ñîäåðæàíèå êîìïîíåíòîâ, ìîæíî, â çàâèñèìîñòè îò íàçíà÷åíèÿ, ïîëó÷àòü ìàòåðèàëû ñ òðåáóåìûì è çíà÷åíèÿìè ïðî÷íîñòè, æàðîïðî÷íîñòè, ìîäóëÿ óïðóãîñòè èëè ïîëó÷àòü êîìïîçèöèè ñ íåîáõîäèìûìè ñïåöèàëüíûìè ñâîéñòâàìè, íàïðèìåð ìàãíèòíûìè è ò. ï.
Ñîäåðæàíèå óïðî÷íèòåëÿ â êîìïîçèöèîííûõ ìàòåðèàëàõ ñîñòàâëÿåò 20-80 % ïî îáúåìó. Ñâîéñòâà ìàòðèöû îïðåäåëÿþò ïðî÷íîñòü êîìïîçèöèîííîãî ìàòåðèàëà ïðè ñæàòèè è ñäâèãå. Ñâîéñòâà óïðî÷íèòåëÿ îïðåäåëÿþò ïðî÷íîñòü. êîìïîçèöèîííûé ìàòåðèàë ìàòðèöà
Êîìïîçèöèîííûå ìàòåðèàëû èìåþò âûñîêóþ ïðî÷íîñòü, æåñòêîñòü, æàðîïðî÷íîñòü è òåðìè÷åñêóþ ñòàáèëüíîñòü. Òàê, äëÿ êàðáîâîëîêíèòîâ d=650-1700 ÌÏà, à äëÿ áîðîâîëîêíèòîâ d=900-1750 ÌÏà. Ïëîòíîñòü êîìïîçèöèîííûõ ìàòåðèàëîâ 1,35- 1,8 ã/ñì^3 Êîìïîçèöèîííûå ìàòåðèàëû ÿâëÿþòñÿ âåñüìà ïåðñïåêòèâíûìè êîíñòðóêöèîííûìè ìàòåðèàëàìè äëÿ ìíîãèõ îòðàñëåé ìàøèíîñòðîåíèÿ.
Êàðáîâîëîêíèòû (óãëåïëàñòû) - ýòî êîìïîçèöèè èç ïîëèìåðíîé ìàòðèöû è óïðî÷íèòåëåé â âèäå óãëåðîäíûõ âîëîêîí. Äëÿ ïîëèìåðíîé ìàòðèöû èñïîëüçóþòñÿ ïîëèèìèäû, ýïîêñèäíûå è ôåíîë ôîðìàëüäåãèäíûå ñìîëû. Êàðáîâîëîêíèòû ÊÌÓ-2 è ÊÌÓ-2ë íà îñíîâå ïîëèèìèäîâ ìîæíî ïðèìåíÿòü ïðè òåìïåðàòóðå äî 300°Ñ Îíè âîäî- è õèìîñòîéêè. Êàðáîâîëîêíèòû ñîäåðæàò, íàðÿäó ñ óãîëüíûìè, ñòåêëÿííûå âîëîêíà, ÷òî óäåøåâëÿåò ìàòåðèàë. Êàðáîâîëîêíèòû èñïîëüçóþò â õèìè÷åñêîé, ñóäîñòðîèòåëüíîé è àâèàöèîííîé ïðîìûøëåííîñòè.
Ïðè îáðàáîòêå îáû÷íûõ ïîëèìåðíûõ êàðáîâîëîêíèòîâ â èíåðòíîé èëè âîññòàíîâèòåëüíîé àòìîñôåðå ïîëó÷àþò ãðàôèòèðîâàííûå êàðáîâîëîêíèòû èëè Êàðáîâîëîêíèòû íà óãëåðîäíîé ìàòðèöå. Òàê, êàðáîâîëîêíèò íà óãëåðîäíîé ìàòðèöå òèïà ÊÓÏ-ÂÌ ïî ïðî÷íîñòè è óäàðíîé âÿçêîñòè â 5--10 ðàç ïðåâîñõîäèò ñïåöèàëüíûå ãðàôèòû: Ïðè íàãðåâå â èíåðòíîé àòìîñôåðå îí ñîõðàíÿåò ïðî÷íîñòü äî 2200*C. Êàðáîâîëîêíèòû ñ óãëåðîäíîé ìàòðèöåé øèðîêî ïðèìåíÿþò ïðè èçãîòîâëåíèè õèìè÷åñêîé àïïàðàòóðû.
Áîðîâîëîêíèòû -- ýòî êîìïîçèöèè èç ïîëèìåðíîãî ñâÿçóþùåãî è óïðî÷íèòåëÿ - áîðíûõ âîëîêîí. Äëÿ ïîëó÷åíèÿ áîðîâîëîêíèòîâ ïðèìåíÿþò ìîäèôèöèðîâàííûå ýïîêñèäíûå è ïîëèèìèäíûå ñâÿçóþùèå. Áîðîâîëîêíèòû èìåþò âûñîêóþ ïðî÷íîñòü ïðè ñæàòèè, ñäâèãå, âûñîêóþ òâåðäîñòü, òåïëî- è ýëåêòðîïðîâîäíîñòü. Áîðîâîëîêíèòû âîäî- è õèìîñòîéêè. Èçäåëèÿ èç áîðîâîëîêíèòîâ ïðèìåíÿþò â êîñìè÷åñêîé è àâèàöèîííîé òåõíèêå (ëîïàòêè è ðîòîðû êîìïðåññîðîâ, ëîïàñòè âèíòîâ âåðòîëåòîâ è ò. ä.).
Îðãàíîâîëîêíèòû - ýòî êîìïîçèöèè èç ïîëèìåðíîãî ñâÿçóþùåãî è óïðî÷íèòåëåé èç ñèíòåòè÷åñêèõ âîëîêîí. Óïðî÷íèòåëÿìè ñëóæàò ýëàñòè÷íûå âîëîêíà, ëàâñàí, êàïðîí, íèòðîí è äð. Ñâÿçóþùèìè ñëóæàò ïîëèèìèäû, ýïîêñèäíûå è ôåíîëôîðìàëüäåãèäíûå ñìîëû. Îðãàíîâîëîêíèòû èìåþò ìàëóþ ïëîòíîñòü, ñðàâíèòåëüíî âûñîêóþ óäàðíóþ âÿçêîñòü. Îðãàíîâîëîêíèòû ïðèìåíÿþò â àâèàöèîííîé òåõíèêå, ýëåêòðîïðîìûøëåííîñòè, õèìè÷åñêîì ìàøèíîñòðîåíèè è äð.
Ìåòàëëû, àðìèðîâàííûå âîëîêíàìè - êîìïîçèöèîííûå ìàòåðèàëû ñ ìåòàëëè÷åñêîé ìàòðèöåé è óïðî÷íèòåëÿìè â âèäå âîëîêîí. Óïðî÷íèòåëÿìè ñëóæàò âîëîêíà áîðà, óãëåðîäíûå âîëîêíà, íèòåâèäíûå êðèñòàëëû òóãîïëàâêèõ ñîåäèíåíèé, âîëüôðàìîâàÿ èëè ñòàëüíàÿ ïðîâîëîêà. Ìàòðè÷íûé ìàòåðèàë âûáèðàþò èç ó÷åòà íàçíà÷åíèÿ êîìïîçèöèîííîãî ìàòåðèàëà (êîððîçèîííàÿ ñòîéêîñòü, ñîïðîòèâëåíèå îêèñëåíèþ è äð.).  êà÷åñòâå ìàòðèö èñïîëüçóþò ëåãêèå è ïëàñòè÷íûå ìåòàëëû, àëþìèíèé, ìàãíèé è èõ ñïëàâû. Êîëè÷åñòâî óïðî÷íèòåëÿ ñîñòàâëÿåò ïî îáúåìó 30-50%. Ìåòàëëû, àðìèðîâàííûå âîëîêíàìè, ïðèìåíÿþòñÿ â àâèàöèîííîé è ðàêåòíîé òåõíèêå.
Èñïîëüçîâàíèå êîìïîçèöèîííûõ ìàòåðèàëîâ òðåáóåò â ðÿäå ñëó÷àåâ ñîçäàíèÿ íîâûõ ìåòîäîâ èçãîòîâëåíèÿ äåòàëåé è èçìåíåíèÿ ïðèíöèïîâ êîíñòðóèðîâàíèÿ äåòàëåé è óçëîâ ìàøèí.
