Композиционные материалы — Виды

Зависимость характеристик композиционных материалов от вида и укладки нитевидных кристаллов [c.207]

В приложении II рассмотрены некоторые проблемы, препятствующие внедрению новых материалов. Очень важно иметь в распоряжении определенные композиционные материалы в виде [c.468]

В последнее время для получения композиционных материалов в виде покрытий стали использовать плазменное напыление [5, 6], детонацию [5] и механический способ [7]. Прогрессивным способом получения таких материалов является выделение их из водных сред, при котором предусматривается осаждение композиционных электрохимических покрытий (КЭП) из электролитов с наложением электрического тока или без него. Преимущества этого спосо ба по сравнению с методами порошковой металлургии или высокотемпературного и плазменного напыления заключаются в следующем [c.7]

Испытывали композиционные материалы в виде прутков. Стеклопластики на основе полиэфирной поливиниловой смолы армированы стекловолокном, ориентированным параллельно оси прутка. Поливиниловая смола, представ- [c.371]

Свойства композиции наиболее полно реализуются в деталях и узлах с непрерывным расположением волокон. Целесообразно изготавливать детали из композиционного материала непосредственно в процессе производства композиции. Изготавливать детали и элементы конструкций из полуфабрикатов композиционных материалов в виде прутков, листов, труб, лент и г. п. затруднительно, и в этом случае не реализуются до конца преимущества композиционных материалов по сравнению с обычными. [c.274]

Композиционные материалы. Различные-виды композиционных материалов [13] [c.107]

Используя глину как строительный материал, в нее добавляют измельченную солому. Работая с эпоксидной смолой, полезно до затвердевания ввести наполнитель порощок, волокна, кусочки ткани. Это примеры композитов (композиционных материалов). Новые виды композитов применяются все шире, вытесняя сталь, алюминиевые сплавы и другие традиционные материалы. [c.303]

Фрикционные композиционные материалы представляют собой сложные композиции на медной или железной основе. Коэффициент трения можно повысить добавкой асбеста, карбидов тугоплавких металлов и различных оксидов. Для уменьшения износа в композиции вводят графит или свинец. Фрикционные материалы обычно применяют в виде биметаллических элементов, состоящих из фрикционного слоя, спеченного под давлением с основой (лентой или диском). Коэффициент трения по чугуну для фрикционных материалов на железной основе 0,4—0,6, Они способны выдерживать температуру в зоне трения до 500—600 °С, Применяют фрикционные материалы в тормозных узлах и узлах сцепления (в самолетостроении, автомобилестроении и т, д.). [c.420]

В последние годы получили развитие новые виды техники реактивная авиация, ракетная техника, атомные реакторы и др. Применяемые в них материалы подвергаются действию высоких температур, высоких скоростей нагружения, агрессивных жидких и газообразных сред, радиоактивных, особенно нейтронных, проникающих облучений. Для работы в этих условиях создают новые специальные сплавы и композиционные материалы. [c.111]

Примечания 1. Допускается применять и другие обозначения, поясняя их на чертеже. 2. Графическое обозначение металлов и твердых еплавов применяют в сечениях как общее обозначение материала независимо от вида материалов. 3. Композиционные материалы, содержащие металлы и неметаллические материалы, обозначают как металлы. 4. Графическое обозначение древесины следует применять, когда нет необходимости обозначать направление волокон. [c.461]

Такие тугоплавкие высокомодульные элементы и соединения в виде волокон, обладающие исключительно высокой, приближающейся к теоретической прочности, нашли применение в легких высокопрочных композиционных материалах для новых областей механики. [c.27]

В настоящее время широкое распространение получило создание искусственных структур — композиционных материалов, которые сами являются предметом конструирования, как и та деталь, которая из них образуется. Композиционный материал формируется по особой технологии укладкой высокопрочных нитей в связующее таким образом, чтобы деталь обладала наиболее высокими показателями прочности при малом весе. Создается материал не вообще, а под заданную деталь и под заданный вид служебных нагрузок. [c.13]

