Армирующие материалы и их свойства

Армирующие материалы и их свойства [c.263]

СКП и ЛФМ обладают уникальным сочетанием ценных свойств. Практически неограниченная возможность варьирования типов смол, наполнителей и армирующих материалов и их соотношений позволяет подбирать композицию для получения изделий любой конструкции и с любыми эксплуатационными свойствами. [c.118]

Так как основные материалы достаточно подробно описаны в других главах, здесь будут рассмотрены только требования к материалам и их свойства, специфичные для ВКМ и ЛФМ. В состав обычных композиций входят смола, армирующий материал, наполнитель, смазка для форм, пигмент, отвердитель, загуститель и, в отдельных случаях, добавки, снижающие объемные усадки и шероховатость поверхности. [c.141]

Предлагаемая читателю книга Структура и свойства композиционных материалов охватывает все стороны указанной проблемы. В книге рассмотрены физико-химические и механические аспекты поверхностей раздела в композиционных материалах и их влияние на прочностные свойства. Изложены особенности структуры и свойств, методы получения армирующих средств и их классификация на нуль-мерные, одномерные, двухмерные. Описаны способы получения различных композиционных материалов пропиткой, диффузионной сваркой под давлением, газофазными, химическими и другими методами. [c.4]

Композиционными материалами (КМ) называют материалы, созданные из двух или более компонентов, различающихся по химическому составу, разделенные ярко выраженной границей с новыми свойствами, отличающимися от свойств компонентов. Свойства, размеры, форма и распределение компонентов в КМ проектируются заранее и формируются в процессе изготовления. КМ подразделяют на волокнистые, слоистые и упрочненные дисперсными частицами (рис. 7.1). Компонент, непрерывный в объеме КМ, называют матрицей, прерывистый — армирующим элементом. В зависимости от геометрии армирующих элементов и их взаимного расположения свойства КМ могут быть одинаковыми во всех направлениях — изотропными (дисперс-но-упрочненные КМ) и различными — анизотропными (КМ, упрочненные непрерывными волокнами, ориентированными в определенных направлениях). [c.119]

Под ударными воздействиями подразумевается появление повреждений на поверхности композиционного материала под ударами посторонних объектов, вызывающее развитие локальных дефектов или значительное его расслоение. Это определение распространяется на баллистические разрушения, повреждения от воздействия песка, пыли и камней, а также от неправильного физического обращения с конструкциями. Ударная прочность композиционных материалов зависит от выбора армирующих элементов и матриц. Свойства матрицы можно варьировать введением пластификаторов, которые увеличивают ее деформацию до разрушения. Этот показатель зависит также от температуры. Матрицы из термопластов с увеличением температуры становятся все более мягкими вплоть до начала текучести. Реактопласты при нагревании тоже становятся менее хрупкими, причем при переходе через температуру стеклования их свойства резко меняются. Хрупкие армирующие материалы, такие как борное и углеродное волокна, имеют очень низкую предельную деформацию (<1 %), Их замена на менее хрупкое волокно, например стеклянное или высокопрочное органическое волокно, может привести к значительному увеличению ударной прочности материалов. Зависимость этого показателя от различных сочетаний компонентов композиционных материалов исследована многими авторами [8, 9 ]. Необходимо отметить, что при варьировании ударной прочности композитов добавлением наполнителей или более пластичных волокон особое внимание должно быть уделено изменению прочности и жесткости готового изделия. Как правило, с ростом ударной прочности жесткость снижается. [c.284]

Развитый в предыдущих главах метод последовательного статистического описания прочности дисперсных структур и материалов позволяет найти подход к описанию прочностных свойств армированных композиционных древесных пластиков и на его основе решать многие технологические задачи, в том числе определять оптимальные соотношения армирующих компонентов и их характеристики. [c.219]

Первый технологический этап, включающий выбор схемы армирования и создания армирующего каркаса, базируется на опыте, накопленном при производстве материалов с полимерной матрицей. При этом выбор волокон зависит от области применения, стабильности их свойств при термообработке и от возможности получения волокон в виде, пригодном для производства заданной пространственной схемы армирования материала [109]. [c.167]