2. Êîìïîçèöèîííûå ìàòåðèàëû ñ ìåòàëëè÷åñêîé ìàòðèöåé
Êîìïîçèöèîííûå ìàòåðèàëû ñîñòîÿò èç ìåòàëëè÷åñêîé ìàòðèöû (÷àùå Al, Mg, Ni è èõ ñïëàâû), óïðî÷íåííîé âûñîêîïðî÷íûì âîëîêíàìè (âîëîêíèñòûå ìàòåðèàëû) èëè òîíêîäèñïåðñíûìè òóãîïëàâêèìè ÷àñòèöàìè, íå ðàñòâîðÿþùèìèñÿ â îñíîâíîì ìåòàëëå (äèñïåðñíî-óïðî÷íåííûå ìàòåðèàëû).
Ìåòàëëè÷åñêàÿ ìàòðèöà ñâÿçûâàåò âîëîêíà (äèñïåðñíûå ÷àñòèöû) â åäèíîå öåëîå. Âîëîêíî (äèñïåðñíûå ÷àñòèöû) ïëþñ ñâÿçêà (ìàòðèöà), ñîñòàâëÿþùèå èëè èíóþ êîìïîçèöèþ, ïîëó÷èëè íàçâàíèå êîìïîçèöèîííûå ìàòåðèàëû
2.1 Âîëîêíèñòûå êîìïîçèöèîííûå ìàòåðèàëû
Íà ðèñ.5 ïðèâåäåíû ñõåìû àðìèðîâàíèÿ âîëîêíèñòûõ êîìïîçèöèîííûõ ìàòåðèàëîâ. Êîìïîçèöèîííûå ìàòåðèàëû ñ âîëîêíèñòûì íàïîëíèòåëåì (óïðî÷íèòåëåì) ïî ìåõàíèçìó àðìèðóþùåãî äåéñòâèÿ äåëÿò íà äèñêðåòíûå, â êîòîðûõ îòíîøåíèå äëèíû âîëîêíà ê äèàìåòðó l/d ˜ 10÷103, è ñ íåïðåðûâíûì âîëîêíîì, â êîòîðûõ l/d = ?. Äèñêðåòíûå âîëîêíà ðàñïîëàãàþòñÿ â ìàòðèöå õàîòè÷íî. Äèàìåòð âîëîêîí îò äîëåé äî ñîòåí ìèêðîìåòðîâ. ×åì áîëüøå îòíîøåíèå äëèíû ê äèàìåòðó âîëîêíà, òåì âûøå ñòåïåíü óïðî÷íåíèÿ.
×àñòî êîìïîçèöèîííûé ìàòåðèàë ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñëîèñòóþ ñòðóêòóðó, â êîòîðîé êàæäûé ñëîé àðìèðîâàí áîëüøèì ÷èñëîì ïàðàëëåëüíûõ íåïðåðûâíûõ âîëîêîí.
Êàæäûé ñëîé ìîæíî àðìèðîâàòü òàêæå íåïðåðûâíûìè âîëîêíàìè, ñîòêàííûìè â òêàíü, êîòîðàÿ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé èñõîäíóþ ôîðìó, ïî øèðèíå è äëèíå ñîîòâåòñòâóþùóþ êîíå÷íîìó ìàòåðèàëó. Íåðåäêî âîëîêíà ñïëåòàþò â òðåõìåðíûå ñòðóêòóðû.
Êîìïîçèöèîííûå ìàòåðèàëû îòëè÷àþòñÿ îò îáû÷íûõ ñïëàâîâ áîëåå âûñîêèìè çíà÷åíèÿìè âðåìåííîãî ñîïðîòèâëåíèÿ è ïðåäåëà âûíîñëèâîñòè (íà 50-100 %), ìîäóëÿ óïðóãîñòè, êîýôôèöèåíòà æåñòêîñòè (Å/ã) è ïîíèæåííîé ñêëîííîñòüþ ê òðåùèíîîáðàçîâàíèþ. Ïðèìåíåíèå êîìïîçèöèîííûõ ìàòåðèàëîâ ïîâûøàåò æåñòêîñòü êîíñòðóêöèè ïðè îäíîâðåìåííîì ñíèæåíèè åå ìåòàëëîåìêîñòè.
Òàáëèöà 1. Ìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà êîìïîçèöèîííûõ ìàòåðèàëîâ íà ìåòàëëè÷åñêîé îñíîâå
|
Ìàòåðèàë |
óÂ |
ó-1 |
Å, ÃÏà |
óÂ/ã |
Å/ã |
|
|
ÌÏà |
|
|||||
|
Áîð-àëþìèíèé (ÂÊÀ-1À) |
1300 |
600 |
220 |
500 |
84,6 |
|
|
Áîð-ìàãíèé (ÂÊÌ-1) |
1300 |
500 |
220 |
590 |
100 |
|
|
Àëþìèíèé-óãëåðîä (ÂÊÓ-1) |
900 |
300 |
220 |
450 |
100 |
|
|
Àëþìèíèé-ñòàëü (ÊÀÑ-1À) |
1700 |
350 |
110 |
370 |
24,40 |
|
|
Íèêåëü-âîëüôðàì (ÂÊÍ-1) |
700 |
150 |
- |
- |
- |
Ïðî÷íîñòü êîìïîçèöèîííûõ (âîëîêíèñòûõ) ìàòåðèàëîâ îïðåäåëÿåòñÿ ñâîéñòâàìè âîëîêîí; ìàòðèöà â îñíîâíîì äîëæíà ïåðåðàñïðåäåëÿòü íàïðÿæåíèÿ ìåæäó àðìèðóþùèìè ýëåìåíòàìè. Ïîýòîìó ïðî÷íîñòü è ìîäóëü óïðóãîñòè âîëîêîí äîëæíû áûòü çíà÷èòåëüíî áîëüøå, ÷åì ïðî÷íîñòü è ìîäóëü óïðóãîñòè ìàòðèöû.
Æåñòêèå àðìèðóþùèå âîëîêíà âîñïðèíèìàþò íàïðÿæåíèÿ, âîçíèêàþùèå â êîìïîçèöèè ïðè íàãðóæåíèè, ïðèäàþò åé ïðî÷íîñòü è æåñòêîñòü â íàïðàâëåíèè îðèåíòàöèè âîëîêîí.
Äëÿ óïðî÷íåíèÿ àëþìèíèÿ, ìàãíèÿ è èõ ñïëàâîâ ïðèìåíÿþò áîðíûå (ó = 2500÷3500 ÌÏà, Å = 38÷420 ÃÏà) è óãëåðîäíûå (ó = 1400÷3500 ÌÏà, Å = 160÷450 ÃÏà) âîëîêíà, à òàêæå âîëîêíà èç òóãîïëàâêèõ ñîåäèíåíèé (êàðáèäîâ, íèòðèäîâ, áîðèäîâ è îêñèäîâ), èìåþùèõ âûñîêèå ïðî÷íîñòü è ìîäóëü óïðóãîñòè.
Òàê, âîëîêíà êàðáèäà êðåìíèÿ äèàìåòðîì 100 ìêì èìåþò ó = 2500÷3500 ÌÏà, Å = 450 ÃÏà. Íåðåäêî èñïîëüçóþò â êà÷åñòâå âîëîêîí ïðîâîëîêó èç âûñîêîïðî÷íûõ ñòàëåé.
Äëÿ àðìèðîâàíèÿ òèòàíà è åãî ñïëàâîâ ïðèìåíÿþò ìîëèáäåíîâóþ ïðîâîëîêó, âîëîêíà ñàïôèðà, êàðáèäà êðåìíèÿ è áîðèäà òèòàíà.
Ïîâûøåíèå æàðîïðî÷íîñòè íèêåëåâûõ ñïëàâîâ äîñòèãàåòñÿ àðìèðîâàíèåì èõ âîëüôðàìîâîé èëè ìîëèáäåíîâîé ïðîâîëîêîé.
Ìåòàëëè÷åñêèå âîëîêíà èñïîëüçóþò è â òåõ ñëó÷àÿõ, êîãäà òðåáóþòñÿ âûñîêèå òåïëîïðîâîäíîñòü è ýëåêòðîïðîâîäèìîñòü.
Ïåðñïåêòèâíûìè óïðî÷íèòåëÿìè äëÿ âûñîêîïðî÷íûõ è âûñîêîìîäóëüíûõ âîëîêíèñòûõ êîìïîçèöèîííûõ ìàòåðèàëîâ ÿâëÿþòñÿ íèòåâèäíûå êðèñòàëëû èç îêñèäà è íèòðèäà àëþìèíèÿ, êàðáèäà è íèòðèäà êðåìíèÿ, êàðáèäà áîðà è äð., èìåþùèå ó = 15000÷28000 ÌÏà è Å = 400÷600 ÃÏà.
