Технология изготовления композитов

Величина т вообще неизвестна, и пути ее экспериментального определения неясны. Во всяком случае она меньше, чем сопротивление композита разрушению при сдвиге. Принимая т = = 2 кгс/мм , о = 240 кгс/мм (ориентировочные оценки для углепластика), получим при d = 10 мкм, Zo = 0,3 мм. При разрыве композита поверхность разрыва напоминает щетку, из разлома матрицы, как щетинки, торчат кончики оборванных волокон. Средняя длина этих вытянутых кончиков равна неэффективной длине волокна. Результаты таких измерений показывают, что величина неэффективной длины в сильной степени зависит от технологии изготовления композита, определяющей величину т в формуле (20.5.5), для композитов углерод — эпоксидная смола величина 1а может достигать 0,5—1 мм. При этой длине большая дисперсия прочности волокон приводит к снижению прочности пучка за счет коэффициента реализации к, определяемого формулой (20.4.4), который не перекрывается увеличением средней прочности вследствие масштабного эффекта. [c.699]

Армированные композиты с металлической матрицей часто разрабатываются следующим образом сначала изготовляется новый композит, а затем испытывается образец полученного материала. Однако такой способ бывает чреват разочарованием, поскольку получаемые свойства редко соответствуют предсказанным теоретически. Затем появляются трудности, связанные с необходимостью оптимизации большого числа параметров технологии изготовления композитов. Именно в связи с этим представляется важным описанный в данной главе способ оценки совместимости отдельных волокон и усов, так как в этом случае роль всех важных факторов для любой заданной системы композита можно оценить непосредственно. На примерах композитов с никелевой матрицей, упрочненных усами сапфира, нитрида кремния и углеродными волокнами, показано, что оптимизация температур и выдержек может быть достигнута при условии контроля за содержанием примесей. Эти принципы будут положены в основу оценки и выбора технологического процесса, который обеспечит получение композитов с оптимальной совместимостью упрочнителя и матрицы для каждой системы. Эта технология, возможно, будет сложнее (и дороже) тех, которые обычно применяются, но если бы удалось существенно понизить склонность упрочнителя к разрушению и дроблению, то это могло бы стать важным достижением. Сюда же относятся некоторые интересные возмол ности улучшения связи в композите путем стимулирования роста боко- [c.427]

Технология изготовления композитов, влияние иа свойства 16, 17, 167, 168, 175—178 [c.435]

Типы полимерного связующего, наполнителя или упрочнителя, их распределение и ориентация играют очень большую роль в получении требуемых эксплуатационных свойств композита. Существенное влияние на прочность композитов оказывают температура эксплуатации, а также технология изготовления композита и методы введения силанов. [c.143]

Цель этой главы состоит в обсуждении известных данных по прочностным свойствам хрупких композитов с дисперсными частицами и в демонстрации возможных путей оптимизации их прочности. Для этого были использованы основные представления механики разрушения, связывающие прочность с тремя определяющими ее факторами, т. е. с энергией разрушения, модулем упругости и размером трещины. В следующих разделах сначала будет установ.ле-на зависимость действительной прочности материала от трех указанных факторов. Затем будет рассмотрено влияние дисперсии второй фазы на каждый из этих факторов. Из этого станет очевидной важность пяти параметров, зависящих от выбора двух фаз и технологии изготовления композитов. Наконец, будут рассмотрены и обсуждены прочностные свойства различных полимерных и керамических композитных систем в зависимости от трех определяющих факторов и пяти основных параметров композитов. [c.14]

Применяется следующая технология изготовления композита. Алюминиевый лист укладывают на плиту заданной формы. Затем производят послойную укладку препрегов с учетом ориентации волокон и направления прокатки листа. [c.877]

Большой разброс объясняется не только несовершенством технологии изготовления композитов и изменчивостью свойств компонентов, но и рядом специфических особенностей испытания [c.15]