Книга содержит много полезных сведений о свойствах армированных пластиков и более современных композиционных материалов и дисперсных систем, номенклатуре выпускаемых промышленностью исходных компонентов (армирующих наполнителей, связующих смол), технологическим приемам изготовления деталей и узлов конструкций, объемам их производства и применения, перспективам роста применения композиционных материалов и ожидаемой технико-экономической эффективности от их использования. Несомненный интерес представляет конструкторская и технологическая проработка ряда узлов и деталей, используемых в космических летательных аппаратах (гл. 3), авиационной технике (гл. 2, 4), транспортном машиностроении (гл. I и V), судостроении (гл. 7), промышленном строительстве (гл. 8, 9) и др. [c.6]

Структура, взаимодействие компонентов и механические свойства композиционных материалов в значительной мере зависят от методов и режимов их изготовления [54]. Так, например, ири изготовлении композиции по режимам, характеризующимся отклонением параметров процесса от оптимальных в сторону снижения температуры, давления и сокращения времени выдержки, реализуется лишь начальная стадия физико-химического взаимодействия компонентов механизм разрушения полученного композиционного материала определяется в этом случае прочностью связи матрицы с волокном. Материал ири нагружении разрушается за счет накопления трещин на границе матрица—волокно и последующего раздельного разрыва частично связанного пучка армирующих волокон и матрицы. Разрыв какого-либо волокна приводит обычно к отслоению его от матрицы, вследствие чего в процессе дальнейших испытаний данное волокно не несет нагрузки. При таком механизме матрица разрушается с образованием воронок вокруг индивидуальных волокон или их комплексов зона разрушения матрицы обычно локализована в плоскости, перпендикулярной к направлению нагрузки волокна выдернуты из матрицы на значительную длину, область разрывов отдельных волокон распределена вдоль оси образца. Такой материал характеризуется высокой ударной вязкостью, сравнительно невысокой прочностью ири растяжении, низкими значениями циклической прочности, прочности при сдвиге, сжатии, изгибе, кручении и т. д. [c.10]

К группе изотропных композиционных материалов относят материалы, для армирования которых используют наполнитель в виде рубленых коротких волокон, соизмеримых с диаметром, сплошных и полых сфер и микросфер, порошков и других мелкодисперсных компонентов. В таких материалах армирующий наполнитель хаотически перемешан со связующей матрицей. Напряженно-деформированное состояние такого материала аналогично однородному изотропному материалу. В зависимости от назначения изделия в качестве наполнителя изотропных композиционных материалов используют синтетические, минеральные и металлические компоненты. В качестве связующей матрицы применяют термореактивные полимеры и термопластичные (эпоксидные, полиэфирные, полиамидные, полистирольные, поливинилхлоридные, фенольные и другие смолы и их комбинации), а также металлы, обладающие высокими адгезионными свойствами к наполнителю. [c.5]

Органические композиционные материалы в процессе продолжительной экспозиции в морской воде обычно не подвергались воздействию точильщиков или других морских организмов, но частично теряли свои механические свойства. Степень этих изменений зависит от ряда факторов, подробно изученных в лабораторных условиях. К их числу относятся тип смолы, армирующего материала и отвердителя, поверхностная обработка армирующего материала, конструкция композита, условия отверждения, содержание смолы и количество полостей. Согласно опубликованным данным правильно изготовленные композиты после нескольких лет экспозиции в океане теряют не более 20 % прочности. Статические или усталостные (циклические) нагрузки в период экспозиции увеличивают эти потери. [c.469]

Исключительное положение среди конструкционных пластмасс занимают анизотропные материалы, содержащие армирующие элементы, расположенные с различной закономерностью. Эти элементы (бумага, хлопчатобумажные и вискозные ткани, стеклянные рогожки и ткани, асбестовые ткани, стеклянные волокна и т. д.) придают конечному материалу специфические свойства. От остальных пластмасс анизотропные армированные пластики отличаются не только тем, что их свойства не одинаковы во всех направлениях, но и тем, что их свойства предопределяются сочетанием высокоэластического поведения связующего вещества и почти идеально упругого поведения армирующих элементов. [c.43]