Òàáëèöà 1. Ìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà êîìïîçèöèîííûõ ìàòåðèàëîâ íà ìåòàëëè÷åñêîé îñíîâå
|
Ìàòåðèàë |
óÂ |
ó-1 |
Å, ÃÏà |
óÂ/ã |
Å/ã |
|
|
ÌÏà |
|
|||||
|
Áîð-àëþìèíèé (ÂÊÀ-1À) |
1300 |
600 |
220 |
500 |
84,6 |
|
|
Áîð-ìàãíèé (ÂÊÌ-1) |
1300 |
500 |
220 |
590 |
100 |
|
|
Àëþìèíèé-óãëåðîä (ÂÊÓ-1) |
900 |
300 |
220 |
450 |
100 |
|
|
Àëþìèíèé-ñòàëü (ÊÀÑ-1À) |
1700 |
350 |
110 |
370 |
24,40 |
|
|
Íèêåëü-âîëüôðàì (ÂÊÍ-1) |
700 |
150 |
- |
- |
- |
Êîìïîçèöèîííûå ìàòåðèàëû íà ìåòàëëè÷åñêîé îñíîâå îáëàäàþò âûñîêîé ïðî÷íîñòüþ (óÂ, ó-1) è æàðîïðî÷íîñòüþ, â òî æå âðåìÿ îíè ìàëîïëàñòè÷íû. Îäíàêî âîëîêíà â êîìïîçèöèîííûõ ìàòåðèàëàõ óìåíüøàþò ñêîðîñòü ðàñïðîñòðàíåíèÿ òðåùèí, çàðîæäàþùèõñÿ â ìàòðèöå, è ïðàêòè÷åñêè ïîëíîñòüþ èñêëþ÷àþò âíåçàïíîå õðóïêîå ðàçðóøåíèå.
Îòëè÷èòåëüíîé îñîáåííîñòüþ îäíîîñíûõ âîëîêíèñòûõ êîìïîçèöèîííûõ ìàòåðèàëîâ ÿâëÿþòñÿ àíèçîòðîïèÿ ìåõàíè÷åñêèõ ñâîéñòâ âäîëü ê ïîïåðåê âîëîêîí è ìàëàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü ê êîíöåíòðàòîðàì íàïðÿæåíèÿ,
Íà ðèñ.6 ïðèâåäåíà çàâèñèìîñòü óÂ è Å áîðîàëþìèíèåâîãî êîìïîçèöèîííîãî ìàòåðèàëà îò ñîäåðæàíèÿ áîðíîãî âîëîêíà âäîëü (1) è ïîïåðåê (2) îñè àðìèðîâàíèÿ.
×åì áîëüøå îáúåìíîå ñîäåðæàíèå âîëîêîí, òåì âûøå óÂ, ó-1 è Å âäîëü îñè àðìèðîâàíèÿ.
Îäíàêî íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü, ÷òî ìàòðèöà ìîæåò ïåðåäàâàòü íàïðÿæåíèÿ âîëîêíàì òîëüêî â òîì ñëó÷àå, êîãäà ñóùåñòâóåò ïðî÷íàÿ ñâÿçü íà ïîâåðõíîñòè ðàçäåëà àðìèðóþùåå âîëîêíî -- ìàòðèöà.
Äëÿ ïðåäîòâðàùåíèÿ êîíòàêòà ìåæäó âîëîêíàìè ìàòðèöà äîëæíà ïîëíîñòüþ îêðóæàòü âñå âîëîêíà, ÷òî äîñòèãàåòñÿ ïðè ñîäåðæàíèè åå íå ìåíåå 15-20 %.
Äëèòåëüíàÿ ïðî÷íîñòü áîðîàëþìèíèåâîãî êîìïîçèöèîííîãî ìàòåðèàëà, ñîäåðæàùåãî 50% áîðíîãî âîëîêíà, â ñðàâíåíèè ñ ïðî÷íîñòüþ òèòàíîâûõ ñïëàâîâ (à) è äëèòåëüíàÿ ïðî÷íîñòü íèêåëåâîãî êîìïîçèöèîííîãî ìàòåðèàëà â ñðàâíåíèè ñ ïðî÷íîñòüþ äèñïåðñèîííî-òâåðäåþùèõ ñïëàâîâ (á)
Ìàòðèöà è âîëîêíî íå äîëæíû ìåæäó ñîáîé âçàèìîäåéñòâîâàòü (äîëæíà îòñóòñòâîâàòü âçàèìíàÿ äèôôóçèÿ) ïðè èçãîòîâëåíèè èëè ýêñïëóàòàöèè, òàê êàê ýòî ìîæåò ïðèâåñòè ê ïîíèæåíèþ ïðî÷íîñòè êîìïîçèöèîííîãî ìàòåðèàëà.
Àíèçîòðîïèÿ ñâîéñòâ âîëîêíèñòûõ êîìïîçèöèîííûõ ìàòåðèàëîâ ó÷èòûâàåòñÿ ïðè êîíñòðóèðîâàíèè äåòàëåé äëÿ îïòèìèçàöèè ñâîéñòâ ïóòåì ñîãëàñîâàíèÿ ïîëÿ ñîïðîòèâëåíèÿ ñ ïîëÿìè íàïðÿæåíèÿ.
Àðìèðîâàíèå àëþìèíèåâûõ, ìàãíèåâûõ è òèòàíîâûõ ñïëàâîâ íåïðåðûâíûìè òóãîïëàâêèìè âîëîêíàìè áîðà, êàðáèäà êðåìíèÿ, äèáîðèäà òèòàíà è îêñèäà àëþìèíèÿ çíà÷èòåëüíî ïîâûøàåò æàðîïðî÷íîñòü.
Îñîáåííîñòüþ êîìïîçèöèîííûõ ìàòåðèàëîâ ÿâëÿåòñÿ ìàëàÿ ñêîðîñòü ðàçóïðî÷íåíèÿ âî âðåìåíè (ðèñ.7, à) ñ ïîâûøåíèåì òåìïåðàòóðû.
Îñíîâíûì íåäîñòàòêîì êîìïîçèöèîííûõ ìàòåðèàëîâ ñ îäíî- è äâóìåðíûì àðìèðîâàíèåì ÿâëÿåòñÿ íèçêîå ñîïðîòèâëåíèå ìåæñëîéíîìó ñäâèãó è ïîïåðå÷íîìó îáðûâó.
Ýòîãî íåäîñòàòêà ëèøåíû ìàòåðèàëû ñ îáúåìíûì àðìèðîâàíèåì.
2.2 Äèñïåðñíî-óïðî÷íåííûå êîìïîçèöèîííûå ìàòåðèàëû
 îòëè÷èå îò âîëîêíèñòûõ êîìïîçèöèîííûõ ìàòåðèàëîâ â äèñïåðñíî-óïðî÷íåííûõ êîìïîçèöèîííûõ ìàòåðèàëàõ ìàòðèöà ÿâëÿåòñÿ îñíîâíûì ýëåìåíòîì, íåñóùèì íàãðóçêó, à äèñïåðñíûå ÷àñòèöû òîðìîçÿò äâèæåíèå â íåé äèñëîêàöèé. Âûñîêàÿ ïðî÷íîñòü äîñòèãàåòñÿ ïðè ðàçìåðå ÷àñòèö 10-500 íì ïðè ñðåäíåì ðàññòîÿíèè ìåæäó íèìè 100-500 íì è ðàâíîìåðíîì ðàñïðåäåëåíèè èõ â ìàòðèöå. Ïðî÷íîñòü è æàðîïðî÷íîñòü â çàâèñèìîñòè îò îáúåìíîãî ñîäåðæàíèÿ óïðî÷íÿþùèõ ôàç íå ïîä÷èíÿþòñÿ çàêîíó àääèòèâíîñòè. Îïòèìàëüíîå ñîäåðæàíèå âòîðîé ôàçû äëÿ ðàçëè÷íûõ ìåòàëëîâ íåîäèíàêîâî, íî îáû÷íî íå ïðåâûøàåò 5-10îá.%.