Однако тип арматуры и способ ее укладки дают наибольшую информацию об особенностях свойств композиционного материала. Обусловлено это тем, что жесткостные свойства различных видов армирующих волокон (стекло-, угле-, боро) существенно различаются, следовательно, различаются и жесткостные свойства композиционных материалов в направлении арматуры. [c.4]

Композиционные материалы также могут быть подразделены на несколько групп в зависимости от вида применяемой арматуры и связующего. В качестве арматуры для изготовления пространственно-армированных материалов широко применяют обычные и высокомодульные стекловолокна. Для этих же целей используют высокомодульные углеродные волокна, причем преимущественно для изготовления материалов 2—4-й групп, применяемых для создания несущих нагрузку тепловых экранов летательных, космических и глубоководных аппаратов [90, ПО, 122]. Для создания указанных групп пространственно-армированных композиционных материалов могут быть использованы и другие виды высокомодульных волокон, что обусловливается назначением и условиями их работы ]15, 97, 116, 124, 125]. [c.12]

Анализ напряжений. В целях выбора геометрических размеров образца проведен анализ распределения в нем напряжений с учетом рассмотренных схем нагружения. При решении задачи для первой схемы нагружения напряженное состояние принимали плоским (Oj = Туг = т-сг = = 0). Такое допущение не вносит большой погрешности в изменение картины распределения напряжений, так как современные композиционные материалы имеют относительно малую толщину (1—5 мм), а ширина образца в несколько раз превышает его толщину. Схема нагружения образца и расположение системы координат, принятые при решении задачи показаны на рис. 2.10. Краевые условия соответствовали воспрещению перемещений по торцовым граням образца. С учетом принятых допущений выражения для максимального и минимального значений осевого напряжения на торцах образца при х = 0, X = I имеют следующий вид [c.35]

Применение третьей схемы нагружения, как и первых двух, не исключает влияния на показатели прочности формы образца (табл. 2.5). Образцы в виде полосок с накладками на концах (см. рис. 2.1) при нагружении по третьей схеме позволяют получать наиболее высокие значения прочностных характеристик на современных типах композиционных материалов (см. табл.2.5). [c.38]

Кручение пластинок с выемкой по торцовым поверхностям может осуществляться при поперечном сечении ее рабочей части, выполненной в форме круга, кольца и квадрата. Наиболее приемлемым с точки зрения характера распределения касательных напряжений является сечение в виде кольца. Но процесс его изготовления намного сложнее, чем изготовление квадратного сечения. Значительные трудности возникают при обработке боро-, органо-и углепластиков. Кроме того, в местах выемки и сверления по наружным поверхностям наблюдается повреждение структуры материала. Пределы прочности при сдвиге таких образцов для большинства исследованных композиционных материалов оказываются ниже, чем значения, полученные на образцах с рабочей частью в форме квадрата (табл. 2.10). Технология изготовления последних весьма проста, не требует специальных инструментов и приспособлений. Однако размеры поперечного сечения квадрата, как показывают исследования, оказывают заметное влияние на сдвиговую прочность. [c.47]

Структурные элементы. Разнообразие структурных схем армирования и существенные различия в принципах построения армирующего каркаса даже в пределах одного класса композиционных материалов обусловливают трудности разработки расчетных моделей упругих свойств материала. Исследования отечественных и зарубежных авторов но этим материалам содержат, как правило, частичную информацию о технологии их изготовления и некоторых физико-механических свойствах. Расчет упругих характеристик отдельных видов материалов приведен в работах [36, 39—44,79,86,89, 100, 122]. Обобщение некоторых методов расчета изложено в работе [25]. [c.48]