Свойства композиционных материалов зависят от состава компонентов, их сочетания, количественного соотношения и прочности связи между ними. Армирующие материалы могут быть в виде волокон, жгутов, нитей, лент, многослойных тканей. [c.475]

Терминология. Термин волокнистые композиционные материалы означает, что для упрочнения материала используются волокна. Поэтому их называют также композиционными материалами,, армированными волокнами. Свойства различных типов армирующих волокон перечислены в табл. 1.2. Как видно из таблицы все армирующие волокна обладаю высокой прочностью диаметр волокон обычно составляет 5 100 мкм. Сами волокна не используются для изготовления конструкций, изделий и т. д. Лишь соединяя их между собой с помощью полимерной, металлической или другой матрицы, можно получать композиционные материалы и изготавливать из них листы, трубы и другие изделия. Эти материалы и представляют собой волокнистые композиционные материалы, или армированные материалы. Для получения армированных углерод- [c.16]

Армированные волокном пластмассы по воспламеняемости различаются в очень широком диапазоне от легко воспламеняемых до негорючих. Относительная воспламеняемость этих материалов существенно меняется при введении антипиренов, которые или снижают скорость горения, делая пластик самозатухающим, или придают ему негорючесть. Опубликована отличная обобщающая статья [6], в которой рассмотрены различные антипирены и их влияние на свойства пластмасс. В ней приведены также рекомендации по количеству антипиренов, которое необходимо вводить в материалы для существенного снижения их горючести. Все применяемые в слоистых пластиках армирующие материалы, кроме органических волокон, обладают внутренне присущей им огнестойкостью. В зависимости от типа матрицы, в которой находится армирующий материал, волокно может положительно или отрицательно влиять на воспламеняемость композиционного пластика. Если капли расплавленной матрицы своевременно удаляются от основного источника воспламенения, то в некоторых случаях пламя может погаснуть. Присутствие армирующего материала может изменить этот процесс, удерживая основание пламени на месте и тем самым способствуя его распространению. Армирующий материал может действовать также и как преграда продвижению пламени, значительно снижая способность матрицы к загоранию. В принципе, можно ожидать, что добавление антипиренов снизит некоторые важные свойства композитов, такие как прочность и жесткость. В зависимости от того, является ли добавка пластификатором или нет, ударная прочность материала может улучшиться или ухудшиться. [c.283]

Стеклянные волокна в качестве армирующего наполнителя обладают двумя существенными недостатками — имеют низкую жесткость, что требует усиления элементов конструкций из стеклопластиков и препятствует полной реализации прочности волокон, и теряют прочность при контакте с водой. Углеродные и борные волокна значительно более жесткие, а поскольку по прочности они не уступают лучшим стеклянным волокнам, напряжения, которые выдерживают материалы на их основе, значительно выше, чем в случае стеклопластиков при меньших допустимых деформациях. Эти волокна, также как и стеклянные, производятся непрерывными способами и технология производства изделий из материалов на их основе только незначительно отличается от технологии изготовления изделий из стеклопластиков. Еще одним типом волокон, которые могут рассматриваться как серьезный конкурент перечисленным трем типам волокон, являются волокна из ароматических полиамидов типа Кевлар 49 фирмы Дюпон . Хотя эти волокна являются сравнительно новыми, они нашли широкое применение в производстве высоконагруженных элементов, в том числе в аэрокосмической технике в качестве самостоятельного армирующего наполнителя или в комбинации с другими волокнами, в частности углеродными, для производства гибридных материалов. Сравнительные свойства ряда важнейших типов армирующих волокон приведены в табл. 2.4. [c.108]

Тепло- и электропроводность металлов почти на два порядка больше, чем у полимерных материалов и поэтому в случае металлов не возникает никаких проблем в отводе тепла от локального источника (например, в корпусах подшипников, плитах разъема). На практике при расчете теплопередачи к жидкостям через металлические стенки редко возникала необходимость принимать во внимание тепловое сопротивление стенки. Несколько отличная картина наблюдается в случае композиционных материалов, теплопроводность которых определяется теплопроводностью матрицы и армирующего наполнителя, причем и матрица, и наполнитель являются худшими проводниками, чем металлы, которые они могут заменять. Естественно, что с увеличением масштабов использования высокопрочных композиционных материалов появилась необходимость в получении информации об их теплофизических и электрических свойствах. [c.285]