Èñïîëüçîâàíèå â êà÷åñòâå óïðî÷íÿþùèõ ôàç ñòàáèëüíûõ òóãîïëàâêèõ ñîåäèíåíèé (îêñèäû òîðèÿ, ãàôíèÿ, èòòðèÿ, ñëîæíûå ñîåäèíåíèÿ îêñèäîâ è ðåäêîçåìåëüíûõ ìåòàëëîâ), íåðàñòâîðÿþùèõñÿ â ìàòðè÷íîì ìåòàëëå, ïîçâîëÿåò ñîõðàíèòü âûñîêóþ ïðî÷íîñòü ìàòåðèàëà äî 0,9-0,95Òïë.  ñâÿçè ñ ýòèì òàêèå ìàòåðèàëû ÷àùå ïðèìåíÿþò êàê æàðîïðî÷íûå. Äèñïåðñíîóïðî÷íåííûå êîìïîçèöèîííûå ìàòåðèàëû ìîãóò áûòü ïîëó÷åíû íà îñíîâå áîëüøèíñòâà ïðèìåíÿåìûõ â òåõíèêå ìåòàëëîâ è ñïëàâîâ.
Íàèáîëåå øèðîêî èñïîëüçóþò ñïëàâû íà îñíîâå àëþìèíèÿ - ÑÀÏ (ñïå÷åííûé àëþìèíèåâûé ïîðîøîê). ÑÀÏ ñîñòîèò èç àëþìèíèÿ è äèñïåðñíûõ ÷åøóåê À12Î3. ×àñòèöû À12Î3 ýôôåêòèâíî òîðìîçÿò äâèæåíèå äèñëîêàöèé è òåì ñàìûì ïîâûøàþò ïðî÷íîñòü ñïëàâà. Ñîäåðæàíèå À12Î3 â ÑÀÏ êîëåáëåòñÿ îò 6-9 % (ÑÀÏ-1) è äî 13-18 % (ÑÀÏ-3).
Ñ óâåëè÷åíèåì ñîäåðæàíèÿ À12Î3 óB ïîâûøàåòñÿ îò 300 äëÿ ÑÀÏ-1 äî 400 ÌÏà äëÿ ÑÀÏ-3, à îòíîñèòåëüíîå óäëèíåíèå ñîîòâåòñòâåííî ñíèæàåòñÿ ñ 8 äî 3%. Ïëîòíîñòü ýòèõ ìàòåðèàëîâ ðàâíà ïëîòíîñòè àëþìèíèÿ, îíè íå óñòóïàþò åìó ïî êîððîçèîííîé ñòîéêîñòè è äàæå ìîãóò çàìåíÿòü òèòàí è êîððîçèîííî-ñòîéêèå ñòàëè ïðè ðàáîòå â èíòåðâàëå òåìïåðàòóð 250-500°Ñ. Ïî äëèòåëüíîé ïðî÷íîñòè îíè ïðåâîñõîäÿò äåôîðìèðóåìûå àëþìèíèåâûå ñïëàâû. Äëèòåëüíàÿ ïðî÷íîñòü ó100 äëÿ ñïëàâîâ ÑÀÏ-1 è ÑÀÏ-2 ïðè 500°Ñ ñîñòàâëÿåò 45-55 ÌÏà.
Áîëüøèå ïåðñïåêòèâû ó íèêåëåâûõ äèñïåðñíî-óïðî÷íåííûõ ìàòåðèàëîâ. Íàèáîëåå âûñîêóþ æàðîïðî÷íîñòü èìåþò ñïëàâû íà îñíîâå íèêåëÿ ñ 2-Ç îá.% äâóîêñèäà òîðèÿ èëè äâóîêñèäà ãàôíèÿ. Ìàòðèöà ýòèõ ñïëàâîâ îáû÷íî ã-òâåðäûé ðàñòâîð Ni+20% Cr, Ni+15% Mo, Ni+20% Cr è Ìî. Øèðîêîå ïðèìåíåíèå ïîëó÷èëè ñïëàâû ÂÄÓ-1 (íèêåëü, óïðî÷íåííûé äâóîêèñüþ òîðèÿ), ÂÄÓ-2 (íèêåëü, óïðî÷íåííûé äâóîêèñüþ ãàôíèÿ) è ÂÄ-3 (ìàòðèöà Ni+20% Ñã, óïðî÷íåííàÿ îêèñüþ òîðèÿ). Ýòè ñïëàâû îáëàäàþò âûñîêîé æàðîïðî÷íîñòüþ. Ïðè òåìïåðàòóðå 1200°Ñ ñïëàâ ÂÄÓ-1 èìååò ó100?75 ÌÏà è ó1000?65 ÌÏà, ñïëàâ ÂÄ-3 - 65 ÌÏà. Äèñïåðñíî-óïðî÷íåííûå êîìïîçèöèîííûå ìàòåðèàëû, òàê æå êàê âîëîêíèñòûå, ñòîéêè ê ðàçóïðî÷íåíèþ ñ ïîâûøåíèåì òåìïåðàòóðû è äëèòåëüíîñòè âûäåðæêè ïðè äàííîé òåìïåðàòóðå.
Îáëàñòè ïðèìåíåíèÿ êîìïîçèöèîííûõ ìàòåðèàëîâ íå îãðàíè÷åíû. Îíè ïðèìåíÿþòñÿ â àâèàöèè äëÿ âûñîêîíàãðóæåííûõ äåòàëåé ñàìîëåòîâ (îáøèâêè, ëîíæåðîíîâ, íåðâþð, ïàíåëåé è ò.ä.) è äâèãàòåëåé (ëîïàòîê êîìïðåññîðà è òóðáèíû è ò.ä.), â êîñìè÷åñêîé òåõíèêå äëÿ óçëîâ ñèëîâûõ êîíñòðóêöèé àïïàðàòîâ, ïîäâåðãàþùèõñÿ íàãðåâó, äëÿ ýëåìåíòîâ æèäêîñòè, äëÿ ýëåìåíòîâ æåñòêîñòè, ïàíåëåé, â àâòîìîáèëåñòðîåíèè äëÿ îáëåã÷åíèÿ êóçîâîâ, ðåññîð, ðàì, ïàíåëåé êóçîâîâ, áàìïåðîâ è ò.ä., â ãîðíîé ïðîìûøëåííîñòè (áóðîâîé èíñòðóìåíò, äåòàëè êîìáàéíîâ è ò.ä.), â ãðàæäàíñêîì ñòðîèòåëüñòâå (ïðîëåòû ìîñòîâ, ýëåìåíòû ñáîðíûõ êîíñòðóêöèé âûñîòíûõ ñîîðóæåíèé è ò.ä.) è â äðóãèõ îáëàñòÿõ íàðîäíîãî õîçÿéñòâà. Ïðèìåíåíèå êîìïîçèöèîííûõ ìàòåðèàëîâ îáåñïå÷èâàåò íîâûé êà÷åñòâåííûé ñêà÷îê â óâåëè÷åíèè ìîùíîñòè äâèãàòåëåé, ýíåðãåòè÷åñêèõ è òðàíñïîðòíûõ óñòàíîâîê, óìåíüøåíèè ìàññû ìàøèí è ïðèáîðîâ.
Òåõíîëîãèÿ ïîëó÷åíèÿ ïîëóôàáðèêàòîâ è èçäåëèé èç êîìïîçèöèîííûõ ìàòåðèàëîâ äîñòàòî÷íî õîðîøî îòðàáîòàíà.
3. Êîìïîçèöèîííûå ìàòåðèàëû ñ íåìåòàëëè÷åñêîé ìàòðèöåé
3.1 Îáùèå ñâåäåíèÿ, ñîñòàâ è êëàññèôèêàöèÿ
Êîìïîçèöèîííûå ìàòåðèàëû ñ íåìåòàëëè÷åñêîé ìàòðèöåé íàøëè øèðîêîå ïðèìåíåíèå.  êà÷åñòâå íåìåòàëëè÷åñêèõ ìàòðèö èñïîëüçóþò ïîëèìåðíûå, óãëåðîäíûå è êåðàìè÷åñêèå ìàòåðèàëû. Èç ïîëèìåðíûõ ìàòðèö íàèáîëüøåå ðàñïðîñòðàíåíèå ïîëó÷èëè ýïîêñèäíàÿ, ôåíîëîôîðìàëüäåãèäíàÿ è ïîëèèìèäíàÿ. Óãîëüíûå ìàòðèöû êîêñîâàííûå èëè ïèðîóãëåðîäíûå ïîëó÷àþò èç ñèíòåòè÷åñêèõ ïîëèìåðîâ, ïîäâåðãíóòûõ ïèðîëèçó. Ìàòðèöà ñâÿçûâàåò êîìïîçèöèþ, ïðèäàâàÿ åé ôîðìó. Óïðî÷íèòåëÿìè ñëóæàò âîëîêíà: ñòåêëÿííûå, óãëåðîäíûå, áîðíûå, îðãàíè÷åñêèå, íà îñíîâå íèòåâèäíûõ êðèñòàëëîâ (îêñèäîâ, êàðáèäîâ, áîðèäîâ, íèòðèäîâ è äð.), à òàêæå ìåòàëëè÷åñêèå (ïðîâîëîêè), îáëàäàþùèå âûñîêîé ïðî÷íîñòüþ è æåñòêîñòüþ.
