ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Предисловие редактора четвертого тома из "Композиционные материалы с металлической матрицей Т4 " Цель настоящего издания — обобщение накопленного опыта исследований композиционных материалов с металлической матрицей. [c.9] посвященные отдельным системам композиционных материалов, подготовлены учеными-металловедами, специалистами в указанной области, которые подошли к этой проблеме с позиций технологии изготовления материалов. [c.9] В этом томе обсуждаются вопросы практического применения композиционных систем и определены области применения конкретных композиций. Анализ результатов исследования композиционных материалов проводился в двух основных направлениях разработка оптимальной технологии их изготовления и оценка физических и механических свойств новых разработанных композиций. [c.9] Многие способы изготовления композиционных материалов связаны с методами, используемыми в космической технике, так как считают, что в этой области впервые были применены рассматриваемые материалы. Кроме того, авторы тома непосредственно связаны с космической техникой. [c.9] Вопросы разработки методов изготовления композиционных материалов с металлической матрицей опубликованы или в открытой печати или в правительственных докладах, что позволило получить достаточно полную информацию о современной технологии. [c.9] Развивающаяся технология изготовления композиционных материалов, а также работы по оценке их механических и физических свойств получили большую поддержку со стороны военного департамента США и конкретно — лаборатории авиационных материалов США на авиационной базе Райт Патерсон. Совместные усилия специалистов различных областей металловедения, механики разрушения, прикладной механики, а также механики конструкций и расчетов — привели к созданию технологии получения композиционных материалов. Перечисленные области более глубоко дискутируются во 2, 5, 7 и 8-м томах настоящего издания. [c.9] Оценка композиционных материалов, рассматриваемых в этом томе, проводится, главным образом, с точки зрения использования данных, полученных для определенной области, в которой они разрабатывались. Например, в композиционных материалах, армированных волокнами, основными расчетными критериями являются коэффициенты жесткости и предел прочности. В отличие от этого, для оценки композиционных материалов, армированных проволокой, и эвтектических сплавов основными свойствами будут высокотемпературная прочность и коррозионная стойкость. [c.10] В каждой из глав также дается анализ состояния работ в области конкретной композиционной системы. Это не только обзор достижений современной технологии, но также обсуждение первостепенных задач для будущей работы в направлении улучшения ун е известных композиционных материалов или создания новых систем для использования в перспективных конструкциях. [c.10] Расширенная вводная глава представлена, чтобы ознакомить читателя с теоретическими основами и технологией изготовления композиционных материалов с металлической матрицей. Кроме того, некоторое внимание в этой главе уделяется обсуждению областей применения, не освещенных в последующих главах. [c.10] Я надеюсь, что этот том будет полезен как для студентов, изучающих композиционные материалы, так и инженеров и научных работников, раб отающих в этой области. [c.10] Современная техника предъявляет повышенные требования к материалам. В первую очередь это касается материалов, используемых в динамических конструкциях, где требуется не только высокая прочность, но и малая масса. Эффективность динамических конструкций, таких, как авиационные, энергетического и космического оборудования, может быть увеличена благодаря повышению конструкционной эффективности материалов. [c.11] Ключевая проблема при проектировании таких конструкций — квадратно-кубическая зависимость прочность и жесткость конструкции повышаются с увеличением квадрата линейных размеров (поперечное сечение), в то время как масса увеличивается с кубом линейных размеров. Для того чтобы достигнуть высоких значений н есткости и прочности конструкций, долнсны быть использованы новые высокопрочные и более жесткие материалы. [c.12] Основное условие создания конструкций — жесткость и устойчивость материала. Важным свойством последнего является удельный модуль упругости (отношение модуля упругости к плотности). Промышленные материалы, такие, как сталь, алюминий, титан и стекло, имеют близкие значения удельного модуля упругости. Органические материалы характеризуются более низкими величинами отношения модуля упругости к плотности. Для повышения удельного модуля упругости конструктор вынужден в основном использовать материалы с более низкой плотностью и увеличивать размер сечения, чтобы обеспечить жесткость при изгибе без превышения массы. Однако для ряда конструкций этот выбор практически невозмон ен и требуется материал, обладаю-ш,ий повышенным отношением модуля упругости к плотности. Бор и углерод, которые обладают ковалентной связью, имеют более высокий удельный модуль (15 X 10 см) по сравнению с материалами, которые имеют металлическую или ионную связь. Другие материалы, имеющие высокую долю ковалентной связи, такие, как карбид бора, карбид кремния, окись алюминия, также обладают высоким удельным модулем упругости. [c.12] При конструировании, кроме удельной жесткости, необходимо учитывать условия эксплуатации, так как они влияют на долговечность многих конструкций. Ограничения связаны с прочностью материала при усталостном нагружении, высокотемпературной длительной прочностью, коррозией под напряжением, ростом трещин вокруг надрезов и дефектов. Хотя статические свойства металлических сплавов значительно повышаются в результате влияния различных механизмов упрочнения, такие материалы часто теряют вязкость и долговечность при динамических условиях работы. Одной из наиболее важных задач при создании композиционных материалов наряду с увеличением статической и динамической прочности является снижение чувствительности к трещинам и дефектам. Уменьшение чувствительности к динамическим нагрузкам достигается за счет более быстрого поглощения энергии упругим компонентом композиционного материала, чем пластичным, который обычно накапливает повреждения. Понижение чувствительности к образованию трещин достигается путем намеренного перераспределения накапливания повреждений в таких компонентах композиционного материала, которые не снижают его несущую способность. [c.13] Резюмируя, отметим, что целям создания композиционных систем служат получение высокой удельной жесткости некоторых материалов с ковалентной связью и снижение до минимума эффекта накопления повреждений в неупругом твердом теле при динамических условиях нагружения, которые ведут к разрушению конструкции. [c.13] Идея создания композиционного материала, обладающего уникальными и полезными свойствами, заключается в получении сочетания некоторых ценных качеств компонентов или элементов конструкции композиционных систем и подавлении недостатков этих элементов. [c.13] Композиционный материал в данной работе, кроме того, должен удовлетворять признакам, приведенным ниже. [c.14] Композиционные материалы должны состоять из компонентов, которые дополняют друг друга и являются полностью совместимыми. [c.14] Среди высокомодульных композиционных материалов наиболее широкое распространение получили композиционные материалы с матрицей из смолы. [c.14] В композиционных материалах высокомодульный армирующий компонент комбинируется с матрицей, которая выбирается из соображений простоты изготовления из нее металлической конструкции. Кроме того, химическое и механическое взаимодействие между двумя фазами должно быть незначительным. [c.14] Вернуться к основной статье