Армирующие волокна обладают не только механическими свойствами, превосходящими механические свойства матрицы, но и более высокой теплопроводностью и отличными от матрицы электрическими свойствами. Очевидно, что ориентация волокон относительно вектора потока энергии должна оказывать влияние на соответствующие свойства композиционных материалов. Наблюдаемая при этом анизотропия свойств, связанных с явлениями переноса, является одной из характерных особенностей таких материалов и отличает их от большинства металлических материалов конструкционного назначения. Теплопроводность в продольном направлении композиционного материала (вдоль оси волокна) даже в случае изотропного армирующего наполнителя может быть на 30% выше, чем в поперечном направлении (перпендикулярном оси волокна). Композиционные материалы на основе углеродных волокон имеют отношение теплопроводности в осевом направлении к теплопроводности в поперечном направлении около 50 1. [c.286]

Таким образом, теоретически возможны композиционные материалы, в которых все компоненты находятся в виде взаимопроникающих перколяционных или фрактальных кластеров. Однако, как было показано ранее, область структурного фазового перехода характеризуется неоднозначностью свойств материала, а следовательно, и их нестабильностью и трудностью по чисто технологическим причинам одинакового воспроизведения. Поэтому в реальных трехкомпонентных композиционных материалах (это подтверждают результаты анализа их состава), как правило, один из армирующих компонентов имеет содержание ниже критического. [c.165]

Рассмотрим пример. Имеется =7 различных исходных материалов, из которых /С =5 используются как армирующие (обозначим их символами А, В, С, О, Е) и = 2 связующих (а, Ь). Свойства этих исходных материалов таковы, что арматура вида А и В может быть использована в композиции только со связующим вида а, армирующие материалы С, О, Е — с любым из связующих материалов, т. е. а или Ь. В этом случае простейшие из возможных композиций можно символически обозначить следующими парами [c.170]

Применение новых композиционных материалов с регулируемыми характеристиками состояния возможно только при условии их детального исследования. Примером таких материалов могут служить армированные пластики, представляющие композиции сверхпрочных армирующих волокон и различных связующих. Они обладают специфическими механическими особенностями, существенно, отличающимися от свойств традиционных материалов (сталей, сплавов и др.), в частности анизотропией деформативных и прочностных свойств, низкой сдвиговой жесткостью, сдвиговой ползучестью. В таких условиях известные теории и методы расчета элементов конструкций не всегда правомочны, что требует обогащения исходных математических моделей состояния. [c.3]

Характерной особенностью рассматриваемых материалов является ярко выраженная анизотропия механических свойств, зависящая от расположения армирующих элементов. Это обстоятельство позволяет поставить в качестве одной из основных задачу о проектировании оболочек с наиболее рациональной схемой расположения армирующих элементов на их поверхности при заданном виде нагружения, т. е. оптимальных оболочек. Возможности реализации конструкций такого рода способствует и ряд разработанных технологических процессов, позволяющих получать конструкции с широким диапазоном изменения жестко-стных параметров. Одним из таких процессов является получение оболочек вращения методом намотки. По этому методу на вращающуюся оправку подается пропитанная связующим стекло-лента и укладывается на ней в различных направлениях. После получения необходимой толщины и структуры оболочки производится полимеризация связующего и оправка удаляется. При этом [c.3]

ОДНОГО И ТОГО же материала можно говорить не о постоянной характеристике, а о ее статистическом распределении. Если модуль упругости и предел текучести меняются в узких пределах и расчет по средним значениям достаточно достоверен, то прочность хрупких материалов и их структурных составляющих должна рассматриваться как случайная величина и отвлечься от ее статистического характера принципиально невозможно. Именно статистическая теория позволяет объяснить и оценить количественно так называемый масштабный эффект прочность большого изделия всегда оказывается меньше, чем прочность малой его модели (после пропорционального перерасчета, конечно). Изложение современных статистических теорий прочности заняло бы слишком много места, однако некоторые сведения нам представлялось необходимым сообщить. Эти сведения особенно существенны для понимания природы прочности современных композитных материалов, состоящих из полимерной или металлической матрицы, армированной угольным, борным илп иным высокопрочным волокном. Разброс свойств армирующих волокон довольно велик и для нопимания того, в какой мере эти свойства могут быть реализованы в композите, необходимо некоторое представление о статистической природе его прочности. Именно поэтому изложение элементов статистической теории будет дано ниже, в гл. 20. [c.654]

