Композиционные материалы с дисперсными наполнителям

В настоящее время не существует единой канонической теории физико — механических свойств дисперсных и композиционных материалов, сравнимой по своей завершенности с теорией, развитой для молекулярных систем. Определенные достижения имеются в описании композиционных материалов с волокнистыми наполнителями. Что же касается дисперсных материалов и композиционных материалов с дисперсными наполнителями, то уже сложились предпосылки для построения последовательной статистической теории. [c.9]

Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОСВЯЗИ СТРУКТУРНЫХ И УПРУГО-ПРОЧНОСТНЫХ ПАРАМЕТРОВ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ С ДИСПЕРСНЫМИ НАПОЛНИТЕЛЯМИ [c.141]

Композиционные материалы с дисперсными наполнителями постоянно привлекают пристальное внимание. В практическом плане это связано с расширением выпуска изделий из материалов с такого типа наполнителями. Использование наполненных пластмасс и композиций в качестве связующих, клеев, защитно —декоративных покрытий, в виде деталей различного назначения характерно для современного уровня развития промышленности. [c.141]

СТРУКТУРНЫЕ СВОЙСТВА КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ С ДИСПЕРСНЫМИ НАПОЛНИТЕЛЯМИ [c.141]

Поскольку эти составные части структурного подхода, особенно вторая и третья, исследованы мало, и на этом пути имеется ряд принципиальных трудностей, то данное обстоятельство вынуждает некоторых исследователей признать такой подход труднореализуемым [160]. В параграфах 4.1—4.3 показано, что теория фракталов позволяет описать локальные нерегулярности структуры композиционных материалов с дисперсными наполнителями и тем самым снять проблемы со второй составной частью структурного подхода. Перейдем к построению математической модели прочностных характеристик. [c.156]

Математическая модель прочностных характеристик композиционных материалов с дисперсными наполнителями [c.156]

Для композиционных материалов с дисперсными наполнителями и полимерной матрицей развитие математических моделей идет пока в направлении поиска приемлемых аппроксимирующих выражений-для зависимости прочности от степени наполнения. Так, в работе [162] для этих целей предложено следующее линейное выражение [c.157]

Трудности, связанные с построением математической модели для вычисления прочностных характеристик композиционных материалов вообще, а материалов с дисперсными наполнителями особенно, часто вынуждают обратиться в поисках альтернативы к эмпирическому подходу. Наличие многочисленных экспериментальных данных для различных видов напряженного состояния, казалось бы. позволяет предсказать прочность материалов при помощи таблиц или номограмм [160, 161]. Разумеется, при кажущейся простоте эмпирический подход к проблеме требует больших затрат времени и усилий. Однако основной его недостаток состоит в том, что он проигрывает математическим моделям в информативности. [c.156]

Процедура определения эффективных модулей упругости композиционных материалов с пластинчатыми наполнителями описана в п. 5.2.1. Рассмотрим состояние материала, когда среда, представленная матрицей с пластинчатым наполнителем, играет роль матрицы с уже известными эффективными свойствами, и в нее дополнительно вводится дисперсный волокнистый наполнитель. Параметры, характеризующие свойства такой матрицы, обозначим индексом М. В [145] получено следующее выражение для модуля Юнга системы, содержащей произвольно ориентированные короткие волокна [c.171]

Хотя полимерные композиционные материалы находят все большее применение в производстве мебели, внося существенные коррективы в ее конструкцию, степень этого влияния не стоит преувеличивать. Полимерные композиционные материалы, содержащие дисперсную фазу в непрерывной полимерной матрице, можно разделить на три основных типа материалы с твердым наполнителем материалы с жидким наполнителем и газонаполненные материалы. [c.421]

