A készítmény, szerkezete és tulajdonságai kompozit anyagok
1. osztályozása kompozit anyagok
2. Az összetétele, szerkezete és tulajdonságai kompozit anyagok
3. A gazdasági felhasználásának hatékonysága kompozit anyagok
Irodalom
A kompozit anyag - inhomogén szilárd anyag, amely két vagy több komponens között, amelyek erősítő elemeket, amelyek megadják a szükséges mechanikai jellemzőit az anyag, és a mátrix, amely biztosítja a közös munka az erősítő elemek. A mechanikai viselkedését a kompozit határozza meg a tulajdonságait a mátrix és az erősítő elemek, és a kötés erőssége között. Hatékonyságát és teljesítményét az anyag függ a helyes választás a kezdeti komponenseit és azok beállítási technológia célja, hogy egy erős kötés a komponensek között, miközben az eredeti tulajdonságaikat. Ennek eredményeként a kombináló erősítő elemek, és a mátrix komplexbe kompozit tulajdonságai, nem csak tükrözi az eredeti jellemzőit annak összetevői, hanem magában foglalja a funkciókat, amelyek nem rendelkeznek elkülönített összetevők. Különösen, a jelenléte a interfészek között az erősítő elemek, és a mátrixanyag jelentősen javítja repedésállósága, és kompozitok, ellentétben fémek, növekvő statikus szilárdsági nem csökkenéséhez vezet, és növelik a törési szívósság jellemzőit.
Előnyei kompozit anyagok:
-nagy fajlagos szilárdság;
-nagy merevség (rugalmassági modulusa 130 ... 140 GPa);
-nagy kifáradási szilárdság;
KM lehet gyártani dimenzióban tervezés, és, a különböző osztályok kompozitok is rendelkeznek egy vagy több előnye van.
A leggyakoribb hiányosságok a kompozit anyagok:
-Fokozott high-tech ipar, a szükséges költséges speciális eszközök és alapanyagok, ezért a fejlett ipari és tudományos bázisa az országban.
1. osztályozása kompozit anyagok
Composites - többkomponensű anyagok álló polimer, fém. szén, kerámia vagy hasonló. bázis (mátrix) töltőanyagokkal erősített a szálak, tonkodispersnyh részecskék és mások. kiválasztásával összetételét és tulajdonságait a töltőanyag és a mátrix (kötőanyag), arányuk, töltőanyag orientáció lehetséges anyagok a kívánt kombinációjával operatív és technológiai tulajdonságait. Alkalmazása egy anyag egyik számos mátrix (polimatrichnye kompozit anyagok) vagy segédanyagok a különböző jellegű (hibrid kompozitok) nagymértékben fokozza a szabályozási tulajdonságok kompozit anyagok. Erősítő töltőanyagok érzékelik a nagy részét a terhelés kompozit anyagok.
Szerint a szerkezet a kompozit töltőanyagok vannak osztva szál (erősített szálak és bajuszát), réteges (erősített filmek, lemezek, rétegelt segédanyagok) dispersnoarmirovannye vagy diszperzió-keményített (töltőanyaggal a finom részecskék formájában). A mátrix a kompozit anyag egy monolitikus, transzferjét és eloszlását a stressz a töltőanyag határozza meg a hő, a nedvesség, a tűz és a kémiai. ellenállás.
A természet a polimer mátrix anyag különböztetünk, fém, szén, kerámia, és mások. Kompozitok.
Kompozit anyagok egy fém mátrix anyag egy fém (általában Al, Mg, Ni és ötvözeteik), erősített, nagy szilárdságú szálakat (rostos anyag), vagy finom eloszlású tűzálló részecskék, nem oldjuk az alapfém (diszperziós erősítésű anyagok). Fém mátrix kapcsolódást a szálak (diszpergált részecskék) együtt.
Kompozit anyagok a nem-fémes mátrix széles körben használják. A használat során a polimer, a szén és a kerámia nem fémes anyagok, mint mátrixok. Polimer mátrixokat legszélesebb körben használt epoxi, fenol-formaldehid és poliamid. A szén-mátrix, kokszot vagy pirokarbon, előállíthatók szintetikus polimerek kitéve pirolízisnek. Matrix a készítmény, így ez a forma. Fiber megerősítők a következők: üveg, szén, bór, szerves, alapú bajuszát (oxidok, karbidok, boridok, nitridek, stb), és a fém (drót), amelynek nagy szilárdság és merevség.