Одной из главных задач при создании углерод-углеродных композиционных материалов является [юдбор по свойствам армирующих наполнителей и их укладка. Данные (табл. С.4) по исследованию этого вопроса не дают однозначного ответа они получены при изменении свойств волокон и их укладки в плоскости Модификация осуществлялась за счет поворота на 45° при укладке каждого последующего слоя низкомодульной графитовой ткани типа W A и заменой исходной ткани " СА другими типами, в основном из высокомодульных волокон их характеристики содержатся в табл. 6.5. Армирующие каркасы для всех материалов, за исключением 30, получали прошивкой по оси 2 пакета слоев высокомодульной графитовой нитью. Каркас мате- [c.173]

Наиболее распространены фенольные слоистые пластики, армированные текстильной тканью, и слоистые пластики с бумажными армирующими элементами. Как правило, эти материалы производят но стандартной технологии и их свойства почти стабильны. Слоистый пластик с бумажной основой имеет лучшие механические свойства, чем с тканевой арматурой его стойкость к ползучести выше (рис. 40). Как правило, предел прочности фенольных слоистых нластикс [c.44]

Эпоксидные смолы являются традиционным материалом для аэрокосмической и военной отраслей промышленности, где прочность и масса изделий — более гvщe твeнныe факторы, чем в гражданских областях применения. Выбор именно этих смол, а не более дешевых — полиэфирных, обусловлен их превосходными механическими свойствами, выносливостью, теплостойкостью, лучшим сцеплением с армирующим материалом и меньшей усадкой при отверждении. Длинный перечень удовлетворительных эксплуатационных качеств и связанная с этим надежность материала оказались решающими факторЗлМи, благодаря которым в течение длительного времени в аэрокосмической промышленности отдается предпочтение эпоксидным смолам. [c.204]

Анизотропия кристаллов объясняется их атомной структурой, но существуют материалы, у которых определяющие их анизотропию структурные элементы имеют значительно большие размеры. Примером может служить древесина, расположение видимых невооруженным глазом волокон создает относительно высокую прочность в направлении оси ствола и малую прочность в поперечном направлении. В этом отношении можно сказать, что природа распорядилась прочностью целлюлозы, из которой, в основном, состоит древесина, наилучншм образом. По этому принципу в технике создают так называемые композитные материалы, примером которых могут служить стеклопластики. Тонкая стеклянная нить имеет высокую прочность, укладывая слои такой нити, пропитывая их смолой и полимеризируя, получают монолитные пластины. Чередуя направления укладки слоев, можно менять степень и характер анизотропии с тем, чтобы использовать прочность волокна наивыгоднейпшм образом. В последние годы были получены и промышленно освоены высокопрочные волокна, значительно превосходящие по своим свойствам стеклянное волокно и, что особенно важно, имеющие значительно более высокий модуль упругости. Наибольшее распространение получили волокна бора и углерода, которыми армируют пластики и металлы. [c.41]

Высокие жесткость и прочность армирующих волокон, составляющие основу прочности и жесткости композиционных материалов, реализуются лишь в случае их определенного расположения по отношению к действующему полю напряжений (действующей нагрузке). Вследствие большого разнообразия нагрузок применяются различные схемы укладки арматуры. Варьируя направлением укладки слоев, можно получить слоистые материалы с различной ориентацией армирующих волокон, обладающие в плоскости укладки изотропными и анизотропными свойствами. Именно в возможности придания материалу оптимальной для каждого частного случая анизотропии заключается главное преимущество волокнистых композиционных материалов [44]. В зависимости от ориентации армирующих волокон в плоскости укладки слоистые структуры можно подразделить на следующие основные группы однонаправленные, ортогонально-армированные с переменным углом укладки волокон по толщине, перекрестно-армированные и хаотически-армированные. [c.5]

