ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Композиционные материалы из "Материаловедение и технология конструкционных материалов " Общая характеристика и классификация композиционных материалов. Композиционными называют сложные материалы, в состав которых входят отличающиеся по свойствам нерастворимые друг в друге компоненты. Основой композиционных материалов является сравнительно пластичный материал, называемый матрицей. В матрице равномерно распределены более твердые и прочные ве1цества, называемые ирочнмшеляд/w или наполнителями. Матрица может быть металлической, полимерной, углеродной, керамической. По форме упрочнителя композиционные материалы делятся на дисперсно-упрочненные (с нуль-мерными упрочнителями), волокнистые (с одномерными упрочните-лями), слоистые (с двумерными упрочнителями). [c.260] Нуль-мерные упрочнители имеют очень малые размеры одного порядка во всех трех измерениях. Ими являются дисперсные частицы карбидов, оксидов нитридов и др. В дисперсно-упрочненных материалах несущим компонентом, воспринимающим нагрузки, является матрица. Дисперсные частицы препятствуют движению дислокаций при деформировании материала, за счет чего и происходит упрочнение. Поэтому дисперсно-упрочненные материалы имеют металлическую матрицу. Эти материалы характеризуются высокими показателями длительной прочности и сопротивления ползучести и применяются в качестве жаропрочных. [c.260] Двумерные упрочнители имеют малые размеры в одном измерении и значительные размеры в двух других измерениях. Такими упрочнителями служат ткани, фольга, листы и др., которые чередуются с матричным материалом. Компонентом, воспринимающим нагрузку в слоистых композиционных материалах также является упрочнитель. [c.261] По схеме расположения упрочнителя различают композиционные материалы с одноосным (линейным), двухосным (плоскостным) и трехосным (объемном) расположением упрочнителя. При одноосном расположении могут использоваться нуль-мерные и одномерные упрочнители. Одномерные располагаются параллельно друг другу, а нуль-мерные так, чтобы расстояние между ними по одной оси было значительно меньше, чем по двум другим. При двухосном расположении могут использоваться любые формы упрочнителей, которые располагаются в параллельных плоскостях. При трехосном расположении используются нуль-мерные и одномерные упрочнители, которые распределены равномерно во всех трех направлениях. [c.261] Представляют собой сплавы эвтектического или близкого к эвтектическому состава, в котором упрочняющей фазой являются ориентированные кристаллы, получающиеся путем направленной кристаллизации. Структура эвтектического материала состоит из кристаллов твердых прочных химических соединений в виде стержней или пластин, распределенных в твердом растворе. [c.262] Дисперсно-упрочненные композиционные материалы. Среди дисперсно-упрочненных материалов ведущее место занимает САП (спеченная алюминиевая пудра), представляющий собой алюминий, упрочненный дисперсными частицами оксида алюминия. Получают САП из окисленной с поверхности алюминиевой пудры, частицы которой имеют форму чешуек толщиной менее 1 мкм, путем последовательного брикетирования, спекания и прессования. Структура САП состоит из алюминиевой основы с равномерно распределенными дисперсными частицами Al Og. С увеличением содержания AI2O3 повышается прочность, твердость, жаропрочность САП, но снижается его пластичность. Марки САП-1, САП-2, САП-3, САП-4 содержат соответственно 6-8,9-12,13-17,18-22 %А1зОз. Высокая прочность САП объясняется большой дисперсностью упрочнителя и малым расстоянием между его частицами. По жаропрочности САП превосходит все алюминиевые сплавы. САП хорошо обрабатывается давлением в горячем, а САП-1 и холодном состоянии, легко обрабатывается резанием, сваривается контактной и аргонодуговой сваркой. Из САП производят листы, фольгу, трубы, различные профили, проволоку, штамповые заготовки. САП применяют в авиационной технике, химической и нефтехимической промышленности, электротехнике для деталей, работающих при температуре 300-500 С. [c.262] При умеренных температурах композиционные материалы с никелевой матрицей уступают по жаропрочности никелевым сплавам, а при температуре 1000-1200 °С превосходят их по этому показателю. Эти материалы применяются в авиационной и космической технике для изготовления лопаток газовых турбин, камер сгорания, теплозащитных полей. [c.263] ВЫЙ материал), борные и углеродные волокна. При создании жаропрочных композиционных материалов на основе никеля используется вольфрамовая проволока. Наиболее широкое применение в качестве матрицы волокнистых композиционных материалов получил алюминий и его сплавы (АМгб, В95, Д20 и др.). Наиболее дешевым и доступным упрочняюш,им материалом является стальная проволока. Материал марки КАС-1 содержит 40 % (по объему) стальной проволоки диаметром 0,15-0,3 мм. При этом прочность материала достигает 1600 МПа, что значительно превосходит прочность высокопрочных алюминиевых сплавов. [c.265] Композиционный материал на алюминиевой матрице ВКА-1 содержит в качестве упрочнителя 50 % (по объему) борных волокон. Этот упрочнитель способствует увеличению не только прочности, но и жесткости (модуль упругости повышается в 3-4 раза). Для предотвращения взаимодействия волокон бора с алюминием на волокна наносится слой карбида кремния или нитрида бора. Материал ВКА-1 сохраняет высокую прочность до 400-500 С. По прочности и жесткости этот материал значительно превосходит высокопрочные и жаропрочные алюминиевые сплавы в широком интервале температур. [c.265] Композиционный материал ВКУ-1 на алюминиевой основе, упрочненный углеродными волокнами в количестве 30-40 %, дешевле и лег е, чем материал с волокнами бора. Для устранения взаимодействия углерода с алюминиевой матрицей применяют специальные покрытия углеродных волокон. [c.265] Вернуться к основной статье