Специалисты по технологии производства композитов с алюминиевой матрицей придерживаются общей точки зрения относительно оптимальных условий изготовления композита. Если поддерживать, постоянство двух из трех параметров технологического процесса— температуры, давления и продолжительности обработки, то с ростом значения третьего параметра прочность при растяжении вначале растет, затем проходит через максимум и потом снижается. Эти данные согласуются с моделью, предполагающей, чтО на поверхности раздела имеется окисная пленка. Рост прочности при растяжении объясняют уменьшением пористости и улучшением окисной связи между матрицей и волокнами. Снижение прочности при растяжении с увеличением давления, температуры или продолжительности процесса происходит из-за общего разрушения окисной связи и излишнего развития реакции. Оптимальное значение параметров отвечает равновесию между завершением процесса образования связи и началом развития локальной реакции на участках разрушения пленки. При повышенной температуре или продолжительности процесса прессования разрушение пленки может происходить по механизму сфероидизации, а при повышенном давлении — механическим путем вследствие сдвига. Однако наличие оптимальных значений параметров процесса приводит к заметным изменениям состава и строения поверхности раздела. Эти изменения имеют место как в пределах одного образца композита, так и от одной партии горячепрессованного композита к другой, поскольку трудно тщательно контролировать состояние поверхности компонентов, технологические циклы и все остальные параметры, определяющие характеристики поверхности раздела. [c.170]

Как только станут доступны воспроизводимые образцы композитов, основное внимание следует уделить влиянию условий эксплуатации материала на сплошность поверхности раздела и механические свойства, зависящие от состояния поверхности раздела. Подобно тому как это было при разработке композитов А1 — В, такие исследования очень важны для установления точных параметров технологии изготовления материала, с тем чтобы получить именно то особое состояние поверхности раздела, которое необходимо для конкретных условий применения материала. Если композит предназначается, например, для лопаток газовых турбин, то конструктор должен установить реальные требования к этим анизотропным материалам с ограниченной пластичностью таким образом, чтобы применительно к условиям использования можно было эффективно воздействовать на свойства, зависящие от со стояния поверхности раздела, например, на поперечную прочность В данной главе показано, что в настоящее время известны основ ные принципы, с помощью которых может быть изменена струк тура поверхности раздела в металлах, армированных окислами Однако из-за отсутствия образцов с воспроизводимыми характе ристиками влияние изменения состава и структуры поверхности раздела на механические свойства композитов практически не изучено. [c.351]

В целях решения многомерной задачи (или со сложным видом смешанного разрушения) для композитов здесь мы предложим другую интерпретацию. Эта интерпретация основана на знании соответствующей прочности материала, содержащего случайно распределенные микроскопические трещины (т. е. трещины, которые на порядок меньше макроскопической), плотность которых типична для технологии изготовления материала. Знание прочности соответствует определению тензоров разрушения Рц,. . . [c.230]

Ниже приведены основные технологии изготовления заготовок автоэлектронных катодов из композитов углерод—металл. [c.56]

Совершенствование методов анализа позволяет заметно уточнить решения задач, полученные с использованием простейших моделей материала. Вместе с тем было установлено, что удовлетворительного соответствия данным экспериментов в ряде случаев достигнуть не удается, а разброс последних часто перекрывает результаты уточнения . По-видимому, дело в том, что многие особенности реальных композитов пока не учитываются в существующих методах анализа. Геометрические параметры структуры композита — местоположение ( упаковка ) армирующих волокон, форма и характерные размеры их сечений — случайные параметры. В ряде случаев волокна искривлены вследствие несовершенства технологии изготовления материала. На границе раздела связующего и армирующего материалов, как правило, протекают сложные физико-химические процессы, в результате которых происходит изменение характеристик компонентов вследствие их взаимодействия, образование трещин и отслоений на границе раздела и т. д. [c.14]

Вместе с тем во все варианты технологии изготовления и переработки композитов все активнее внедряется автоматизация, а прогнозирование конечных результатов и поиск оптимальных вариантов их достижения становятся возможными благодаря компьютеризации процессов. [c.17]