При расчете упругих характеристик волокнистых композиционных материалов выделяется типичный объем. Он состоит из заданного числа волокон, распределенных в матрице (с указанием расстояний и угловых смещений) так, чтобы упаковка армирующих волокон по всему объему материала была идентичной их размещению в типичном объеме. Если определено напряженно-деформированное состояние во всех компонентах, входящих в типичный объем, то эффективными или приведенными упругими характеристиками композиционного материала являются коэффициенты, связывающие усредненные по типичному объему компоненты напряжений и деформаций. В матричной форме эта связь представляется в виде [c.53]

Группа 1 (композиционные ОСМ) на первой ступени классификации подразделена по типу матрицы, так как основные свойства композиционных материалов определяются, как правило, природой матрицы. По аналогичной причине подразделение подгруппы 1.1 (материалы с полимерной матрицей) проведено по типам этого вида матриц. [c.20]

Соединения. Получение прочного соединения часто служит ключом к достижению высокой эффективности и надежности композиций. Последние имеют низкую прочность на смятие и отрыв. В конструкции, рассчитанной на высокие нагрузки, установка металлических прокладок непосредственно в композиции зачастую нецелесообразна. Склейка внахлестку часто не может передать достаточной нагрузки или же требуется чрезмерная величина поверхности склейки (если используется чисто композиционная конструкция). Один из методов передачи нагрузки состоит в том, что между слоями композиции укладываются и вклеиваются металлические прокладки, которые восприпимают сминающие нагрузки, передавая их композиционному материалу в виде срезающих усилий. Часто, однако, эти прокладки чрезмерно утолщают стык и вызывают изгиб слоев материала, чем снижают эффективность стыка (рис. 6). [c.101]

КЛАССИФИКАЦИЯ КОМБИНИРОВАННЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ПО ВИДАМ СОЧЕТАНИЙ И РАСПОЛОЖЕНИК> КОМПОНЕНТОВ [c.54]

Помимо политетрафторэтилена в последнее время стали производить в промышленных масштабах другие термостойкие термопласты, выдерживающие температуру выше 250 °С, такие как по-лисульфоны, полифениленсульфиды и полифенилены. Из этих полимеров получают композиционные материалы в виде слоистых пластиков на основе стеклянных, асбестовых и углеродных тканей. Однако эти материалы еще не получили такого широкого применения, какое им предсказывают в будущем. Особый интерес пред- [c.26]

Высокоскоростная технология изготовления была первым методом, продемонстрированным в работе Шмитца и Меткалфа [25]. С ее помощью была показана выполнимость правила смеси в системе, испытавшей реакцию. Использованные технологические операции будут рассмотрены ниже применительно к системе титан — бор. Композиционные материалы в виде ленты были изготовлены с помош,ью электрического нагрева фольг и волокон в процессе их прохождения между подогретыми валками. Ориентировочно типичные температуры процесса составляли около 1800° F (982° G), а время выдержки при температуре 1—2 с. Измеренная толш ина слоя диборида титана была меньше 500 А и находилась в соответствии с расчетным значением для этой выдержки, вычисленным исходя из параметров реакции, определенных Шмитцем и Меткалфом [25]. Ленты, полученные с помощью данного процесса, содержали 30 об. % борных волокон и обладали свойствами, не отличавшимися от предсказанных. Прочность таких лент равна 140 ООО—145 ООО фунт/кв. дюйм (98,4—101,9 кгс/мм ) при содержании примерно 25 об. % бора в матрице Ti (75А). Последняя имела прочность 75 ООО фунт/кв. дюйм (52,7 кгс/мм ) при деформации, разруша,ющей композиционный материал таким образом было продемонстрировано значительное упрочнение. Модуль упругости составлял 27 X X 10 фунт/кв. дюйм (18 983 кгс/мм ). Эта работа рассмотрена ниже в разделе композиционных материалов типа титан — бор. [c.292]

