Конструкционные и композиционные материалы

КОНСТРУКЦИОННЫЕ и КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ [c.433]

Исследование характеристик конструкционной прочности композиционных материалов для оптимизации их состава и прочности объектов из композиционных материалов и установления критериев предельного состояния типовых изделий из композиционных материалов и разработки методов их расчетов. [c.663]

Применение конструкционных низколегированных сталей повышенной и высокой прочности, теплоустойчивых и жаропрочных хромомолибденованадиевых, нержавеющих хромоникелевых сталей, биметаллов и композиционных материалов для изготовления аппаратов актуализирует проблему механической неоднородности. Механическая неоднородность, заключающаяся в различии механических характеристик зон (шва Ш, зоны термического влияния ЗТВ и основного металла) сварного соединения, является, с одной стороны, следствием локализованных температурных полей при сварке структурно-неравновесных сталей, с другой - применения технологии сварки отличающимися по свойствам сварочных материалов с целью повышения технологической прочности. [c.93]

Для определения прочности и пластичности металлов и сплавов, в том числе тугоплавких и композиционных материалов на их основе, в вакууме, окислительной и защитной газовых средах при испытаниях на растяжение в интервале температур 270—3270 К и при относительной скорости от 1 до 10- с- разработана установка Микро-6 . В качестве основных образцов приняты конструкционные материалы — проволоки, ленты, фольги. [c.139]

Качество и надежность современных конструкционных полимерных композиционных материалов (ПКМ) зависит главным образом от типа, состояния структуры армирующих элементов, их концентрации и взаимодействия с матрицей — связующим. [c.112]

Характеристики рассеяния энергии в конструкционной стали приведены на рис. 5—14, жаропрочных сплавов — иа рис, 15—17, цветных и композиционных материалов — на рис. 18—24, неметаллических материалов — на рис. 25—29. [c.141]

Исследования в области материаловедения позволят изучать влияние факторов космического пространства на свойства пленочных и композиционных материалов, оптических свойств покрытий систем обеспечения теплового режима, конструкционных материалов. Материаловедческие эксперименты будут проводиться для [c.96]

Важным направлением научно-технического прогресса является также создание и широкое использование новых конструкционных материалов. В производстве все шире используют сверхчистые, сверхтвердые, жаропрочные, композиционные, порошковые, полимерные и другие материалы, позволяющие резко повысить технический уровень и надежность оборудования. Обработка этих материалов связана с решением серьезных технологических вопросов. [c.3]

Конструкционными называют материалы, обладающие прочностью и применяемые для изготовления конструкций, воспринимающих силовую нагрузку. Конструкционные материалы подразделяют на металлические, неметаллические и композиционные. [c.14]

Композиционные конструкционные материалы (например, биметаллы, стеклопластики и др.) образуются объемным сочетанием химически разнородных компонентов с четкой границей раздела. Такие материалы обладают свойствами, которыми не обладает каждый из компонентов, взятый в отдельности. Композиционные материалы могут обладать весьма высокими механическими, диэлектрическими, жаропрочными и другими свойствами. [c.15]

Расширить номенклатуру новых, высокопрочных, коррозионно-стойких, износостойких и жаропрочных композиционных и керамических материалов, увеличить применение в машиностроении прогрессивных конструкционных металлов — проката из низколегированной стали, гнутых фасонных и точных профилей. [c.5]

Конструкционные материалы. В качество материала машиностроительных конструкций используются в основном металлы и их сплавы, а также различные неорганические и органические материалы (полимеры, пластмассы, волокна, керамика и др.). В последнее время нашли применение композиционные материалы, состоящие из высокопрочных нитей стекла, бора, углерода и связующего (полимеров и металлов). В строительных конструкциях используются бетон (смесь крупных и мелких каменных частиц, скрепленных цементом), железобетон (бетон, усиленный стальными стерж-нями), кирпич, дерево и другие материалы. [c.11]

