Адгезия композиционных материалов

Адгезия композиционных материалов [c.93]

Важным преимуществом композиционного материала является его высокая прочность на единицу массы. При этом по своим прочностным и тепловым качествам многие композиционные материалы превосходят любой из своих компонентов или резко отличаются от него. Необходимо иметь в виду, однако, что наряду со многими технически важными преимуществами композиционные материалы обладают и существенным недостатком, который связан с тем, что физико-механические и химические свойства компонентов композита зачастую оказываются совершенно несогласованными, а это иногда приводит к специфическим видам разрушения (расслоение, местные разрывы, нарушение адгезии и т. п.). При создании математической теории эти особенности порождают большие трудности, которые остаются еще в значительной мере непреодоленными. [c.5]

Настоящая книга является одним из 8 томов энциклопедического издания Композиционные материалы . В ней рассматриваются Практически все аспекты исследования внутренних поверхностей раздела в полимерных композитах, армированных традиционными стекловолокнами, а также борными и углеродными волокнами. Читатель найдет в книге описание современных методов исследования поверхностей раздела, анализ основных теорий аппретирования и адгезии полимерных матриц к упрочнителям. Впервые опубликованы сведения о химии поверхности высокомодульных и высокопрочных волокон бора и углерода и химии поверхности раздела в армированных ми композитах. [c.4]

С точки зрения получения композиционных материалов важной особенностью нанесения покрытий газотермическим напылением является то, что покрытия можно наносить без существенного повышения температуры изделия и других процессов физикохимического взаимодействия покрытия с покрываемой поверхностью, Прочность сцепления покрытия с основой определяется тремя видами связи механическим сцеплением частиц металла (в случае металлизации) с шероховатой поверхностью, силами адгезии и химическим взаимодействием и микросваркой в очень тонком поверхностном слое основы, [c.168]

В отнощении композиционных материалов метод можно эффективно использовать при контроле жесткости конструкции, интегральной оценке степени адгезии и дефектном состоянии клеевых соединений в двух- и трехслойных конструкциях, поскольку [c.87]

Более технологичны композиционные материалы с рублеными волокнами, длина которых составляет 10 мкм — 10 мм. Однако по сравнению со слоистыми пластиками их износостойкость ниже. С увеличением содержания антифрикционного наполнителя интенсивность изнашивания сначала снижается, а затем возрастает вследствие уменьшения прочности композиционного материала. При увеличении хрупкости связующего, уменьшения адгезии к нему наполнителя, а также при наличии дополнительно жидкого смазочного материала экстремум интенсивности изнашивания сдвигается в сторону меньшего содержания наполнителя. [c.59]

Природа адгезии на поверхности раздела композиционных материалов определяется тремя типами связей химической, электрической, механической. [c.93]

Волокнистые композиционные материалы. В волокнистых композиционных материалах упрочнителем служат углеродные, борные, синтетические, стеклянные и др. волокна, нитевидные кристаллы тугоплавких соединений (карбида кремния, оксида алюминия и др.) или металлическая проволока (стальная, вольфрамовая и др.). Свойства материала зависят от состава компонентов, количественного соотношения и прочности связи между ними. Для металлических композиционных материалов прочная связь между волокном и матрицей достигается благодаря их взаимодействию. Связь между компонентами в композиционных материалах на неметаллической основе осуществляется с помощью адгезии. Повышение адгезии волокон к матрице достигается их поверхностной обработкой. Производится осаждение нитевидных кристаллов на поверхность волокон. При этом получаются [c.263]

Усталостные свойства соединений адгезионного типа приведены на рис. 22.17 и 22.18 [6]. Графики построены для соединений алюминиевых пластин (сплав 2024-ТЗ). Аналогично могут быть получены данные для композиционных материалов. Усталостные кривые для образцов адгезионных соединений стеклопластиков с эпоксидным связующим, выполненных простым нахлестом, лежат между усталостной кривой для исходного металла и усталостной кривой образца металла с отверстием (аналогично тем, которые используются для заклепочных соединений). Усталостные свойства соединений борно- и углеродно-эпоксидных композиционных материалов (адгезив также эпоксидный) существенно выше, чем аналогичные для металлов. На рис. 22.19 [6] приведены усталостные кривые для адгезионных соединений по сравнению с заклепочными для материалов на основе алюминиевых сплавов 2024 и 2025. [c.401]