Внутри каждой in3 перечисленных груип композиционные материалы можно классифицировать различными способами по виду материала компонентов, их размерам, форме, ориентировке, а также по назначению или методу получения. Например, волокнистые материалы по виду матрицы делят на металлические, полимерные и керамические по виду волокон —на материалы, армированные проволокой, стеклянными, борными, углеродными, керамическими и другими волокнами или нитевидными кристаллами по размерам волокон — на материалы с непрерывными или короткими (дискретными) волокнами по ориентировке волокон — на материалы с однонаправленными или ориентированными в двух и более направлениях волокнами. [c.635]

ГОСТы с перспективными требованиями к техническому уровню и качеству продукции должны относиться к стандартам вида Общие технические требования (ГОСТ ОТТ) . В ГОСТах ОТТ первая ступень технического уровня и качества продукц]1и должна соответствовать требованиям основного потребителя (заказчика) вторая — высшему мировому уровню третья должна сама устанавливать высший мировой уровень. Сроки введения в стандарт и выпуска продукции второй и третьей степеней технического уровня и качества устанавливают на основе сроков обновления продукции. При проведении таких работ должны быть исполгзованы мировые достижения в области новых материалов (композиционных материалов, пластмасс, покрытий), а также в области применения лазерных лучей, вибрационной н ультразвуковой технологии и др. [c.40]

Е.Е. Андервуд на основе анализа экспериментальных данных, полученных на металлах, керамике, композиционных материалах и т.п., показал, что Rj есть функция Rl и эта связь имеет вид [c.330]

Полимеры (термопластичные и термореактивные) могут использоваться в качестве антифрикционных материалов как в чистом виде, так и в виде композиционных материалов с различными на1юлнителями. Из полимерных материалов изготовляют зубчатые колеса, шкивы, трущиеся элементы (детали) подшипников, кулачковых механизмов, направляющих, уплотнений, сепараторы шарикоподшипников, шарниры и т.д. [c.27]

В чистом виде полиимиды обладают плохими антифрикционными свойствами (коэффициент трения 0,6-0,7), которые резко улучшаются при введении твердосмазочных наполнителей - коэффициент трения снижается в 5-10 раз. На рис. 1,3 приведены зависимости коэффициента трения и интенсивности изнашивания от контактного давления для композиционных материалов ПАМ15-69 и ПАМ50-69 при температуре 180°С. Коэффициенты трения с увеличением нагрузки снижаются, достигая минимума при давлении 7-8 МПа, затем незначительно увеличиваются. Интенсивность изна1иивания монотонно повышается с увеличением контактного давления, повышение скорости скольжения также вызывает увеличение интенсивности изнашивания. Коэффициент трения материалов на основе полиимидов с увеличением скорости скольжения снижается. [c.32]

Углеродистые и легированные стали раньше других сплавов и композиционных материалов начали широко применять в различных узлах трения машин. Однако для обеспечения высокой износостойкости их подвергают методам термической и химико-термической обработки. Фазовые превра1цения в сталях в твердом состоянии обусловливают возможность осуществления всех видов термической обработки (закалка, отжиг, отпуск). [c.160]

Создание полимерного композиционного материала, обладаюи1его максимал )Ной износостойкостью, возможно путем оптимизации вида и количества вводимых модификаторов. С этой целью проводили оптимизационные исследования влияния количества наполнителей на трибо-технические свойства композиционных материалов на основе ПТФЭ, выполняя факторный эксперимент типа N = 2 и рефессионный анализ результатов эксперимента. Было получено уравнение регрессии для параметра оптимизации У- скорости изнашивания [6] [c.232]

Изложены основы получения конденсированных в вакууме композиционных фольг (пленок) материалов в виде металлов и сплавов с высокими механическими сЬойствами. Рассмотрены структура, механические свойства, особенности деформации и разрушения металлических фолы. Описана методика исследования комплекса механических свойств объектов толщиной 1—100 мкм. Показана возможность применения высокопрочных пленочных материалов в качестве защитных покрытий для повышения износостойкости и усталостной прочности металлических изделий. [c.52]