Наличие волокон с высокой жесткостью позволяет варьировать в самом широком диапазоне зависимость уд ль-ной прочности композиционных материалов от их удельной жесткости. Это обусловливает существенные преимущества композиционных материалов перед металлами, где удельная жесткость примерно постоянная при некотором изменении удельной прочности [15]. Управление удельной жесткостью и прочностью, а также другими физико-механическими характеристиками в плоскости армирования осуществляется нзд1енением укладки волокон или одноосных тканей различного плетения как в плоскости, так и по толщине пластины или изделия [2, 14]. При этом характеристики композиционных материалов перпендикулярно плоскости армирования практически не изменяются [25]. Варьирование укладки волокон приводит не только к изменению степени анизотропии свойств, при незначительном изменении сопротивления межслойному сдвигу и поперечному отрыву [20, 69]. Наличие переменной укладки по толщине приводит к существенному увеличению неоднородности структуры композиционного материала, что необходимо учитывать при расчете конструкций из таких материалов [2, 104]. Выбор закона укладки в плоскости и по толщине пакета подчиняется назначению конструкции. Таким образом, использование высокомодуль-пых волокон при традиционных схемах армирования, когда толщина изделия создается набором плоских армирующих элементов — ирепрегов или слоев ткани, не устраняет указанных выше отрицательных особенностей композиционных материалов. [c.8]

Нитевидные кристаллы имеют весьма короткие волокна, при этом соотношения длины и диаметра достаточно высоки. Это очень важно при использовании нитевидных кристаллов ( усов ) в качестве армирующего материала. Усы обладают высокой удельт ной прочностью и жесткостью. Их можно вальцевать, разрезать, обрабатывать без заметного снижения прочностных свойств. Существенным недостатком нового класса армирующих материалов — нитевидных кристаллов — является неприемлемость для них обычной технологии изготовления. Вискеризованные материалы требуют создания новой технологии в целях использования всех потенциальных возможностей вискернзации. Технология переработки материалов с вискери-зированными волокнами изложена в работе [102]. [c.19]

Примером безмоментных оболочек являются сосуды, изготовленные методом намотки. Расчет таких конструкций основан на нитяной модели материала, согласно которой внутреннее давление и силы, приложенные по краям оболочки, воспринимаются армирующими волокнами и вызывают в них только растягивающие напряжения. Такие конструкции и методы их расчета рассмотрены в работах Рида [67], Росато и Грове [6в], Шульца [75]. Современные методы расчета сосудов давления и корпусов двигателей изготовленных методом намотки [24, 42], учитывают изгиб оболочки, вызванный соответствующим характером нагружения, а также несимметрией распределения геометрических параметров или упругих свойств материала по толщине. Изгиб-ные напряжения, предсказываемые в этом случае теорией малых деформаций, могут оказаться значительными. Однако рассматриваемые оболочки обычно деформируются таким образом, что в процессе нагружения остаются безмоментными. На безмоментной теории, предусматривающей большие деформации системы, основан метод определения равновесных форм армированных оболочек. Обзор исследований, посвященных оптимизации безмоментных оболочек из композиционных материалов, приведен в работе Ву [901. [c.148]

Практически все композиционные материалы являются термодинамически неравновесными системами. По образному выражению акад. И. В. Тананаева композиции относятся к живущим системам. Градиенты химических потенциалов, возникающие на поверхностях раздела между армирующей составляющей и матрицей, являются движущей силой процессов диффузии и химических реакций. Взаимная диффузия и химическое взаимодействие между компонентами происходят как на стадии получения композиций, так и при их эксплуатации. Некоторая степень химического взаимодействия является необходимым условием образования связи между компонентами, тогда как слишком активное взаимодействие чаще всего снижает механические свойства упрочните-лей и, как следствие, всей композиции в целом. [c.57]