Ñâîéñòâà êîìïîçèöèîííûõ ìàòåðèàëîâ çàâèñÿò îò ñîñòàâà êîìïîíåíòîâ, èõ ñî÷åòàíèÿ, êîëè÷åñòâåííîãî ñîîòíîøåíèÿ è ïðî÷íîñòè ñâÿçè ìåæäó íèìè. Àðìèðóþùèå ìàòåðèàëû ìîãóò áûòü â âèäå âîëîêîí, æãóòîâ, íèòåé, ëåíò, ìíîãîñëîéíûõ òêàíåé. Ñîäåðæàíèå óïðî÷íèòåëÿ â îðèåíòèðîâàííûõ ìàòåðèàëàõ ñîñòàâëÿåò 60-80 îá.%, â íåîðèåíòèðîâàííûõ
(ñ äèñêðåòíûìè âîëîêíàìè è íèòåâèäíûìè êðèñòàëëàìè) - 20-30 îá.%. ×åì âûøå ïðî÷íîñòü è ìîäóëü óïðóãîñòè âîëîêîí, òåì âûøå ïðî÷íîñòü è æåñòêîñòü êîìïîçèöèîííîãî ìàòåðèàëà. Ñâîéñòâà ìàòðèöû îïðåäåëÿþò ïðî÷íîñòü êîìïîçèöèè ïðè ñäâèãå è ñæàòèè è ñîïðîòèâëåíèå óñòàëîñòíîìó ðàçðóøåíèþ.
Ïî âèäó óïðî÷íèòåëÿ êîìïîçèöèîííûå ìàòåðèàëû êëàññèôèöèðóþò íà ñòåêëîâîëîêíèòû, êàðáîâîëîêíèòû ñ óãëåðîäíûìè âîëîêíàìè, áîðîâîëîêíèòû è îðãàíîâîëîêíèòû.
 ñëîèñòûõ ìàòåðèàëàõ âîëîêíà, íèòè, ëåíòû, ïðîïèòàííûå ñâÿçóþùèì, óêëàäûâàþòñÿ ïàðàëëåëüíî äðóã äðóãó â ïëîñêîñòè óêëàäêè. Ïëîñêîñòíûå ñëîè ñîáèðàþòñÿ â ïëàñòèíû. Ñâîéñòâà ïîëó÷àþòñÿ àíèçîòðîïíûìè. Äëÿ ðàáîòû ìàòåðèàëà â èçäåëèè âàæíî ó÷èòûâàòü íàïðàâëåíèå äåéñòâóþùèõ íàãðóçîê. Ìîæíî ñîçäàâàòü ìàòåðèàëû êàê ñ èçîòðîïíûìè, òàê è ñ àíèçîòðîïíûìè ñâîéñòâàìè. Ìîæíî óêëàäûâàòü âîëîêíà ïîä ðàçíûìè óãëàìè, âàðüèðóÿ ñâîéñòâà êîìïîçèöèîííûõ ìàòåðèàëîâ. Îò ïîðÿäêà óêëàäêè ñëîåâ ïî òîëùèíå ïàêåòà çàâèñÿò èçãèáíûå è êðóòèëüíûå æåñòêîñòè ìàòåðèàëà.
Ïðèìåíÿåòñÿ óêëàäêà óïðî÷íèòåëåé èç òðåõ, ÷åòûðåõ è áîëåå íèòåé (ðèñ.8). Íàèáîëüøåå ïðèìåíåíèå èìååò ñòðóêòóðà èç òðåõ âçàèìíî ïåðïåíäèêóëÿðíûõ íèòåé. Óïðî÷íèòåëè ìîãóò ðàñïîëàãàòüñÿ â îñåâîì, ðàäèàëüíîì è îêðóæíîì íàïðàâëåíèÿõ.
Òðåõìåðíûå ìàòåðèàëû ìîãóò áûòü ëþáîé òîëùèíû â âèäå áëîêîâ, öèëèíäðîâ. Îáúåìíûå òêàíè óâåëè÷èâàþò ïðî÷íîñòü íà îòð ûâ è ñîïðîòèâëåíèå ñäâèãó ïî ñðàâíåíèþ ñî ñëîèñòûìè. Ñèñòåìà èç ÷åòûðåõ íèòåé ñòðîèòñÿ ïóòåì ðàñïîëîæåíèÿ óïðî÷íèòåëÿ ïî äèàãîíàëÿì êóáà. Ñòðóêòóðà èç ÷åòûðåõ íèòåé ðàâíîâåñíà, èìååò ïîâûøåííóþ æåñòêîñòü ïðè ñäâèãå â ãëàâíûõ ïëîñêîñòÿõ. Îäíàêî ñîçäàíèå ÷åòûðåõíàïðàâëåííûõ ìàòåðèàëîâ ñëîæíåå, ÷åì òðåõ-íàïðàâëåííûõ. Çàâèñèìîñòü ìåõàíè÷åñêèõ ñâîéñòâ êîìïîçèöèîííûõ ìàòåðèàëîâ îò ñõåìû àðìèðîâàíèÿ ïðèâåäåíà íà ðèñ.9.
3.2 Êàðáîâîëîêíèòû
Êàðáîâîëîêíèòû (óãëåïëàñòû) ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé êîìïîçèöèè, ñîñòîÿùèå èç ïîëèìåðíîãî ñâÿçóþùåãî (ìàòðèöû) è óïðî÷íèòåëåé â âèäå óãëåðîäíûõ âîëîêîí (êàðáîâîëîêîí).
Âûñîêàÿ ýíåðãèÿ ñâÿçè Ñ-Ñ óãëåðîäíûõ âîëîêîí ïîçâîëÿåò èì ñîõðàíÿòü ïðî÷íîñòü ïðè î÷åíü âûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ (â íåéòðàëüíîé è âîññòàíîâèòåëüíîé ñðåäàõ äî 2200°Ñ), à òàêæå ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ. Îò îêèñëåíèÿ ïîâåðõíîñòè âîëîêíà ïðåäîõðàíÿþò çàùèòíûìè ïîêðûòèÿìè (ïèðîëèòè÷åñêèìè).  îòëè÷èå îò ñòåêëÿííûõ âîëîêîí êàðáîâîëîêíà ïëîõî ñìà÷èâàþòñÿ ñâÿçóþùèì (íèçêàÿ ïîâåðõíîñòíàÿ ýíåðãèÿ), ïîýòîìó èõ ïîäâåðãàþò òðàâëåíèþ. Ïðè ýòîì óâåëè÷èâàåòñÿ ñòåïåíü àêòèâèðîâàíèÿ óãëåðîäíûõ âîëîêîí ïî ñîäåðæàíèþ êàðáîêñèëüíîé ãðóïïû íà èõ ïîâåðõíîñòè. Ìåæñëîéíàÿ ïðî÷íîñòü ïðè ñäâèãå óãëåïëàñòèêîâ óâåëè÷èâàåòñÿ â 1,6-2,5 ðàçà. Ïðèìåíÿåòñÿ âèñêåðèçàöèÿ íèòåâèäíûõ êðèñòàëëîâ TiO2, AlN è Si3N4, ÷òî äàåò óâåëè÷åíèå ìåæñëîéíîé æåñòêîñòè â 2 ðàçà è ïðî÷íîñòè â 2,8 ðàçà. Ïðèìåíÿþòñÿ ïðîñòðàíñòâåííî àðìèðîâàííûå ñòðóêòóðû. Ñâÿçóþùèìè ñëóæàò ñèíòåòè÷åñêèå ïîëèìåðû (ïîëèìåðíûå êàðáîâîëîêíèòû); ñèíòåòè÷åñêèå ïîëèìåðû, ïîäâåðãíóòûå ïèðîëèçó (êîêñîâàííûå êàðáîâîëîêíèòû); ïèðîëèòè÷åñêèé óãëåðîä (ïèðîóãëåðîäíûå êàðáîâîëîêíèòû).