Методы теории фракталов, как правило, применяются в самых сложных разделах теоретической физики — квантовой теории поля, статистической физике, теории фазовых переходов и критических явлений. Цель монографии — показать, что идеи н методы теории фракталов могут быть эффективно использованы в традиционном, классическом разделе механики — механике материалов. Круг рассмотренных материалов достаточно широк дисперсные материалы от металлических порошков до оксидной керамики, полимеры, композиционные материалы с различными матрицами и наполнителями, полиграфические материалы. Построена статистическая теория структуры и упруго—прочностных свойств фрактальных дисперсных систем. Разработан фрактальный подход к описанию процессов консолидации дисперсных систем. Развита самосогласованная теория эффективного модуля упругости дисперсно—армированных композитов стохастической структуры в полном диапазоне изменения объемной доли наполнителя. Теория обобщена на композиты с бимодальной упаковкой наполнителей, а также на композиционные материалы с арми — рованием по сложным комбинированным схемам. Рассматривается применение теории фракталов для исследования микроструктуры и физико— механических свойств полиграфических материалов и технологии печатных процессов. [c.2]

В данной монографии была поставлена цель показать, что идеи и методы теории фракталов могут быть эффективно использованы в традиционном, классическом разделе механики — механике материалов. Круг рассмотренных материалов достаточно широк дисперсные материалы от металлических порошков до оксидной керамики, полимеры, композиционные материалы с различными матрицами и наполнителями, полиграфические материалы. [c.289]

Классификация композиционных материалов. В табл. 1.1 дана классификация композиционных материалов. Наряду с непрерывными волокнами используются дисперсные наполнители, которые могут представлять собой очень короткие волокна, чешуйки, порошки и другие частицы. Физико-механические свойства композиционных материалов прежде всего определяются типом и свойствами наполнителя, распреде- [c.12]

Свойства композиционных материалов прежде всего определяются свойствами и соотношением исходных компонентов, а также взаимодействием их на границе раздела и свойствами межфазных слоев. Свойства основных классов наполнителей, в том числе волокнистых, описаны в [10—12] дополнительного списка литературы. Хотя выбор наполнителей, используемых в качестве дисперсной фазы для заданной непрерывной полимерной фазы, ничем не ограничивается, на практике для достижения требуемых эффектов определенные наполнители используют в сочетании с одними полимерами чаще, чем с другими. Так, стекло- или асботкани используют в сочетании с полиэфирными смолами чаще, чем силикатные наполнители, которые в свою очередь чаще используют в сочетании с силоксановыми полимерами (табл. 1.5). Оптимальное количество наполнителя может сильно колебаться для различных композиций — от О до 30 масс. ч. стекловолокон на 100 масс. ч. полистирола и от О до 600 масс. ч. некоторых наполнителей на 100 масс. ч. эпоксидных смол. [c.35]

В аннотации к обзору Дуга [1] подчеркивается, что многочисленные модификации уравнения Рэлея — Максвелла и попытки распространить его действие на системы, не соответствующие тем основным положениям, на которые опирается вывод этого уравнения (разбавленные дисперсии, в которых свойства обоих компонентов мало отличаются друг от друга, а дисперсные частицы не взаимодействуют друг с другом), делают получаемые выражения полуэмпирическими корреляционными уравнениями, для которых необходимо экспериментально определять примерные значения функции распределения. При теоретическом анализе явлений проводимости в композиционных твердых средах общим и неизбежным является допущение полного геометрического порядка в распределении фаз. Предполагается, что волокна распределены в матрице равномерно, на одинаковом расстоянии и параллельно друг другу. Одиако реальные композиционные материалы, получаемые в результате выполнения целого комплекса технологических операций, имеют структуру, значительно отличающуюся от наших представлений об идеальной модели. Микроскопические исследования реальных композиционных материалов достаточно убедительно показывают неравномерное распределение волокон, отклонение от взаимной параллельности волокон и наличие пористости. Кроме того, недостаточные знания свойств самих волокнистых наполнителей и матриц в свою очередь накладывают дополнительные ограничения на возможности применения теоретических уравнений для прогнозирования теплофизических свойств композиционных материалов. [c.294]