Прежде всего, материал, из которого изготовляются конструкции, считается непрерывным, однородным во всех точках тела и обладающим во всех направлениях одинаковыми свойствами. Последнее свойство материала называется изотропностью. Действительно, некоторые конструкционные материалы, как, например, литой металл, обладают большой однородностью (чугун в данном случае является исключением). Другие материалы, как, например, дерево, обладают меньшей однородностью в сравнении с металлами. Так называемые композиционные материалы, все более распространяющиеся в технике, [c.11]

Справочник обобщает опыт, накопленный при создании и исследовании пространственно-армированных композиционных материалов на основе полимерной матрицы. Главная цель книги — оценить конструкционные возможности существующих и перспективных схем пространственного армирования, знание которых должно способствовать более, широкому и рациональному применению этих перспективных материалов в ответственных конструкциях. [c.3]

Рис. 8. Изменение параметров устойчивости шарнирно опертых пластин из эпоксидных композиционных материалов с углами армирования 0 и конструкционных металлов [Пкр = = с (г/Ь)

Совокупность свойств композиционных материалов как конструкционных материалов позволяет надеяться на их широкое применение в многочисленных деталях и узлах дорожных транспортных средств. Автомобильная промышленность представляется весьма перспективной сферой использования композиционных материалов вследствие ее масштабности, а также традиционной восприимчивости к новым материалам, конструкциям и технологическим процессам. [c.12]

Как будет показано в дальнейшем, в пользу композиционных материалов свидетельствует и тот факт, что некоторые их конструкционные свойства обеспечивают возможность получения вторичных эффектов. С этой точки зрения целесообразно определить причины высокой эффективности композиционных материалов. [c.39]

Использование элементов жесткости способствует преодолению начальных девиаций контура, ведущих к разрушению оболочки, а использование внутреннего давления обеспечивает достижение теоретических значений. Из вышеприведенных выражений очевидно, что прочность и модуль упругости материала определяют конструкционное поведение оболочковых конструкций. Это именно те характеристики, уровень которых может быть значительно повышен применением композиционных материалов. [c.40]

Технология производства титана и других мета.плов, в отличие от технологии композиционных материалов, разработана достаточно хорошо. Единственным препятствием к применению титана была его дефицитность и высокая стоимость. Казалось бы, явные преимущества его как конструкционного материала и возможности использования при повышенных температурах позволили бы безоговорочно использовать титан, стоило только устранить упомянутые выше препятствия. Однако широкому внедрению титана предшествовали дальнейшие усовершенствования сплава с целью устранения недостатков, выявившихся в процессе эксплуатации его в опытных конструкциях. [c.133]

Недостаточная жесткость. Несмотря на армирование волокнами листовых материалов, их суммарная жесткость, определяемая модулем упругости, относительно низка по сравнению с другими конструкционными материалами, такими, как сталь и алюминий. Жесткость композиционных материалов близка по величине к жесткости бетона и древесины в направлении вдоль волокон. Для более эффективного использования композиционных материалов необходимо воспользоваться их формуемостью и изготовлять из них конструкции, жесткость и прочность которых обеспечивается их формой. [c.268]

Стоимость. Стоимость килограмма композиционного материала довольно высока по сравнению с другими конструкционными материалами. Положение несколько облегчается тем, что плотность композиционных материалов, как правило, низка, поэтому при равных объемах эти материалы весят меньше. Тем не менее целесообразно использовать наиболее эффективные формы конструкций, обеспечивающие экономию материалов и снижение стоимости. [c.268]

Неопределенная долговечность. В отличие от многих конструкционных материалов, известных на протяжении многих веков и тысячелетий, композиционные материалы имеют короткую историю. В соответствии с этим существует некоторая неопределенность в вопросах долговечности композиционных материалов, применяемых в строительстве, в отрасли, где 25-летний срок службы сооружения часто считается его младенческим возрастом . Некоторые пластики, уже прослужившие 20—25 лет в конструкциях построенных зданий, не выдерживают ускоренных лабораторных метеорологических испытаний, чем и объясняется неопределенность реального срока службы этих материалов. В связи с этим детали из композиционных материалов должны быть выполнены таким образом, чтобы при необходимости их можно было легко удалить без разрушения опор здания. [c.268]