Изготовление гофрированных и плоских полупрозрачных листов — это самое старое непрерывное промышленное производство композиционных материалов. Однако машины с микропроцессорным управлением, предназначенные для непрерывной облицовки фанеры и других заполнителей композиционным материалом, получения конструкционных и покрытых металлом листов, трехмерных армированных изоляционных панелей, прямых и изогнутых конструкций с переменным поперечным сечением и меняющимися объемными пропорциями, уже внедряются в промышленность или разрабатываются, по мере того как непрерывная технология производства композитов идет в ногу с нуждами промышленности. [c.249]

Полуавтоматические методы послойной укладки применимы почти к любому уровню технологии не полностью автоматизированных лентоукладочных машин. Один из таких полуавтоматических методов изготовления композитов на основе тканых полотен шириной более 460 мм заключается в намотке ленты на большую трубу из полиэтилентерефталата Майлар , после чего из этой ткани по шаблону нарезаются слои Майлара или других материалов. [c.262]

Эмпирические модели композита. В этом классе реализуется верхний предельный уровень структурного элемента — собственно композит. К рассматриваемому классу отнесем, во-первых, все случаи моделирования физико-механических характеристик композиционного материала по результатам соответствующих испытаний его образцов (фрагментов). Моделирование свойств конструкционного материала в подобных случаях всегда сводится к отождествлению характеристик его образцов с характеристиками материала готового изделия. При этом должны учитываться геометрический и масштабный факторы, а в случае композита, кроме того, факторы, обусловленные технологией изготовления [c.15]

Таким образом, рассматриваемые далее регулярные трехмерные структуры армирования с переменными значениями углов укладки арматуры ф и г 3п следует связывать в первую очередь с композитами невысокой интенсивности армирования (р< <0,2—0,3). Искривлениями волокон таких композитов, обусловленными технологией изготовления, в первом приближении можно, по-видимому, пренебречь, ограничивая число направлений армирования (т. е. типов ИСЭ) композита числом прямолинейных участков арматуры, различающихся парами (ф , 1)) ) (рис. 1.7). [c.52]

При стохастическом подходе все параметры конструкции или часть их моделируются случайными величинами. Для конструкций из композитов это позволяет наиболее полно учесть в модели оптимизации особенности технологии изготовления конструкции. Известное объективное несовершенство любого технологического процесса и, следовательно, принципиальная невозможность создания материалов и конструкций с идеальными (строго заданными) свойствами проявляются в случайных отклонениях характеристик изделий от некоторых средних значений. С позиций моделирования проектной ситуации важным представляется то, что эти отклонения, как правило, подчиняются некоторым статистически устойчивым законам распределения, которые обладают достаточно строго определенными средними, дисперсией и другими характеристиками. Это позволяет строить строгие математические модели стохастических проектных ситуаций и создавать достаточно эффективные алгоритмы их численной реализации. [c.212]

Композиционные материалы (КМ) — это гетерофазные системы, состоящие из двух или более компонентов, в которых сохраняются индивидуальные свойства каждого компонента. Композиционные конструкционные материалы по совокупности различных свойств выгодно отличаются от металлических конструкционных материалов, что позволяет совершенствовать существующие конструкции, а также открывать новые пути в области конструирования и технологии изготовления изделий самого различного назначения. Тот факт, что необходимые функциональные свойства этих материалов формируются в процессе изготовления конкретной конструкции, во много раз увеличивает их перспективность за счет варьирования состава и структуры композитов. [c.113]

Хотя исследования армированных окислами металлов, связанные с проблемой упрочнения металлов керамическими волокнами, начаты давно, технология получения материалов этого класса разработана очень слабо. Такие высокопрочные тугоплавкие материалы с высоким модулем предполагается использовать для работы при высоких температурах, например, для горячих деталей газотурбинного двигателя. Требование высокотемпературной стабильности материала в таких условиях сильно осложняет проблему изготовления этих композитов по сравнению с композитами, предназначенными для работы при более низких температурах, например А1 — В. Большое внимание, которое сейчас уделяется поверхностям раздела в этих материалах, связано с вопросами совместимости составляющих именно в процессе изготовления материала, когда вопросы взаимодействия наиболее актуальны. В равной степени важно, чтобы сплошность поверхности раздела сохранялась в процессе эксплуатации материала, особенно при температурах ниже температуры его изготовления. Этот вопрос лишь недавно был подробно изучен для металлов, армированных непрерывными волокнами сапфира. [c.350]