Kompozit anyagok rostos töltőanyag (térhálósító) által a mechanizmus az erősítő fellépést van osztva különálló, amelyben az arány a szál hossza átmérője viszonylag kicsi, és a folytonos szálak. Diszkrét szálak elrendezve véletlenszerűen a mátrixban. A szál átmérője a frakciók több száz mikrométer. Minél nagyobb a hossz aránya az átmérője a szál, annál nagyobb mértékű a keményedés.
Gyakran a kompozit anyag egy laminált szerkezet, ahol minden egyes réteg van megerősítve nagyszámú párhuzamos szálakból. Minden réteg is lehet folyamatos szálakkal erősített, pamutszövetet, amely az eredeti alakját, megfelelő szélességű és hosszúságú, hogy a végső anyag. Gyakran előfordul, hogy a szálakat szőtt egy három-dimenziós szerkezet.
Kompozit anyagok különböznek a hagyományos ötvözetek nagyobb szakítószilárdsággal és a fáradtság erőt (50-10%), rugalmassági modulus, együttható merevség és kevésbé hajlamosak a repedésre. Alkalmazása kompozit anyagok javítja a merevséget, miközben csökkentik a fémtartalom. Erő kompozit (rost) anyag határozza meg a tulajdonságait a szálak; mátrix elsősorban újra el kell osztania feszültségek között az erősítő elemek. Ezért a szilárdság és modulus a szálak kell sokkal nagyobb, mint a szilárdság és modulus a mátrix. Merev erősítő szálak érzékelik a keletkező feszültségek során A készítmény betöltését, hogy ez szilárdság és merevség az irányt szálorientáció.
A keményedő alumínium, magnézium és ezek ötvözetei használják bór rostok és szálak magas olvadáspontú vegyületek (karbidok, nitridek, boridok és oxidok), amelynek nagy szilárdságú és modulusa. Erősítő titán és ötvözetei, molibdén huzal használunk, a szálak a zafír, a szilícium-karbidot és titán-borid. Növelése hőállóság nikkelötvözetből érjük megerősítése volfrám vagy molibdén huzal. Fém szálakat alkalmazunk azokban az esetekben, ahol a magas hővezető és elektromos vezetőképesség. Ígéretes Keményítő nagy szilárdságú és nagy modulusú rostokból készített anyagok bajuszát az alumínium-oxid és a nitrid, szilícium-karbid és szilícium-nitrid, bór-karbid, stb alapú kompozit anyagok fém magas szilárdságú és hőálló, ugyanakkor ezek maloplastichnyh. Azonban a szálak kompozit anyagok csökkentik a repedésterjedési származó a mátrixban, és szinte teljesen eltűnik hirtelen rideg törés. A megkülönböztető jellemzője a szálas kompozit anyag egytengelyű anizotrópiát a mechanikai tulajdonságok mentén, és szerte a gabona és az alacsony érzékenység stressz koncentrátorok. A anizotrópiája tulajdonságainak szálas kompozit anyagok figyelembe venni a tervezés a komponensek optimalizálása tulajdonságokat impedancia illesztés mezők feszültség mezők. Vegye figyelembe, hogy a mátrix szálak képes továbbítani feszültséget csak akkor, ha van egy erős kötést a felület felületén erősítő szál - mátrix. Ahhoz, hogy meggátolja az érintkezést a szálak mátrix teljesen körül kell vennie az összes szálak. amely érhető el, ha a tartalmat legalább 15-20%. A mátrix és a szálak nem kölcsönhatásba egymással (ne legyen kölcsönös diffúzió) a gyártására és üzemeltetésére, mivel ez vezethet csökkenéséhez erőssége a kompozit anyag. A megerősítése alumínium, magnézium és titán ötvözetek folyamatos tűzálló rostok bór, szilícium-karbid, titán-boridot és alumínium-oxid jelentősen javítja hőállóság. A jellemzője az összetett anyagok a kis sebesség az időben a lágyulási hőmérséklet.
A fő hátránya a kompozit anyagok egyetlen kétdimenziós megerősítését és kis ellenállást rétegközi nyíró és keresztirányú törést. Ez megfosztotta anyagok háromdimenziós megerősítése.
Ezzel szemben a szálas kompozit anyagok dispersno- erősített mátrix kompozit anyagok az elsődleges teherviselő elem, és a diszpergált részecskék gátolják a diszlokáció ott.