Перекрестная укладка одинакового числа слоев в двух направлениях образует композиционные материалы с ортотропией в осях, направленных вдоль биссектрис угла между волокнами в соседних слоях. Материалы с переменным углом укладки по толщине одинакового числа слоев в направлениях О, 60 и 120° условно называют материалами звездной укладки (1 1 I). Они являются изотропными в плоскостях, параллельных плоскостям укладки слоев. Трансверсальноизотропными являются и многонаправленные материалы, в которых одинаковое число слоев укладывается в направлениях, я/ц, 2я/л,. .., л, п 3), а также хаотически армированные в одной плоскости короткими волокнами. При использовании в качестве арматуры обычных однослойных тканей получаются композиционные материалы со слоистой структурой (тек-столиты). Возможны различные комбинации структур ткань может быть уложена так, что направления основы во всех слоях совпадают или между направлениями смежных слоев образуется некоторый заданный угол. Кроме того, угол укладки и число слоев по толщине материала могут изменяться. В зависимости от этого можно выделить три основных вида слоистых структур симметричные, антисимметричные и несимметричные. К первому виду относятся материалы, обладающие симметрией физических и геометрических свойств относительно их срединной плоскости, ко второму виду — материалы, обладающие симметрией распределения одинаковых толщин слоев, но угол укладки волокон (слоя) меняется на противоположный на равных расстояниях от срединной плоскости. К несимметричным структурам относятся материалы, не обладающие указанными выше свойствами. [c.5]

В настоящее время накоплен большой опыт по испытанию композиционных материалов. Созданы различные разрушающие [78] и неразрушающие 46] методы определения механических свойств. При корректной постановке эксперимента и иравилышм выборе геометрических размеров образцов разрушающие м неразрушающие методы позволяют получать весьма близкие ио значениям механические характеристики на некоторых тниах анизотропных материалов 46]. Необоснованный выбор схемы нагружения и параметров образца может привести к несопоставимым значениям характеристик, полученных на одних и тех же материалах одними и темн же разрушающими методами 112, 26, 84, 93]. Это объясняется прежде всего тем, что не все разрушающие методы достаточно изучены . многие методы разработаны для изучения свойств изотропных материалов, позже перенесены на исследования пластмасс, а затем распространены на композиционные материалы. Естественно, они не учитывают особенностей структуры и свойств композиционных материалов, что приводит к результатам, которые невозможно повторить, а часто соио-ставнть даже при таких видах нагружения, как испытание на растяжение, сжатие п изгиб. Испытание на сдвиг композиционных материалов изучено мало [78, 119]. [c.26]

Условия моделирования слоев в трех-мерноармированном композиционном материале. В материале с регулярной структурой нетрудно выделить повторяющиеся элементы в виде плоских слоев. Если в каждом слое пренебречь неоднородностью структуры и найти эффективные характеристики как ква-зиоднородного материала, то деформационная модель всего материала представится в виде неоднородного блока, составленного из различных слоев. [c.52]

Согласно этому методу,, частично упорядоченную реальную струк-туру армированного материала заменяют некоторой моделью, состоящей из периодически чередующихся в пространстве компонентов материала. Расчет упругих констант такой модели состоит в решении граничной задачи для многосвязной области. К настоящему времени результаты получены в основном для моделей однонаправленных волокнистых структур, в работе [10] решение представляется в виде ряда по эллиптическим функциям комплексного переменного. Численная реализация с применением ЭВМ позволила уточнить расчетные значения упругих констант композиционных материалов при различной геометрии укладки волокон в поперечном сечении однонаправленного материала. Одновременно выявлено влияние укладки на коэффициент концентрации напряжений в сплошных и полых волокнах. [c.55]