Отсутствие адгезии между фазами. Если в композиционном материале между двумя фазами отсутствует адгезия, то при ут>Ур и отсутствии в пограничном слое остаточных деформаций сжатия матрица при нагревании будет расширяться независимо от частиц наполнителя. В этом случае Y = Vm и не зависит от состава композиционного материала. На рис. 6.6 этому случаю соответствует отрезок прямой АВ. Этот отрезок, который можно принять за базовую линию при сравнении теплового расширения композиционных материалов, заканчивается в точке, соответствующей объемной доле наполнителя, при которой полимер перестает быть непрерывной фазой. [c.255]

Из имеющихся в настоящее время примеров применения локальных методов исследования поверхностей к решению прикладных задач рассмотрим касающиеся только следующих областей сегрегации примесей на поверхности, границах зерен, межфазных границах коррозии (включая межкристаллитную) и окисления. Имеются работы по контролю поверхностей раздела в композиционных материалах [7], идентификации атомных структур и выделяющихся на поверхности фаз [5], поверхностной диффузии и поверхностных реакций, адгезии и износа. Много работ посвящено исследованию поверхности катализаторов в связи с Их активностью [6] и материалам полупроводниковой техники [8]. Все результаты, приведенные ниже, получены методом ОЭС, иногда в сочетании с другими методами. [c.158]

С точки зрения механики композиционных материалов величина прочности связи (т. е. степень взаимодействия элементов композиционного материала) определяет условия перераспределения напряжений между волокнами при нагружении материала и, следовательно, величину прочности при межслойном сдвиге с точки зрения теории процесса формирования композиции прочность связи может быть оценена через адгезионные свойства, точнее через величину работы адгезии (работу, отнесенную к единице поверхности разрушаемого контактного соединения). В общем виде работа адгезии может быть вычислена по следующей формуле [c.360]

С повышением температуры прочностные и упругие свойства полимерных матриц и адгезия их к волокну постепенно снижаются вплоть до температуры стеклования, в результате чего понижается несущая способность композиционных материалов, особенно при сжатии и сдвиге, увеличиваются ползучесть и нелинейность диаграмм напряжения. Для изделий, длительно работающих при температуре выше 200 С, эпоксидные связующие заменяют более термостойкими, в основном полиимидными. [c.586]

Относительная сложность получения высокого качества поверхности. Вследствие невысоких порой прочностных характеристик полимерных композиционных материалов (особенно при повышенных температурах), а также из-за их слоистой структуры и в ряде случаев низкой адгезионной связи наполнителя со связующим их обработку следует производить острозаточенным инструментом. При больших затуплениях инструмента из-за низкой адгезии связующего с армирую- [c.18]

Композиты. Композиционные материалы (композиты) состоят из химически разнородных компонентов, нерастворимых друг в друге и связанных между собой в результате адгезии. Основой композитов является пластическая матрица, которая связывает наполнители, определяет форму изделия, его монолитность, теплофизические, электро- и радиотехнические свойства, герметичность, химическую стойкость, а также распределение напряжений между наполнителями. [c.174]

Уравнение (3.43) можно использовать также для определения значения или 7i 2 по экспериментально замеряемой величине г. Следует подчеркнуть, что величина межфазной поверхностной энергии для большинства композиционных пар значительно меньше энергии адгезии и энергии разрушения (аналогично однородным материалам). [c.55]