Необычная ситуация возникла перед конструкторами и технологами в связи с широким внедрением композиционных материалов практически во все отрасли машиностроения при создании новых конструкций разработчик должен начинать сюе творчество с проектирования композита. Это требует не только обоснованного выбора исходных материалов — армирующих волокон, связующих, наполнителей, но и оптимизированных по конечному результату структуры композита, технологии его изготовления и переработки в готовое изделие. [c.16]

Возможности реализации конструкторских разработок от выбора исходных материалов до проектирования и создания готовых изделий, которые предоставляют композиты, открывают широчайшие возможности для развития различных отраслей техники и технологии. Их применение в машинах, оборудовании, сооружениях позволяет снизить массу конструкций в 1,3—1,5 раза, материалоемкость в 1,6—3,5 раза, энергоемкость производства в 8—10 раз и трудоемкость изготовления в 1,5—3 раза. Использование композитов позволяет резко уменьшить потерн от коррозии, а также в 1,5—3 раза увеличить ресурс техники. Весьма существенным преимуществом композитов при их применении в транспортной технике является возможность снижения расхода топлива. — Прим. ред. пер. [c.485]

Основным фактором, обусловливающим неоднородность структуры рассматриваемого вида композитов, являются процессы консолидации в том или ином виде, присутствующие в технологии их изготовления. Как было показано в гл. 3, на всем протяжении консолидации, начиная от исходных начальных состояний и до конечных критических плотностей, структура дисперсной системы является фрактальной. Вместе с тем необходимо еще раз подчеркнуть, что при рассмотрении конкретного материала, который соответствует какому-то одному избранному состоянию дисперсной системы, характеризующее данное состояние, конкретное значение фрактальной размерности структуры необходимо определить. Для этих целей может быть использован один из рассматривавшихся выше методов. [c.191]

Другой возможный механизм разрушения композита состоит в следующем. При существующей технологии изготовления волокнистых композитов нельзя быть уверенным в том, что волокна распределятся в матрице равномерно. Всегда возможны образования, подобные показанным схематически на рис. 20.6.3. Несколько волокон оказываются плотно сомкнутыми между собою, образуя цепочку длиной с. Если разорвется одно В1элокно [c.701]

Способ изготовления композита заметно влияет на характеристики поверхности раздела. Композиты алюминий — бор, полученные путем пропитки расплавленным алюминием, принадлежат к третьему классу им присущи неравномерная коррозия волокна и неравномерный рост борида алюминия (рис. 6). Напротив, в композитах, изготовленных по оптимальной технологии диффузионной сварки, не происходит реакции на поверхности раздела на рис. 7 виден лишь один случайный кристалл борида. Для выяснения причин этого различия следует рассмотреть механизм диффузионной сварки. Такое рассмотрение послужит поводом для более общего анализа влияния технологии изготовления- 1 омиозита на характеристики поверхности раздела. [c.30]

Механическая связь реализуется в отсутствие какого бы то ни было химического механизма — даже сил Ван-дер-Ваальса — и сводится к механическому сцеплению. Однако отсутствие химической связи существенно снижает прочность композита при поперечном нагружении поэтому в технологии изготовления компози тов механическую связь не считают полезной. Связь путем смачивания и растворения имеет место в композитах, где упрочнитель, не являющийся окислом, смачивается или растворяется матрицей, но не образует с ней соединений. Окисная связь может возникать при смачивании, а также при образовании промежуточных соединений на поверхности раздела. Как правило, металлы, окислы которых обладают малой свободной энергией образования, слабо связываются с окисью алюминия. Однако следы кислорода иль активных элементов усиливают эту связь путем образования промежуточных зон в обоих случаях связь относится к окисному типу. Кроме того, согласно общей классификации, к окисному типу относится связь между окисными пленками матрицы и волокна. [c.35]