Çíà÷åíèÿ ìîäóëåé óïðóãîñòè (1), ñäâèãà (2) è êîýôôèöèåíòîâ Ïóàññîíà (3) ïîä óãëîì ê ãëàâíîìó íàïðàâëåíèþ êîìïîçèöèîííîãî ìàòåðèàëà, îáðàçîâàííîãî ñèñòåìîé òðåõ íèòåé
Ýïîêñèôåíîëüíûå êàðáîâîëîêíèòû ÊÌÓ-1ë, óïðî÷íåííûé óãëåðîäíîé ëåíòîé, è ÊÌÓ-ly íà æãóòå, âèñêåðèçîâàííîì íèòåâèäíûìè êðèñòàëëàìè, ìîãóò äëèòåëüíî ðàáîòàòü ïðè òåìïåðàòóðå äî 200°Ñ.
Êàðáîâîëîêíèòû ÊÌÓ-3 è ÊÌÓ-Çë ïîëó÷àþò íà ýïîêñèàíè-ëèíîôîðìàëüäåãèäíîì ñâÿçóþùåì, èõ ìîæíî ýêñïëóàòèðîâàòü ïðè òåìïåðàòóðå äî 100°Ñ, îíè íàèáîëåå òåõíîëîãè÷íû. Êàðáîâîëîêíèòû ÊÌÓ-2 è ÊÌÓ-2ë íà îñíîâå ïîëèèìèäíîãî ñâÿçóþùåãî ìîæíî ïðèìåíÿòü ïðè òåìïåðàòóðå äî 300°Ñ.
Êàðáîâîëîêíèòû îòëè÷àþòñÿ âûñîêèì ñòàòè÷åñêèì è äèíàìè÷åñêèì ñîïðîòèâëåíèåì óñòàëîñòè (ðèñ.10), ñîõðàíÿþò ýòî ñâîéñòâî ïðè íîðìàëüíîé è î÷åíü íèçêîé òåìïåðàòóðå (âûñîêàÿ òåïëîïðîâîäíîñòü âîëîêíà ïðåäîòâðàùàåò ñàìîðàçîãðåâ ìàòåðèàëà çà ñ÷åò âíóòðåííåãî òðåíèÿ). Îíè âîäî- è õèìè÷åñêè ñòîéêèå. Ïîñëå âîçäåéñòâèÿ íà âîçäóõå ðåíòãåíîâñêîãî èçëó÷åíèÿ óÈÇà è Å ïî÷òè íå èçìåíÿþòñÿ.
Çàâèñèìîñòü ìîäóëÿ óïðóãîñòè Å, ïðåäåëà ïðî÷íîñòè óÂ, óäàðíîé âÿçêîñòè à è ñîïðîòèâëåíèÿ óñòàëîñòè ó-1 êàðáîñòåêëîâîëîêíèòà îò ñîäåðæàíèÿ óãëåðîäíûõ âîëîêîí (îáùåå ñîäåðæàíèå íàïîëíèòåëÿ â êîìïîçèöèè 62 îá.%)
Òåïëîïðîâîäíîñòü óãëåïëàñòèêîâ â 1,5-2 ðàçà âûøå, ÷åì òåïëîïðîâîäíîñòü ñòåêëîïëàñòèêîâ. Îíè èìåþò ñëåäóþùèå ýëåêòðè÷åñêèå ñâîéñòâà: ñV=0,0024÷0,0034 Îì•ñì (âäîëü âîëîêîí); å=10 è tgä=0,01 (ïðè ÷àñòîòå òîêà 1010 Ãö).
Êàðáîñòåêëîâîëîêíèòû ñîäåðæàò íàðÿäó ñ óãîëüíûìè ñòåêëÿííûå âîëîêíà, ÷òî óäåøåâëÿåò ìàòåðèàë. Çàâèñèìîñòü ìåõàíè÷åñêèõ ñâîéñòâ ìîäèôèöèðîâàííîãî êàðáîâîëîêíèòà îò ñîäåðæàíèÿ óãëåðîäíûõ âîëîêîí ïîêàçàíà íà ðèñ.11.
3.3 Êàðáîâîëîêíèòû ñ óãëåðîäíîé ìàòðèöåé
Êîêñîâàííûå ìàòåðèàëû ïîëó÷àþò èç îáû÷íûõ ïîëèìåðíûõ êàðáîâîëîêíèòîâ, ïîäâåðãíóòûõ ïèðîëèçó â èíåðòíîé èëè âîññòàíîâèòåëüíîé àòìîñôåðå. Ïðè òåìïåðàòóðå 800-1500°Ñ îáðàçóþòñÿ êàðáîíèçèðîâàííûå, ïðè 2500-3000°Ñ ãðàôèòèðîâàííûå êàðáîâîëîêíèòû. Äëÿ ïîëó÷åíèÿ ïèðîóãëåðîäíûõ ìàòåðèàëîâ óïðî÷íèòåëü âûêëàäûâàåòñÿ ïî ôîðìå èçäåëèÿ è ïîìåùàåòñÿ â ïå÷ü, â êîòîðóþ ïðîïóñêàåòñÿ ãàçîîáðàçíûé óãëåâîäîðîä (ìåòàí). Ïðè îïðåäåëåííîì ðåæèìå (òåìïåðàòóðå 1100°Ñ è îñòàòî÷íîì äàâëåíèè 2660 Ïà) ìåòàí ðàçëàãàåòñÿ è îáðàçóþùèéñÿ ïèðîëèòè÷åñêèé óãëåðîä îñàæäàåòñÿ íà âîëîêíàõ óïðî÷íèòåëÿ, ñâÿçûâàÿ èõ.
Îáðàçóþùèéñÿ ïðè ïèðîëèçå ñâÿçóþùåãî êîêñ èìååò âûñîêóþ ïðî÷íîñòü ñöåïëåíèÿ ñ óãëåðîäíûì âîëîêíîì.  ñâÿçè ñ ýòèì êîìïîçèöèîííûé ìàòåðèàë îáëàäàåò âûñîêèìè ìåõàíè÷åñêèìè è àáëÿöèîííûìè ñâîéñòâàìè, ñòîéêîñòüþ ê òåðìè÷åñêîìó óäàðó.
Êàðáîâîëîêíèò ñ óãëåðîäíîé ìàòðèöåé òèïà ÊÓÏ-ÂÌ ïî çíà÷åíèÿì ïðî÷íîñòè è óäàðíîé âÿçêîñòè â 5-10 ðàç ïðåâîñõîäèò ñïåöèàëüíûå ãðàôèòû; ïðè íàãðåâå â èíåðòíîé àòìîñôåðå è âàêóóìå îí ñîõðàíÿåò ïðî÷íîñòü äî 2200°Ñ, íà âîçäóõå îêèñëÿåòñÿ ïðè 450°Ñ è òðåáóåò çàùèòíîãî ïîêðûòèÿ. Êîýôôèöèåíò òðåíèÿ îäíîãî êàðáîâîëîêíèòà ñ óãëåðîäíîé ìàòðèöåé ïî äðóãîìó âûñîê (0,35-0,45), à èçíîñ ìàë (0,7-1 ìêì íà òîðìîæåíèå).
Ïîëèìåðíûå êàðáîâîëîêíèòû èñïîëüçóþò â ñóäî- è àâòîìîáèëåñòðîåíèè (êóçîâà ãîíî÷íûõ ìàøèí, øàññè, ãðåáíûå âèíòû); èç íèõ èçãîòîâëÿþò ïîäøèïíèêè, ïàíåëè îòîïëåíèÿ, ñïîðòèâíûé èíâåíòàðü, ÷àñòè ÝÂÌ. Âûñîêîìîäóëüíûå êàðáîâîëîêíèòû ïðèìåíÿþò äëÿ èçãîòîâëåíèÿ äåòàëåé àâèàöèîííîé òåõíèêè, àïïàðàòóðû äëÿ õèìè÷åñêîé ïðîìûøëåííîñòè, â ðåíòãåíîâñêîì îáîðóäîâàíèè è äð.
Êàðáîâîëîêíèòû ñ óãëåðîäíîé ìàòðèöåé çàìåíÿþò ðàçëè÷íûå òèïû ãðàôèòîâ. Îíè ïðèìåíÿþòñÿ äëÿ òåïëîâîé çàùèòû, äèñêîâ àâèàöèîííûõ òîðìîçîâ, õèìè÷åñêè ñòîéêîé àïïàðàòóðû.
Ôèçèêî-ìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà êàðáîâîëîêíèòîâ ïðèâåäåíû â òàáë.2.
3.4 Áîðîâîëîêíèòû
Áîðîâîëîêíèòû ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé êîìïîçèöèè èç ïîëèìåðíîãî ñâÿçóþùåãî è óïðî÷íèòåëÿ -- áîðíûõ âîëîêîí.