Физико-механические свойства износостойких покрытий, отличаюш,иеся в широком диапазоне (табл. 7.33), не дают оснований для отбора наилучших покрытий только по этим параметрам. Такое возможно для однослойных покрытий. Композиционные двойные, тройные и большие системы строятся по особым принципам, где важное значение могут иметь слои соединений с низкими физико-механическими свойствами. Для пояснения рассмотрим идеализированную схему композиционного покрытия. Контактирующий с обрабатываемым материалом наружный слой первый должен препятствовать адгезии и диффузии, образованию окисных пленок, сопротивляться термическим превращениям и хрупкому усталостному разрушению. Последний слой обеспечивает связь покрытия с инструментальным материалом, для чего от них требуется идентичность кристаллохимического строения (близкие параметры решетки и особенности кристаллов, максимальная разность атомных размеров не должна превышать 15 %), невозможность образования хрупких фаз при температуре резания, близость коэффициентов линейного расширения при пагреве, теплопроводности, других физико-химических свойств (модулей упругости и сдвига, коэффициентов Пуассона). Третий слой осуществляет барьерные функции между первым и последним слоями, повышая термодинамическую устойчивость покрытия, изменяя его теплопроводность и т.д. Три основных слоя связываются с помощью двух промежуточных слоев. [c.164]

Работы в области механики разрушения, такие как работа [8], дают дополнительную информацию относительно связи между микроструктурными разрушениями в слое (расслоение, нарушение адгезии, образование трещин в связующем и т. д.) и макроэффектами, наблюдаемыми при разрушении" материала. Таким образом, математическое построение более точных теорий, как и исследование механики разрушения композиционных материалов, составляют еще одну проблему, нуждающуюся в дальнейшем исследовании. [c.105]

В разделах, посвященных физико-механическим свойствам твердых тел и пленок, дано целостное изложение теории деформационных и прочностных свойств не только кристаллических и поли-кристаллических тел, но и стекол, полимеров и композиционных материалов, получивших широкое применение в РЭА и ЭВА. В них освещена также физика процессов образования тонких пленок, природа адгезии, физика процессов, контролирующих механическую стабильность и надежность пленок и адгезионных соединений. Вообще все разделы книги построены по схеме физическая природа тех или иных свойств твердых тел — физические принципы работы яриборов, использующих эти свойства, — области применения и [c.3]

Для ремонта узлов трения применяют композиции на базе эпоксидных смол. Анализируя данные табл. 29, можно оценить влияние различных наполнителей на антифрикционные характеристики этих композиций. Приведенные данные получены на машине МИ-1м по схеме вал—частичный вкладыш при удельных нагрузках 2,5, 5,0 и 7,5 МПа, скорости скольжения 1 м/с и смазке (индустриальным И-20). Для сравнения даны характеристики основных антифрикционных материалов, полученные в аналогичных условиях. Коэффициент трения композиционных материалов несколько выше коэффициента трения других антифрикционных материалов. Исключение составляют композиции эпоксидных смол с баббитом, солидолом и полиэтиленом. Наилучшую износостойкость имеют композиционные материалы с оловянным и баббитовым наполнителями.Высокой износостойкостью обладает композиционный материал с мелкодисперсным капроном. Износ валов, работающих в паре с композиционны.ми материалами, ниже, чем с ненаполнен-ными (исключение составляет материал с древесными опилками). Наполнение фторопластом приводит к уменьшению адгезии эпоксидной композиции к металлу. Высокие эксплуатационные характеристики имеет композиционный материал, содержащий 40% ЭД-6, 20% порошка фторопласт-4, 30% капрона марки Б, 10% полиэтилена высокого давления. [c.31]

Технология изготовления композиционных материалов. При изготовлении композиционных материалов вида Е с использованием порошксобраг ных или мелконарубленных волокнистых наполнителей процесс смешивания фторопласта с наполнителями усложняется вследствие инертности фторопласта и слабой его адгезии с частицами наполнителя. В то же время износостойкость композиционного материала значительно зависит от тщательности смешивания и равномерности распределения частиц наполнителя. Исходным материалом, как правило, служит суспензия фторопласта в воде с размером частиц 0,05—0,5 мкм, в которую для обеспечения агрегатной устойчивости частиц добавляют поверхностно-активные вещества. Смешивание суспензии фторопласта и наполнителя происходит в шаровых или вибромельницах, а также в смесителях типа коллоидной мельницы в среде этилового спирта. Наилучшие результаты получены в результате смешивания при низких температурах. [c.42]

Вместе с тем адгезия или схватывание при контактировании материалов может быть полезной, являясь основой технологических процессов их соединения в твердом состоянии (получение биметаллов, различные процессы твердофазной сварки) и обеспечивая прочное соединение компопептов композиционных материалов. [c.3]