I. Методы сварки и пайки предполагают соединение композиционных материалов по металлической матрице. Армирующий наполнитель в сварном или паяном шве или полностью отсутствует (например, в стыковых швах, расположенных поперек направления армирования в волокнистых или слоистых композиционных материалах), или присутствует в уменьшенной объемной доле (при сварке дисперсно-упрочненных материалов проволоками, содержащими дискретную армирующую фазу), или происходит нарушение непрерывности и направленности армирования (например, при диффузионной сварке волокнистых композиций поперек направления армирования). Следовательно, сварной или паяный шов является ослабленным участком конструкции из композиционного материала, что требует учета при конструировании и подготовке места соединения под сварку. В литературе имеются предложения по автономной сварке компонентов композиции для сохранения непрерывности армирования (например, сварка давлением вольфрамовых волокон в композиции вольфрам — медь [10]), однако автономная сварка ВСТЫК волокнистых композиционных материалов требует специальной подготовки кромок, строгого соблюдения шага армирования и пригодна лишь для материалов, армированных металлическими волокнами. Другое предложение состоит в подготовке СТЫКОВЫХ соединений с перекрытием волокон на длине больше критической, однако при этом возникают трудности С заполнением стыка матричным материалом и обеспечением прочной связи по границе волокно—матрица. [c.500]

Порошковые наполнители полимеров используют в промышленных масштабах главным образом для снижения стоимости и улучшения технологических свойств материалов. За исключением отдел -.ных случаев такие наполнители практически не влияют на механические свойства композиций. Применяемые в промышленности наполнители состоят из частиц различной формы с большим разбросом по размерам — от искусственных стеклянных микросфер до окаменелых моллюсков (мела). Прочность и вязкость разрушения полимерных композиционных материалов с порошковыми наполинтслями зависят от формы и размеров частиц наполнителя, их содержания, прочности сцепления с полимерной матрицей, вязкости разрушения матрицы и (в отдельных случаях) частиц наполнителя. При анализе этих свойств необходимо разделить полимерные композиционные материалы с дисперсными наполнителями на хрупкие (на основе стеклообразных полимеров типа отвержденных эпоксидных и полиэфирных смол) и нехрупкие (на основе частично кристаллических полимеров с высо- [c.69]

В результате создана теория, учитывающая особенности физико —механических свойств фрактальных структур и позволяющая прогнозировать, в зависимости от значений определ5пощих параметров в полном диапазоне их изменения, весь комплекс упругих и прочностных характеристик дисперсных материалов и композиционных материалов с дисперсными наполнителями, а также, в принципе, и с волокнистыми наполнителями при хаотической схеме армирования. [c.10]

Рассмотрим композиционные материалы с дисперсными пластинчатыми и волокнистыми наполнителями. Такие материалы представляют интерес не только с точки зрения теории, но имеют и большое практическое значение для многих отраслей техники в качестве конструкционных материалов. Существенно также и то, что щменно к данному типу материалов относятся новые перспективные композиционные материалы на основе древесины — армированные композиционные древесные пластики [170, 171]. [c.171]

Композиционные материалы с короткими волокнами занимают промежуточное положение между композициями с дисперсными наполнителями и композиционными материалами с непрерывными волокнами, обладающими высокими механическими характеристиками. Поэтому прежде чем переходить к анализу свойств коротковолокнистых композиционных материалов, следует коснуться свойств материалов с непрерывными волокнами, теории усиления которых развиты и проверены в наилучшей стеиени. [c.87]

Одним из способов разделения композиционных материалов на три класса — с дисперсными частицами, короткими и непрерывными волокнами — является отношение наибольшего и наименьшего размеров частиц наполнителя — его характеристического отношения. Композиции с дисперсными наполнителями представляют собой один из крайних случаев, когда характеристическое отношение равно единице, тогда как волокнистые композиции с непрерывными волокнами — другой крайний случай, когда характеристическое отношение равно бесконечности. Между этими предельными системами и находятся композиции с короткими волокнами, для которых характеристи-ческое отношение (отношение длины к диаметру) обычно лежит в интервале от 10 до 1000. Потенциальный уси-ливающий эффект этих трех типов Р [c.87]

Анализ модулей упругости композиционных материалов с волокнистыми, пластинчатыми дисперсными наполнителями, а также полиармированных материалов, в которых присутствуют наполнители обоих типов, будет производиться с использованием структурных параметров, рассмотренных в гл. 4. Различие имеется в количественных значениях соответствующих фаз на структурных диаграммах и методах вычисления их эффективных модулей упругости. Рассмотрение начнем с модулей упругости материалов с пластинчатыми наполнителями, поскольку большинство древесно —полимерных композиционных материалов относятся к данному классу. [c.166]