Áîðîâîëîêíèòû îòëè÷àþòñÿ âûñîêîé ïðî÷íîñòüþ ïðè ñæàòèè, ñäâèãå è ñðåçå, íèçêîé ïîëçó÷åñòüþ, âûñîêèìè òâåðäîñòüþ è ìîäóëåì óïðóãîñòè, òåïëîïðîâîäíîñòüþ è ýëåêòðîïðîâîäèìîñòüþ. ß÷åèñòàÿ ìèêðîñòðóêòóðà áîðíûõ âîëîêîí îáåñïå÷èâàåò âûñîêóþ ïðî÷íîñòü ïðè ñäâèãå íà ãðàíèöå ðàçäåëà ñ ìàòðèöåé. Ïîìèìî íåïðåðûâíîãî áîðíîãî âîëîêíà ïðèìåíÿþò êîìïëåêñíûå áîðîñòåêëîíèòû, â êîòîðûõ íåñêîëüêî ïàðàëëåëüíûõ áîðíûõ âîëîêîí îïëåòàþòñÿ ñòåêëîíèòüþ, ïðèäàþùåé ôîðìîóñòîé÷èâîñòü. Ïðèìåíåíèå áîðîñòåêëîíèòåé îáëåã÷àåò òåõíîëîãè÷åñêèé ïðîöåññ èçãîòîâëåíèÿ ìàòåðèàëà.  êà÷åñòâå ìàòðèö äëÿ ïîëó÷åíèÿ áîðîâîëîêíèòîâ èñïîëüçóþò ìîäèôèöèðîâàííûå ýïîêñèäíûå è ïîëèèìèäíûå ñâÿçóþùèå. Áîðîâîëîêíèòû ÊÌÁ-1 è ÊÌÁ-1ê ïðåäíàçíà÷åíû äëÿ äëèòåëüíîé ðàáîòû ïðè òåìïåðàòóðå 200°Ñ; ÊÌÁ-3 è ÊÌÁ-Çê íå òðåáóþò âûñîêîãî äàâëåíèÿ ïðè ïåðåðàáîòêå è ìîãóò ðàáîòàòü ïðè òåìïåðàòóðå íå ñâûøå 100°Ñ; ÊÌÁ-2ê ðàáîòîñïîñîáåí ïðè 300°Ñ. Âëèÿíèå íà ìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà áîðîâîëîêíèòà ñîäåðæàíèÿ âîëîêíà ïðèâåäåíî íà ðèñ.12, à âëèÿíèå ðàçëè÷íûõ ìàòðèö - íà ðèñ.13. Áîðîâîëîêíèòû îáëàäàþò âûñîêèìè ñîïðîòèâëåíèÿìè óñòàëîñòè, îíè ñòîéêè ê âîçäåéñòâèþ ðàäèàöèè, âîäû, îðãàíè÷åñêèõ ðàñòâîðèòåëåé è ãîðþ÷åñìàçî÷íûõ ìàòåðèàëîâ.
Ïîñêîëüêó áîðíûå âîëîêíà ÿâëÿþòñÿ ïîëóïðîâîäíèêàìè, òî áîðîâîëîêíèòû îáëàäàþò ïîâûøåííîé òåïëîïðîâîäíîñòüþ è ýëåêòðîïðîâîäèìîñòüþ: ë=43 êÄæ/(ì•Ê); á=4?10-6 Ñ-1 (âäîëü âîëîêîí); ñV=1,94•107 Îì•ñì; å=12,6÷20,5 (ïðè ÷àñòîòå òîêà 107 Ãö); tgä=0,02÷0,051 (ïðè ÷àñòîòå òîêà 107 Ãö). Äëÿ áîðîâîëîêíèòîâ ïðî÷íîñòü ïðè ñæàòèè â 2-2,5 ðàçà áîëüøå, ÷åì äëÿ êàðáîâîëîêíèòîâ.
Ôèçèêî-ìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà áîðîâîëîêíèòîâ ïðèâåäåíû â òàáë.2.
Èçäåëèÿ èç áîðîâîëîêíèòîâ ïðèìåíÿþò â àâèàöèîííîé è êîñìè÷åñêîé òåõíèêå (ïðîôèëè, ïàíåëè, ðîòîðû è ëîïàòêè êîìïðåññîðîâ, ëîïàñòè âèíòîâ è òðàíñìèññèîííûå âàëû âåðòîëåòîâ è ò.ä.).
3.5 Îðãàíîâîëîêíèòû
Îðãàíîâîëîêíèòû ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé êîìïîçèöèîííûå ìàòåðèàëû, ñîñòîÿùèå èç ïîëèìåðíîãî ñâÿçóþùåãî è óïðî÷íèòåëåé (íàïîëíèòåëåé) â âèäå ñèíòåòè÷åñêèõ âîëîêîí. Òàêèå ìàòåðèàëû îáëàäàþò ìàëîé ìàññîé, ñðàâíèòåëüíî âûñîêèìè óäåëüíîé ïðî÷íîñòüþ è æåñòêîñòüþ, ñòàáèëüíû ïðè äåéñòâèè çíàêîïåðåìåííûõ íàãðóçîê è ðåçêîé ñìåíå òåìïåðàòóðû. Äëÿ ñèíòåòè÷åñêèõ âîëîêîí ïîòåðè ïðî÷íîñòè ïðè òåêñòèëüíîé ïåðåðàáîòêå íåáîëüøèå; îíè ìàëî÷óâñòâèòåëüíû ê ïîâðåæäåíèÿì.  îðãàíîâîëîêíèòàõ çíà÷åíèÿ ìîäóëÿ óïðóãîñòè è òåìïåðàòóðíûõ êîýôôèöèåíòîâ ëèíåéíîãî ðàñøèðåíèÿ óïðî÷íèòåëÿ è ñâÿçóþùåãî áëèçêè. Ïðîèñõîäèò äèôôóçèÿ êîìïîíåíòîâ ñâÿçóþùåãî â âîëîêíî è õèìè÷åñêîå âçàèìîäåéñòâèå ìåæäó íèìè. Ñòðóêòóðà ìàòåðèàëà áåçäåôåêòíà. Ïîðèñòîñòü íå ïðåâûøàåò 1-3% (â äðóãèõ ìàòåðèàëàõ 10-20%). Îòñþäà ñòàáèëüíîñòü ìåõàíè÷åñêèõ ñâîéñòâ îðãàíîâîëîêíèòîâ ïðè ðåçêîì ïåðåïàäå òåìïåðàòóð, äåéñòâèè óäàðíûõ è öèêëè÷åñêèõ íàãðóçîê. Óäàðíàÿ âÿçêîñòü âûñîêàÿ (400-700 êÄæ/ì2). Íåäîñòàòêîì ýòèõ ìàòåðèàëîâ ÿâëÿåòñÿ ñðàâíèòåëüíî íèçêàÿ ïðî÷íîñòü ïðè ñæàòèè è âûñîêàÿ ïîëçó÷åñòü (îñîáåííî äëÿ ýëàñòè÷íûõ âîëîêîí). Îðãàíîâîëîêíèòû óñòîé÷èâû â àãðåññèâíûõ ñðåäàõ è âî âëàæíîì òðîïè÷åñêîì êëèìàòå; äèýëåêòðè÷åñêèå ñâîéñòâà âûñîêèå, à òåïëîïðîâîäíîñòü íèçêàÿ. Áîëüøèíñòâî îðãàíîâîëîêíèòîâ ìîæåò äëèòåëüíî ðàáîòàòü ïðè òåìïåðàòóðå 100-150°Ñ, à íà îñíîâå ïîëèèìèäíîãî ñâÿçóþùåãî è ïîëèîêñàäèàçîëüíûõ âîëîêîí - ïðè 200-300°Ñ.  êîìáèíèðîâàííûõ ìàòåðèàëàõ íàðÿäó ñ ñèíòåòè÷åñêèìè âîëîêíàìè ïðèìåíÿþò ìèíåðàëüíûå (ñòåêëÿííûå, êàðáîâîëîêíà è áîðîâîëîêíà).
Òàêèå ìàòåðèàëû îáëàäàþò áîëüøåé ïðî÷íîñòüþ è æåñòêîñòüþ. Îðãàíîâîëîêíèòû ïðèìåíÿþò â êà÷åñòâå èçîëÿöèîííîãî è êîíñòðóêöèîííîãî ìàòåðèàëà â ýëåêòðîðàäèîèðîìûøëåííîñòè, àâèàöèîííîé òåõíèêå, àâòîñòðîåíèè; èç íèõ èçãîòîâëÿþò òðóáû, åìêîñòè äëÿ ðåàêòèâîâ, ïîêðûòèÿ êîðïóñîâ ñóäîâ è äð.