Адгезия — сцепление (прилипание) приведенных в контакт разнородных физических тел (фаз). Адгезия возникает между твердыми, твердыми и жидкими, а также между твердыми и газообразными телами. Одна из важнейших характеристик адгезии — адгезионная прочность, характеризующая удельное усилие разрушения адгезионного контакта и используемая в технике для оценки свойств клеев, лакокрасочных покрытий и других, поверхностных изделий. Адгезия оказывает решающее влияние на механические свойства композиционных материалов. С ней связаны склеивание, нанесение покрытий, спекание и многие другие, практотески важные технологические процессы. [c.18]

Газотермическив способы, использующие порошковую технологию нанесения покрытий, имеют ряд существенных преимуществ перед остальными, однако прогресс в этой области сдерживается низким ассортиментом порошковых полимерных и особенно композиционных материалов специального назначения с повышенными химической стойкостью, адгезией, термо- и фотоокислительной деструкцией и т.п. [c.180]

Из имеющегося в настоящее время большого числа применений локальных методов исследования поверхностей к решению прикладных задач рассмотрим некоторые, касающиеся только двух областей сегрегации примесей на поверхности, границах зерен, межфазных границах, а также коррозии и окисления, включая межкристаллитную коррозию. Помимо этого, имеются работы по контролю поверхностей раздела в композиционных материалах [10.91, по идентификации атомных структур и выделяющихся фаз на поверхности [10.71, поверхностной диффузии и поверхностным реакциям, адгезии и износу. Большое число работ посвящено исследованию поверхности катализаторов в связи с их активностью [10.8] и материалам полупроводиковой техники [10.101. Все результаты, приведенные ниже, получены методом ОЭС, иногда в сочетании о другими методами. [c.129]

При формировании лонжерона лопасти из гибридных композиционных материалов стремятся к максимальной их совместимости с материалом матрицы, например, по величине динамического удлинения, степени адгезии, по коэффициенту линейиого и объемного расширения, влагоемкости, времени старения, чувствительности к ударным нагрузкам. [c.31]

Покрытия на основе ХСПЭ по эрозионной стойкости уступают покрытиям на основе полиуретановых каучуков, тем не менее они находят применение для защиты деталей из полимерных композиционных материалов от газоабразивного и газокапельного износа. Это стало возможным благодаря разработке адгезионной грунтовки на основе ХСПЭ (содержащей 30% эпоксидной смолы), отверждаемой аминоэтоксисиланом и имеющей высокую адгезию к стекло- и углепластикам, а также при использовании силазана для вулканизации эрозионностойкой эмали на основе ХСПЭ. [c.86]

В качестве отвердителей эпоксидных олигомеров могут применяться различные продукты. Важнейшими можно считать следующие щелочные соединения на основе аминов (производные аммиака НН.,, в котором атомы водорода замещены углеводородными радикалами) кислые — ангидриды различных органических кислот. В качестве отвердителей имеют применение также и некоторые олигомеры-(фенолформальдегидные, анилинформальдегидные). Амин-иые отвердители могут отверждать эпоксидные смолы при комнатных температурах, но для ускорения отверждения и получения оптимальных свойств отвержденного продукта рекомендуется повышенная температура (70—100° С). Ангидридные отвердители требуют применения температуры в пределах 120—200° С. Отверждение эпоксидных олигомеров происходит путем соединения олигомеров. с отвердителем без выделения летучих продуктов, что обеспечивает небольшую усадкув процессе отверждения. Иногда к смолам добавляют так называемые активные разбавители, уменьшающие вязкость для улучшения технологичности олигомеров при их использовании и входящие в состав отвержденных смол. Возможно использование ускорителей отверждения. На свойства отвержденных продуктов влияет не только тип олигомера, но и отвердитель. Олигомеры, отвержденные ангидридами, имеют более высокие электри-" ческие и механические свойства, чем отвержденные аминами. Нагревостойкость композиционных материалов на основе неорганических наполнителей и эпоксидных полимеров может быть доведена до класса Н, но в большинстве случаев эпоксидные полимеры дают системы изоляции классов нагревостойкости В и Р. Циклоалифатические полимеры имеют по сравнению с диановыми более высокие электрические свойства, влаго- и химостойкость, нагревостойкость, атмосферостойкость и трекингостойкость, а также большую скорость отверждения. Известным недостатком циклоалифатических смол является их хрупкость. Эпоксидные полимеры отличаются высокими механическими свойствами, хорошей адгезией к разным материалам. Они обладают хорошей короностойкостью. Следует отметить кроме [c.141]