Свойства волокнистых композиционных материалов, особенно их механические свойства, при одном и том же содержании упроч-нителя, сильно зависят от ориентации волокон в матрице и от угла между направлением действия приложенной нагрузки и ориентацией волокон [77 ]. Примером тому являются приведенные на рис. 80 кривые изменения предела прочности в зависимости от направления приложения нагрузки материала алюминий — 50 об. % борного волокна с тремя схемами укладки армирующих волокон и на рис. 81 кривые изменения модуля упругости и модуля сдвига одноосноармированного материала алюминий — 50 об. % борного волокна [10,30]. Значения предела прочности, модуля упругости и удлинения композиционного материала на основе алюминиевого сплава 6061, упрочненного волокнами бора и борсик, с различными типами укладки волокон, приведены в табл. 44, 45. Представленные на рис. 80, 81 и в табл. 44 и 45 данные свидетельствуют о широких возможностях изменения свойств композиционного материала в зависимости от типа укладки армирующих волокон при одном и том же их общем содержании. Это позволяет с максимальной степенью реализовать прочностные свойства композиционного материала в детали, сконструированной таким образом, что количество и направление укладки волокон учитывают ее напряженное состояние. Приведенные в табл. 45 данные позволяют также получить представление о прочностных свойствах при сжатии композиций алюминий — бор. 206 [c.206]

Многообразие армирующих волокон и полимерных связующих, а также схем армирования позволяет направленно регулировать прочность, жесткость, уровень рабочих температур и другие свойства ПКМ. Эффективными средствами регулирования являются сочетание в одном материале волокон с различными упруго-прочностными свойствами (например, борных и стеклянных, углеродных и органических), введение нитевидных кристаллов и дискретных волокон в полимерную мат-pnity. Это определяет одно из важнейших достоинств ПКМ - возможность создавать элементы конструкций с заранее заданными свойствами, наиболее полно отвечающими характеру и условиям их работы. [c.132]

Промышленное производство углеродных волокон впервые было осуществлено с использованием высокотемпературной обработки вискозы. В Японии проф. Синдо (автором гл. 2) был разработан метод производства углеродных волокон из полиакрилонитрила. Этот метод в настоящее время является основным. В последнее время разработан промышленный метод получения пековых углеродных волокон. Работы по улучшению характеристик углеродных волокон и на основе полиакрилонитрила, и на основе пеков продолжаются, в том числе в направлении совершенствования технологии их производства. Характеристики углеродных волокон неуклонно улучшаются, в то время как свойства других армирующих материалов остаются на постоянном уровне.О [c.25]

Армированные пластмассы представляют собой полимерную матрицу, упрочненную волокнами. Свойства армированных пластмасс определяются прежде всего характеристиками армирующих волокон, в том числе углеродных. Техника получения волокнообразного углерода путем прокаливания хлопчатобумажной нити известна еще со времени изобретения лампы накаливания. В Японии был разработан метод получения углеродных волокон путем высокотемпературной обработки волокон из полиакрилонитрила. Эту разработку стимулировала перспектива улучшения свойств пластмасс путем армирования их углеродными волокнами в результате были созданы современные промышленные материалы с улучшенными свойствами и структурой. Важным направлением материаловедения является также сочетание углеродных волокон с металлической матрицей. [c.27]

Как уже отмечалось, арамидные волокна — один из перспективных видов волокон для армирования композиционных материалов. В настоящее время интенсивно разрабатываются новые типы арамидных волокон с улучшенными свойствами. Например, фирмой Du Pont разработаны арамидные волокна марки FIBER D с модулем упругости, в 1,3 раза большим, чем у волокон KEVLAR-49 [3]. Для улучшения свойств арамидных волокон часто используют обработку их поверхности. Повышение адгезионного взаимодействия в системе армирующие волокна — полимерная матрица существенно улучшает статические и динамические свойства композиционных материалов.По современным данным, имеется значительный резерв для повышения адгезионного взаимодействия арамидных волокон с полимерной матрицей. Для поверхностной обработки волокон используют различные аппреты [4], плазменную обработку поверхности [5], ионное травление [6] и другие методы. [c.267]