Интенсивные исследовательские работы по упрочнению усами-сапфира никелевых сплавов тем не менее не позволили разработать технологию производства композита с нужными свойствами (Ноуан [37]). Много осложнений возникло в связи с неоднородностью усов по размеру и качеству. Однако основное препятствие для дальнейших разработок составили большие трудности в изготовлении воспроизводимых испытательных образцов путем пропитки расплавом или гальванического осаждения с последующим горячим прессованием (ЕР/РВ). При исследовании процессов пропитки расплавом обнаружилась необходимость применения покрытий для облегчения смачивания. Однако не было найдено покрытий, устойчивых в контакте с жидким металлом при температурах пропитки (- 1720 К). Условия смачивания были труднодостижимы, и в большинстве случаев испытания на растяжение не были проведены в связи с большой пористостью образцов. [c.345]

Повышение воспроизводимости свойств промышленных композитов. Отдельные образцы композитов могут обладать прочностью и модулем упругости, которые по величине близки к теоретическим значениям этих характеристик для компонентов композита. Вместе с тем свойства серийно из1Готовлевных композитов меняются в столь щироких пределах, что для обеспечения надежности производства должен быть предуомотрен необходимый запас свойств композитов. Для повышения воспроизводимости свойств композитов необходимы тщательный контроль процесса модификации поверхности раздела и совершенствование технологии изготовления. [c.10]

В данной главе дается обзор работ по технологии изготовления термореактивных композитов порошковый наполнитель — силановый аппрет —полимерная матрица, подробно анализируются наиболее важные результаты исследований в области термопластичных и эластомерных композитов с порошковыми наполнителями. Целью обзора является детальное рассмотрение возможностей практического усовершенствования композитов с помощью силанов. [c.142]

Феноменологический подход имеет ряд серьезных недостатков. В первую очередь для однонаправленных композитов это необходимость повторения всех экспериментов по определению компонент тензоров поверхности прочности при любом изменении характеристик волокна и матрицы, объемной доли компонентов, технологии изготовления материала и т. д. Экспериментальное определение нужного набора констант прочности однонаправленного материала, как правило, является весьма трудоемкой технической задачей. [c.38]

Наше время характеризуется коренной перестройкой отношений между человеком и материалами. Экономические последствия этого процесса, вероятно, будут очень глубокими. Разработка новых материалов, создание сложных композитов, наряду с достижениями в технологии изготовления деталей, будет играть ключев то роль в развитии ведущих отраслей науки и техники буду щего. [c.4]

Существуют композиты псевдопервого класса. Это системы, состоящие из кинетически совместимых компонентов, в которых принципиально возможно образование новых соединений на поверхности раздела, Однако оптимальная технология позволяет избежать их образования в ходе изготовления композита, эксплуатация которого осуществляется при достаточно низких температурах, исключающих возможность протекания химических реакций. Например, композит А1 -В, по-тучен-ный методом пропитки борных волокон расплавленным аитюминием, относится к третьему классу, так как при повышенных температурах на фанице раздела волокно - матрица может образоваться слой борида алюминия. Однако тот же композит, полученный по оптимальной технологии диффузионной сварки, следует отнести к композитам псевдопервого класса, поскольку реакция образования борида не успевает пройти. [c.71]

С позиций теории и практики проектирования несущих конструкций армированные полимерные композиты обладают весьма важной особенностью, которая заключается в возможности варьирования их механических свойств в широких пределах за счет изменения состава, концентрации и взаимного расположения армирующих элементов. Практическое использование этой особенности армированных композитов, реализуемое в процессе оптимального проектирования, позволяет получать конструкции, в которых эффективно учитываются не только их назначение, условия эксплуатации, но и технология изготовления. Эта принципиаль- [c.8]