Влияние типа армирующих волокон и схем армирования на формирование свойств. Для изготовления пространственно-армированных углерод-угле-родных композиционных материалов применяют армирующие волокна различных видов (нити, жгуты, стержни и т. д.) с различными физикомеханическими свойствами. Кроме того, армирующие каркасы, имеющие одну и ту же структурную схему, могут быть созданы различными методами (см. с. 168), что оказывает определенное влияние на свойства материала. О влиянии типа волокон на формирование свойств композиционного материала свидетельствуют данные (рис. 6.8), полученные из опытов на изгиб образцов, вырезанных из материала в направлении г [111]. Армирующий каркас был создан прошивкой в направлении 2 пакета, набранного из слоев низкомодульной графитовой ткани. Для прошивки использовали как обычные непропитан-ные углеродные жгуты и нити с различной площадью поперечного сечения, так и предварительно пропитанные и отвержденные (в виде стержней) нити. При изготовлении материалов изменялись только содержание и тип волокон направления z в двух других направлениях параметры армирования сохранялись постоянными. [c.172]

Более подробные сведения о влиянии структуры армирования на формирование упругих свойств материалов содержатся в табл. 6.6. Было исследовано два вида структур [28] — ортогонально-армированная в трех направлениях и с переменной укладкой по толщине. Композиционные материалы были изготовлены методом пропитки каменноугольным пеком и газофазным насыщением (с пироуглеродной матрицей) их исходные данные собраны в табл. 6.7. Всего исследовано четыре типа материалов. Причем первый из них имел два иарианта (А и Б) одинаковой структуры, различие состояло только в характере распределения волокон по направлениям армирования. Материал типа 2 имел ортогональное расположение волокон по трем направлениям и одинаковое их объемное содержание, но его изготовление проходило без повторной графитизации. Структура армирования материала типа 4 отличалась от первых трех тем, что угол укладки волокон в плоскости ху изменялся по толщине, т. е. каждый последующий слой по отношению к предыдущему поворачивался на угол 60°. Пак т таких слоев пронизывался перпендикулярно плоскости ху волокнами направления 2. В качестве арматуры для всех исследованных материалов использовали углеродные волокна. [c.175]

Композиционные материалы 3D с углеродной матрицей имеют некоторые различия и Б разрушении образцов. При всех видах нагружения (исключение составляет изгиб) имеет место мгновенное разрушение образцов. Характер их разрушении х[)упкий. При испытании на растяжение и сжатие до разрушения не отмечалось локального разрушения связующего. [c.186]

Упругие характеристики композиционных материалов с учетом усредненных свойств матрицы рассчитывают по формулам, полученным для слоистых композиционных материалов с соответствующей укладкой волокон (однонаправленной или ортотропной) [25, 88]. Упругие постоянные связующего, входящие в эти формулы, заменяют упругими характеристиками модифицированной матрицы, которые вычисляют по зависимостям (7.2), (7.3), (7.6)—(7.9) в случае хаотического распределения нитевидных кристаллов в одной плоскости, перпендикулярной к направлению волокон. В случае же распределения кристаллов во всем объеме характеристики модифицированной матрицы определяют по зависимостям (3.83), (3.84) при коэффициенте армирования р = рдр. Выражения для упругих характеристик композиционного материала, армированного вискеризо-ванными волокнами в направлении оси 1, согласно зависимостям, приведенным на с. 59, имеют вид [c.205]

Характер разрушения. Композиционные материалы, изготовленные на основе внекеризованпых волокон, при испытании на растяжение, сжатие, изгиб и сдвиг не обнаруживают расслоения, свойственного обычным стекло-, угле- н боропласти-кам. Растяжение образцов из этих материалов не сопровождается акустической эмиссией, характерной дли испытания композиционных материалов, образованных системой двух и трех нитей разрушение образцов при всех указанных видах нагружения происходит мгновенно. Это свидетельствует о том, что несущие способности матрицы, укрепленной нитевидными кристаллами, и волокон исчерпываются одновременно. Для этих материалов характерен хрупкий вид разрушения как при испытаниях их на растяжение, сжатие, так п при изгибе и сдвиге. [c.216]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...