2. Az összetétele, szerkezete és tulajdonságai kompozit anyagok
A legszélesebb körben használt az építőiparban és a mérnöki kapott kompozit anyagok, megerősített nagy szilárdságú és nagy modulusú folytonos szálak. Ezek közé tartozik: a polimer alapú kompozit anyagok hőre keményedő (epoxi, poliészter, fenol-formaldehid, poliamid, stb) és a hőre lágyuló kötőanyaggal erősített üveg (GRP), szén (CFRP), szerves (organoplastics), Bornite (boroplastiki), stb . rostok; fém kompozit anyagok alapján ötvözetek Al, Mg, Cu, Ti, Ni, Cr, bórsav erősített, szén vagy szilícium-karbid szálakat, és acél, molibdén vagy wolfram huzal; alapú kompozit anyagok szén-erősítésű szénszálas (karbon-karbon anyagot); alapú kompozit anyagok kerámiák, erősített szén, szilícium-karbid és mások. hőálló szálak és SiC. Amikor a szén, üveg, bór-rostok és amid az anyagban jelen levő mennyiségben 50-70%, a készítmény létrehozott fajlagos szilárdsági és a modulus értéke 2-5-szer nagyobb, mint a hagyományos szerkezeti anyagok és ötvözetek. Továbbá, rostos anyagokat tartalmazó készítmények jobbak a fémek és ötvözetek a kifáradási szilárdság, hőállóság, vibrációs ellenállás, hangelnyelési, szívósság és mások. Tulajdonságok. Így, erősített szálak Al bór ötvözetek javítja ezeknek a mechanikai tulajdonságai, és hogy javítsa a működési hőmérséklet az ötvözet 250-300 és 450-500 ° C-on A merevítőhuzal (W és Mo), és tűzálló rostok az alkalmazott vegyületek létrehozását hőálló alapú kompozit anyagok Ni, Cr, Co, Ti és ötvözeteik. Így a hőálló Ni ötvözetek, szálerősített, működhet 1300-1350 ° C-on A gyártás a fémes szálas kompozit mátrixot fémbevonat a töltőanyag végzik elsősorban az olvadékból a mátrix anyag elektrokémiai lerakódása vagy porlasztással. öntés termékek végzett Ch. arr. impregnálással a szövetváz erősítő szálak olvadt fém nyomás alatt legfeljebb 10 MPa vagy összetett fóliák (mátrix anyag) merevítő szálakkal segítségével egy gördülő, préselés, extrúziós hevítve olvadási hőmérséklete a mátrix anyag.
3. A gazdasági felhasználásának hatékonysága kompozit anyagok
Az alkalmazás a kompozit anyagok nem korlátozott. Ezeket használják a légi közlekedés számára nehéz részek (burkolat, gerendák, bordák, panelek, kompresszor lapátok és a turbina és a t. D.), térben technológia áramkör szerkezeteket készülékek csomópontok számára merevítők, panelek az autóiparban, hogy megkönnyítse a szervezet, rugók, keretek, karosszériaelemek, lökhárítók, stb. d. bányászat (fúrás szerszámok, betakarítása és így tovább. d.), építőmérnöki (híd span, az elemek előregyártott magas épületek, és így tovább. d.) és más területeken a gazdaságban.
A kompozit anyagok egy új minőségi ugrás a növekedés motorteljesítmény, energetikai és közlekedési rendszerek, csökkenti a súlyt az autók és készülékek. Kompozit anyagok egy nem-fémes mátrix, nevezetesen karbovoloknity alkalmazott polimer a hajóépítő és autóipari (teste versenyautók, alváz, propellerek); gyártott csapágyakat, fűtő panelek, sporteszközök, számítógép-alkatrészek. Karbovoloknity nagy modulusú használjuk a gyártás részeinek repülőgépek, berendezések a vegyipar, és más röntgen berendezések. Karbovoloknity szén mátrix helyettesítheti a különböző típusú grafit. Ezeket használják a hővédelem, tárcsafékek levegő, kémiailag ellenálló berendezések. Termékek a borovoloknitov légi közlekedésben használt és űrtechnika (profilok, panelek, rotorok és a kompresszor lapátok, lapátok, helikopter Közlőműtengely, és így tovább. D.). Organovoloknity használt szigetelő és szerkezeti anyag elektroradiopromyshlennosti, légiforgalmi mérnöki és így tovább. D.
Irodalom
Gorchakov GI Bazhenov YM Építőanyagok / GI Gorchakov, YM Bazhenov. - M. Stroyizdat 1986.
Az általános tanfolyam építőanyagok / szerk. IA Rybeva. - Moszkva magasabb Iskola 1987.
Építőanyagok / Under red.G.I. Gorchakov. - Moszkva: Higher School 1982.
Ewald V. Építőanyag, termelésüket, tulajdonságai és vizsgálata / VV Ewald. - Szentpétervár. LM, 14. ed. 1933.