ПОЛНОГО разрыва). обусловленного механическим воздействием (напряжднйем, деформацией или работой). Таким образом, -т сТпГэкспериментально измеряемые параметры материала, определяющие математическую модель, отражают интересующие нас нарушения сплошности среды, то критерий разрушения можно применять для описания явлений течения или разрыва безотносительно к виду нарушений сплошности. Обсуждаемые здесь критерии разрушения можно использовать при разработке новых композиционных материалов и в различных технических приложениях. При разработке нового композита можно варьировать взаимное расположение матрицы и армирующих элементов для улучшения тех или иных свойств материала. Если эти свойства связаны с прочностью материала, то феноменологический критерий разрушения осуществляет обратную связь с изменениями геометрии композита, определяет технологию его изготовления и обеспечивает прочность, необходимую для рациональных проектных решений. [c.404]

Силановые аппреты вводят в состав многих промышленных композитов на основе эпоксидной смолы, наполненных природным кварцевым песком. Такая технология используется, например, для закрепления песка в нефтяных скважинах, изготовления бесшовных полов, ремонта шоссейных дорог. Обработка песка силаном чрезвычайно благотворно влияет на сохранение эпоксидными композитами физических свойств в условиях высокой влажности и при выдержке в воде. [c.152]

Благодаря разработкам в области технологии литья улучшены служебные свойст ва изделий из суперсплавов, расширены возможности придания изделиям требуемой формы, открыты пути для использования новых сплавов. К числу новых разработок в области литейного процесса относятся технологии производства изделий монокристаллических и с мелкозернистой равноосной структурой, эвтектических композитов in situ, сдвоенных отливок. К последнему процессу обращаются в том случае, когда предстоит изготовить сборку из двух или большего числа литейных деталей (сЛычно из сплавов различного состава), находящихся в тесной механической или металлургической связи. Особенно интересен процесс изготовления турбинных дисков и сопел. Присоединение отливок [c.192]

Исследования структуры и свойств мартенситно-стареющих сталей (гл. 6) проводили с целью разработки оптимальных режимов термообработки композитных конструкций, обеспечивающих повышение прочности изделий. Это имеет важное практическое значение при создании конструкций, работающих в агрессивных средах, при высоких давлениях и теплообмене. Исследования характеристик трещино-стойкости волокнистого бороалюминиевого композита (гл. 8) были предопределены необходимостью оценки несущей способности элементов ферменных конструкций космических аппаратов с учетом влияния технологических и эксплуатационных дефектов. Интенсивное развитие нанотехнологий, использующих новый класс материалов — ультрадисперсные порошки химических соединений, привело к резкому увеличению числа работ по их практическому применению для повышения качества металлоизделий. Результаты 20-летних исследований в этом направлении представлены в гл. 9. Широкие перспективы использования керамических материалов, в частности конструкционной керамики на основе оксида алюминия, а также проведенные исследования обозначили ряд проблем при изготовлении изделий — недостаточная эксплуатационная надежность, хрупкость, сложность формирования бездефектной структуры. Отсюда возникли задачи исследования трещиностойкости керамики в связи с влиянием структуры, свойств и технологии ее получения (гл. 10). [c.9]

Модели, изготовленные по эскизным проектам при разработке кузова автомобиля, могут быть использованы для изготовления простых и недорогих форм для опытных образцов деталей по технологии ручной выкладки с применением зажимов и с использованием техники спекания. С учетом незначительной разницы в физико-механических свойствах деталей опытных образцов и деталей, изготовляемых при высоком давлении прессования, в серийном производстве из опытных образцов деталей можно изготовить кузов, раму (основание кузова) или кабину для проведения статических или динамических испытаний. Решение о продолжении испытаний с промышленной оснасткой может быть принято после испытаний опытных образцов. Опыт показывает, что высокой степени уверенности в разработке можно ожидать в том случае, если опытный образец прошел все требуемые испытания. Ответственное применение, например в дорожных колесах, требует формования испытуемых деталей в стальной оснастке, для того чтобы оценить преимущества оптимальной разработки из комбинации композитов ХМСи НМС по сравнению [c.505]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...