При переработке композиционных материалов большое значение имеет адгезия (сцепление) связующего с наполнителем. Величина адгезии мол<ет быть повышена путем очистки поверхности наполнителя и сообщенпя ей химической активности. При плохой адгезпи связующею к наполнителю в материале появляются микропоры, которые значительно снп.жают прочность материала. [c.463]

I - металлическая матрица 2 - волокно 3 - предварительная обработка волокон 4 - формование полуфабрикатов 5 - получение слоистого материала из полуфабрикатов 6 - формование (получение композиционного материала и придание формы) 7 - вторичная обработка 8 - применение 9 - элементарные волокна 10 - жгуты, нити 11 - ткани 12 - короткие волокна (монокристал-лические усы" и т. д.) 13 - улучшение смачиваемости волокон металлом и адгезии с ним, регулирование реакционной способности поверхности волокон 14 -химическое и физическое осаждение в газовой фазе 15 - металлизация и т. д. 16 — сырые полуфабрикаты в виде листов или лент 17 — металлизованные в расплаве листы или ленты 18 - пропитанная расплавом лента 19 - листы, полученные методом физического осаждения в газовой фазе 20 — придание материалу заданных анизотропных свойств 21 — горячее прессование 22 — горячее вальцевание 23 - горячая вытяжка 24 — HIP 25 — литье с дополнительной пропиткой расплавом 26 — парафинирование и т. д. 27 — механическая обработка 28 - механическое соединение 29 — диффузионная сварка 30 - парафинирование 31 — электросварка 32 — склеивание и т. д. [c.242]

Для релаксации пиковых Напряжений предложено вводить "резиновые" оболочки для зерен, позволяющие им обратимо и многократно деформироваться в автономном режиме при нагружении кристалла. Материал прослойки должен обладать специфическими свойствами иметь высокую прочность и обратимую упругопластическую деформацию, хорошую совместимость и адгезию материалов зерен и прослойки. В частности, этими свойствами обладают материалы с термоупругими мартенситньши превращениями (интерметаллиды со структурой В2). На этой основе разработана серия твердых сплавов, характеризующихся высокой прочностью, износостойкостью и ударной вязкостью [137]. Рассмотренные материалы, являясь композиционными, объединяют уникальные свойства сплавов III и V уровней неравновесности. [c.260]

В работе [172] предлагается качественно иной подход к решению вопроса о снижении пиковых контактных напряжений в нагруженном поликристалле. Если каждому зерну в поликристалле дать возмо кность деформироваться свободно , независимо от смежных окружающих зерен, то исчезают условия возникновения пиковых контактных напряжений. Чтобы добиться этогЬ, надо каждое зерно окруя ить резиновой оболочкой, позволяющей обратимо и многократно деформировать зерна в автономном режиме при иа-груженни поликристалла. Естественно, что прочность такого композиционного материала определяется прочностью как основных зерен, так и материала прослойки (и относительной долей составляющих). Поэтому материал прослойки должен удовлетворять следующим требованиям высокие прочностные характеристики большие значения характеристик обратимой упругопластической деформации хорошая совместимость материалов зерен и прослойки (высокая адгезия на границах раздела). [c.95]

Клеящие лаки предназначаются главным образом для склеивания различных материалов, склеивания пластцнок щипаной слюды между собой, а также с бумагой и тканями при изготовлении миканитрр, склеивания пленочных материалов с бумагой, картоном в производстве композиционного пленкоэлектрокартона. Клеящие лаки должны обладать хорошей склеивающей способностью, длительным временем со- хранения эластичности, высокой адгезией и хорошими электроизоляционными свойствами. [c.15]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...