Поведение полученных намоткой волокном композитов аналогично поведению других типов слоистых материалов с расположенными под углом слоями армирующих компонентов. Поэтому разработанные для них аналитические методы могут быть использованы и для конструкций, получаемых намоткой. При рассмотрении этого вопроса с позиций макромеханики анализ композитов базируется на предположении, что каждый слой является анизотропным гомогенным монослоем. Монослой состоит из волокон, ориентированных под углом а или однонаправленных. Свойства монослоя обычно определяют экспериментальным путем, и анализ структуры строится путем перехода от одного слоя к другому. Микромеханический подход, наоборот, заключается в исследовании характеристик чувствительности составных частей материала, т. е. распределения напряжений и деформаций между армирующими волокнами и матрицей. При определении напряжений и деформаций по точкам принимают во внимание свойства армирующего материала и смолы, а также геометрию изделия. Этот анализ микронапряжений устанавливает, какие нагрузки может выдержать композит перед переходом через предел текучести в какой-то точке или перед достижением критических напряжений. Микромеханический подход применяется также для расчета характеристик композиционного материала по известным их значениям для входящих в его состав компонентов, а также для установления влияния их изменения на соответствующие свойства композита. [c.227]

Слоистые пластики (СП), армированные стекловолокном (СВКМ), нашли широкое применение в судостроении с момента начала их использования в качестве промышленных материалов в 40-х годах XX столетия. Их применение как конструкционных материалов было обусловлено удачным сочетанием уникальных свойств высокого отношения прочности к массе, долговечности и стойкости к морской среде, простоты эксплуатации и ремонта, жесткости, особенно при очень низких температурах, их немагнитных и диэлектрических свойств, а также их низкой теплопроводности по сравнению с металлами. Кроме того, эти материалы дают возможность судостроителям использовать в конструкциях эластичность композитов, отсутствующую у обычных металлов. Например, при правильном выборе исходных компонентов, а также процесса получения композитов, в том числе и ориентации армирующей волокнистой добавки, удается получить конструкционный материал, удовлетворяющий специфическим требованиям к данной конструкции, а также создать надежную конструкцию, причем более легкую и эффективную. Использование монолитной бесшовной конструкции снижает до минимума количество швов и исключает многие дорогостоящие вторичные процессы сборки (например, механические соединения с помощью сварки или клепки). [c.511]

Широкое использование жестких интегральных пенополиуретанов в производстве мебели обусловлено как физико-механическими свойствами, так и их технологичностью. Из этих материалов за один цикл формования можно получать изделия сложной формы с введением в них армирующих элементов и с последующим нанесением любых покрытий. Процессы формования требуют довольно низких капиталовложений, что делает их пригодными для малосерийного производства. В то же время, автоматизация процессов позволяет применять их для крупносерийного производства. [c.442]

Хотя в последующих главах будут обсуждаться конкретные армирующие материалы для определенных композиционных систем, здесь полезно рассмотреть некоторые общие положения в отношении армирующих материалов. Было установлено, что армирование волокнами дает возможность получить наиболее эффективное упрочнение в системах с металлической матрицей. Этот вид армирования описан в данной гваве. Армирующие волокна рассматриваются с точки зрения их ценности в сочетании с тремя классами конструкционных промышленных металлов низкотемпературными сплавами, такими, как алюминиевые, сплавами для работы при средних (промежуточных) температурах — титановыми и высокотемпературными сплавами, например жаропрочными сплавами на никелевой или ниобиевой основах. Хотя требования к армирующим компонентам изменяются в зависимости от используемого сплава-матрицы, некоторые их свойства являются почти универсальными. [c.36]

Ниже в конкретных расчетах рассматриваются однонаправленные волокнистые композитные материалы, для описания эффективных упругих свойств которых используется структурная модель [193 ]. Аргументируя выбор этой модели, следует, в частности, указать на технологические несовершенства — неполную адгезию, частичную искривленность волокон, отклонения в регулярности сети волокон и др., неизбежно сопровождающие процесс изготовления реальных композитных материалов и вносящие возмущения в распределение напряжений в связующем и армирующих элементах. Стохастический характер распределения зон и типов таких возмущений затрудняет получение достоверных оценок их влияния, которое может полностью обесценить усилия, направленные на уточнение количественных соотношений рассматриваемой модели композитной волокнистой среды. В этой связи представляется обоснованным такой подход к анализу прикладных проблем теории оболочек, при котором используются относительно простые модели композитного материала, учитывающие в то же время все его существенные особенности. Таким требованиям удовлетворяет, в частности, модель [193 ], уравнения которой устанавливаются при следующих допущениях [c.28]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...