ÑÏÈÑÎÊ ËÈÒÅÐÀÒÓÐÛ
1. Çàïëàòèí Â. Í. «Ñïðàâî÷íîå ïîñîáèå ïî ìàòåðèàëîâåäåíèþ», 2007 ã.
2. Àäàñêèí À. Ì. «Ìàòåðèàëîâåäåíèå», 2004 ã.
3. Êîïàíü Â. Ñ. «Êîìïîçèöèîííûå ìàòåðèàëû», 2004 ã.
4. Ãîðîäíè÷åíêî Â. È. «Ìàòåðèàëîâåäåíèå», 2004 ã.
5. Äæèãðèí, À.Â. «Ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèé ôèçèêî-ìåõàíè÷åñêèõ ñâîéñòâ êîìïîçèöèîííûõ ìàòåðèàëîâ, èñïîëüçóåìûõ äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ïîëèìåðíûõ àíêåðîâ», 2007 ã.
6. Ïåéñàõîâ, À.Ì. «Ìàòåðèàëîâåäåíèå è òåõíîëîãèÿ êîíñòðóêöèîííûõ ìàòåðèàëîâ», 2004 ã.
7. Öóêåðìàí, Ñ.À. «Ïîðîøêîâûå è êîìïîçèöèîííûå ìàòåðèàëû», 1976 ã.
Ðàçìåùåíî íà Allbest.ru
Ïîäîáíûå äîêóìåíòû
Òèïû êîìïîçèöèîííûõ ìàòåðèàëîâ: ñ ìåòàëëè÷åñêîé è íåìåòàëëè÷åñêîé ìàòðèöåé, èõ ñðàâíèòåëüíàÿ õàðàêòåðèñòèêà è ñïåöèôèêà ïðèìåíåíèÿ. Êëàññèôèêàöèÿ, âèäû êîìïîçèöèîííûõ ìàòåðèàëîâ è îïðåäåëåíèå ýêîíîìè÷åñêîé ýôôåêòèâíîñòè ïðèìåíåíèÿ êàæäîãî èç íèõ.
ðåôåðàò [17,4 K], äîáàâëåí 04.01.2011Ñîñòàâ è ñâîéñòâà ïëàñòìàññ. Êîìïîçèöèîííûå ìàòåðèàëû ñ íåìåòàëëè÷åñêîé ìàòðèöåé. Ðåçèíîâûå ìàòåðèàëû: îáùàÿ õàðàêòåðèñòèêà, ñâîéñòâà è íàçíà÷åíèå. Êëåÿùèåñÿ ìàòåðèàëû è ãåðìåòèêè. Ñóùíîñòü è âèäû êàó÷óêîâ. Ïîíÿòèå, âèäû è ôèçè÷åñêèå ñâîéñòâà äðåâåñèíû.
ðåôåðàò [27,1 K], äîáàâëåí 18.05.2011Îáùèå ñâåäåíèÿ î êîìïîçèöèîííûõ ìàòåðèàëàõ. Ñâîéñòâà êîìïîçèöèîííûõ ìàòåðèàëîâ òèïà ñèáóíèòà. Àññîðòèìåíò ïîðèñòûõ óãëåðîäíûõ ìàòåðèàëîâ. Ýêðàíèðóþùèå è ðàäèîïîãëîùàþùèå ìàòåðèàëû. Ôîñôàòíî-êàëüöèåâàÿ êåðàìèêà – áèîïîëèìåð äëÿ ðåãåíåðàöèè êîñòíûõ òêàíåé.
ðåôåðàò [1,6 M], äîáàâëåí 13.05.2011Êëàññèôèêàöèÿ êîìïîçèöèîííûõ ìàòåðèàëîâ, èõ ãåîìåòðè÷åñêèå ïðèçíàêè è ñâîéñòâà. Èñïîëüçîâàíèå ìåòàëëîâ è èõ ñïëàâîâ, ïîëèìåðîâ, êåðàìè÷åñêèõ ìàòåðèàëîâ â êà÷åñòâå ìàòðèö. Îñîáåííîñòè ïîðîøêîâîé ìåòàëëóðãèè, ñâîéñòâà è ïðèìåíåíèå ìàãíèòîäèýëåêòðèêîâ.
ïðåçåíòàöèÿ [29,9 K], äîáàâëåí 14.10.2013Ìíîãîîáðàçèå êîñìè÷åñêèõ ìàòåðèàëîâ. Íîâûé êëàññ êîíñòðóêöèîííûõ ìàòåðèàëîâ – èíòåðìåòàëëèäû. Êîñìîñ è íàíîòåõíîëîãèè, ðîëü íàíîòðóáîê â ñòðîåíèè ìàòåðèàëîâ. Ñàìîèçëå÷èâàþùèåñÿ êîñìè÷åñêèå ìàòåðèàëû. Ïðèìåíåíèå "èíòåëëåêòóàëüíûõ" êîñìè÷åñêèõ êîìïîçèòîâ.
äîêëàä [277,6 K], äîáàâëåí 26.09.2009Ôèçè÷åñêèå ïðèíöèïû, èñïîëüçóåìûå ïðè ïîëó÷åíèè ìàòåðèàëîâ: ñåïàðàöèÿ, öåíòðèôóãèðîâàíèå, ôëîòàöèÿ, ãàçëèôò. Ïîðîøêîâàÿ ìåòàëëóðãèÿ. Ïîëó÷åíèå è ôîðìîâàíèå ïîðîøêîâ. Àãðåãàòû èçìåëü÷åíèÿ. Íàíîìàòåðèàëû. Êîìïîçèöèîííûå ìàòåðèàëû.
ðåôåðàò [292,6 K], äîáàâëåí 30.05.2007Îñîáåííîñòè ôîðìèðîâàíèÿ ñòðóêòóðû è ñâîéñòâ îáæèãîâûõ êåðàìè÷åñêèõ êîìïîçèöèîííûõ ìàòåðèàëîâ èç ãðóáîäèñïåðñíûõ íåïëàñòè÷íûõ êîìïîíåíòîâ. Òåîðèÿ è ïðàêòèêà ïëîòíîé óïàêîâêè ÷àñòèö â ïîëèäèñïåðíûõ ñèñòåìàõ. Èññëåäîâàíèå ïðîöåññîâ îáðàçîâàíèÿ âîëëàñòîíèòà.
äèññåðòàöèÿ [4,6 M], äîáàâëåí 12.02.2015Òåõíîëîãèÿ ìîíòàæà ñàíèòàðíî-òåõíè÷åñêèõ ñèñòåì è îáîðóäîâàíèÿ. Èçãîòîâëåíèå óçëîâ èç òåðìîïëàñòîâ, ñòàëüíûõ è ÷óãóííûõ òðóá. Ñîñòàâ, ñòðîåíèå è ñâîéñòâà êîìïîçèöèîííûõ ìàòåðèàëîâ. Ìîíòàæ âîäîñòîêîâ, âíóòðèêâàðòàëüíîé è äâîðîâîé ñåòè ãàçîïîòðåáëåíèÿ.
äèïëîìíàÿ ðàáîòà [587,2 K], äîáàâëåí 18.01.2014Èçó÷åíèå àññîðòèìåíòà, òðåáîâàíèé, ñâîéñòâ, íàçíà÷åíèÿ íåòêàíûõ ïîëîòåí òèïà òêàíåé. Ðàññìîòðåíèå ñêðåïëÿþùèõ ìàòåðèàëîâ: òåêñòóðèðîâàííûõ, àðìèðîâàííûõ è ïðîçðà÷íûõ øâåéíûõ íèòîê; êëååâûå ñêðåïëÿþùèå ìàòåðèàëû. Îïðåäåëåíèå ãðóïï ìàòåðèàëîâ ïî àðòèêóëàì.
êîíòðîëüíàÿ ðàáîòà [85,2 K], äîáàâëåí 06.07.2015Ñòðóêòóðà êîìïîçèöèîííûõ ìàòåðèàëîâ. Õàðàêòåðèñòèêè è ñâîéñòâà ñèñòåìû äèñïåðñíî-óïðî÷íåííûõ ñïëàâîâ. Ñôåðà ïðèìåíåíèÿ ìàòåðèàëîâ, àðìèðîâàííûõ âîëîêíàìè. Äëèòåëüíàÿ ïðî÷íîñòü ÊÌ, àðìèðîâàííûõ ÷àñòèöàìè ðàçëè÷íîé ãåîìåòðèè, ñòàðåþùèå íèêåëåâûå ñïëàâû.
ïðåçåíòàöèÿ [721,8 K], äîáàâëåí 07.12.2015