Гидрофильный характер поверхности частиц многих дисперсных наполнителей отрицательно сказывается на их взаимодействии с полимерами, а следовательно, и свойствах получаемых полимерных композиционных материалов. С целью повышения полимерофильности наполнителей проводится модификация их поверхности кремний-органическими соединениями [3]. Это значительно улучшает свойства материалов и особенно их стабильность при эксплуатации во влажных средах. [c.456]

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]

КМ с алюминиевой матрицей. Перспективы эффективного использования КМ с алюминиевой матрицей обусловлены достаточно высокими удельными прочностными характеристиками материала матрицы, например, применение волокнистых КМ с алюминиевой матрицей позволяет получить значительное преимущество в удельной жесткости и снизить массу конструкции на 30...40 %. К числу достоинств данных материалов следует относить и достаточно низкие технологические температурные параметры до 600 °С при получении КМ твердофазными методами и до 800 °С - жидкофазными. Алюминиевая матрица отличается высокими технологическими свойствами, обеспечивает достижение широкого спектра механических и эксплуатационных свойств. При дискретном армировании КМ с алюминиевой матрицей используют частицы из высокопрочных, высокомодульных тугоплавких веществ с высокой энергией межатомной связи - графита, бора, тугоплавких металлов, карбидов, нитридов, боридов, оксидов, а также нитевидные кристаллы и короткие волокна. Существуют различные способы совмещения алюминиевых матриц с дисперсной упрочняющей фазой твердофазное или жидкофазное компактирование порошковьгх смесей, в том числе приготовленных механическим легированием литейные технологии пропитки пористых каркасов из порошков или коротких волокон, или механического замешивания дисперсных наполнителей в металлические расплавы газотермическое напыление композиционных смесей. [c.195]

Композиционными называются материалы, полученные из двух или более компонентов и состоящие из двух или более фаз. Они являются гетерогенными системами и могут быть разделены на три основных класса 1) композиции, состоящие из непрерывной фазы — матрицы — н дисперсной фазы, предсФавляющей собой дискретные частицы (матричные дисперсии) 2) композиции с волокнистым наполнителем 3) композиции, имеющие скелетную или взаимопроникающую структуру двух или более непрерывных фаз. [c.221]

В работах [39, 40] с помощью данных методов решены периодические краевые задачи механики композитов с дисперсными включениями, короткими волокнами и пластинчатыми частицами. В монографии [41] на основе метода конечных элементов развит метод локальных приближений, позволивший определить толщину переходного слоя, окружающего частицу наполнителя. Метод конечных элементов использовался в [1] для определения модулей упругости и анализа распределения напряжений в ортогонально армированных волокнистых композитах. Методы имитационного моделирования на ЭВМ процессов разрушения композиционных материалов на макро— и мик — роструктурном уровнях рассмотрены в [42]. Чрезвычайно [c.20]

А) К дисперсно-упрочненным композиционным материалам на алюминиевой основе. В) К термореа1стивным пластмассам с порошковым наполнителем. [c.151]

По структуре наполнителя композиционные материалы подразделяют на волокнистые (армированы волокнами и нитевидными кристаллами), слоистые (армированы пленками, пластинками, слоистыми наполнителями), дисперсноармированные и дисперсно-упрочненные (с наполнителем в виде тонкодисперсных частиц). [c.174]

Вторичные дисперсные фазы. К ним относятся дисперсные (порошковые) наполнители с размером частиц как меньше 1 мкм (условно отделяющего макрокомпозиционные материалы от микро-композиционных), так и больше 1 мкм. Такими наполнителями обычно служат твердые химически инертные вещества, вводимые в полимеры для улучшения их свойств и/или снижения стоимости. Порошки полимеров, вводимые в другие полимеры, рассматриваются как полимерные смеси. [c.33]

Важнейшим недостатком основных групп магнитотвердых материалов является их высокая твердость и хрупкость. Применение же пластически деформируемых сплавов ограничено их высокой стоимостью. Поэтому очень перспективны для массового применения композиционные магнитотвердые материалы, в которых матрицей служит пластмассовая (магнитопласты) или каучуковая (магнитоэла-сты, магнитная резина) связка, а дисперсной составляющей - дискретные частицы магнитного наполнителя (порошки магнитотвердых ферритов, реже порошки диффузионно-твердеющих сплавов и сплавов кобальта с РЗМ). [c.621]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...