Наиболее важными видами применения слоистых композиционных материалов, используемых в строительстве, являются декоративный прессованный стеклопластик и конструкционные слоистые панели. [c.268]

Трехслойные панели, разработанные для стен, полов и крыш домов фабричного изготовления (рис. 12), содержат сотовые заполнители из пропитанной фенольной смолой крафт-бумаги. Заполнитель облицован плотной тканью из стекловолокнистой ровницы, пропитанной полиэфирной смолой. Эти элементы составляют конструкционную часть композиционных панелей. Для придания панелям огнестойкости и требуемых акустических свойств используются гипсовые доски, поверх которых наносятся различные отделочные материалы, такие, например, как напыленная смесь неориентированных стекловолокон с полиэфирной смолой. Для полов и других плоскостей, подвергающихся воздействию транспорта и требующих дополнительной прочности и жесткости, в ка- [c.290]

Необходимость разработки такой подсистемы связана с интенсивным развитием профессивных отраслей науки и техники, требующих создания новых конструкционных материалов, обладающих повышенными значениями физических, механических и электрических свойств, особой тепло - и химической стойкостью, низкой горючестью. Именно этим целям удовлетворяют многие виды пластических масс и композиционных материалов на их основе, что дает основание предполагать, что их производство и переработка будут в ведущих странах мира в ближайшие 10-15 лет одной из наиболее быстро развивающихся отраслей химической, да и всей машиностроительной промышленности. [c.46]

Нормативная база испытаний на трегциностойкость, созданная с участием авторов монографии в 1980-1990-е годы, обеспечила проведение массовых исследований малоуглеродистых и низколегированных сталей, сталей специального назначения, сплавов на основе алюминия, титана, плакированных сталей и композиционных материалов. Полученные результаты по-прежнему будут использоваться в качестве основных при изготовлении несугцих конструкций большинства потенциально опасных объектов. В то же время широкое применение должны получить материалы на основе нанопорошков химических соединений, биметаллические и слоистые материалы, керамические конструкционные материалы. [c.6]

Наибольшее распространение среди КМ благодаря лучшему комплексу технологических, коррозионных характеристик и достаточно высоким механическим свойствам получил класс конструкционных материалов, называемых боралюминием. Примером могут служить такие композиции как Д20-АД1-В, АД1-АМг6-В и др. Типичными представителями бора-люминиев являются материалы марки ВКА-1, ВКА-1Б. Конструкционные волокнистые композиционные материалы на основе свариваемого коррозионностойкого алюминиевого сплава марки 1561, армированного высокопрочными высокомодульными непрерывными волокнами бора (материал марки ВКА-1 Б) и тонкой стальной проволокой ВНС-9 (материал марки КАС-1), разработаны целенаправленно для использования их в качестве усиливающих элементов (в направлении действия главных напряжений) в высоконагруженньгх корпусных конструкциях из алюминиевого сплава судов [7]. Данные КМ относятся к разряду анизотропных, максимальные прочность и жесткость реализуются в направлении армирования в соответствии с законом аддитивности [7]. Ниже приве- [c.197]

Имеется довольно обширная литература, посвященная теплопроводности в гетерогенных средах, появление которой объясняется главным образом технологической важностью применения таких материалов в качестве теплоизоляции. Изоляционные материалы на основе минеральных волокон можно рассматривать как одну из разновидностей композиционных материалов, в которых окружающий воздух играет роль непрерывной матрицы. Вследствие наличия в таких материалах двух фаз — газообразной и твердой— их называют двухфазными материалами. Однако использо-Bainie такого термина для композиционных материалов, в которых оба компонента находятся в твердом состоянии, оказалось ие вполне точным. Само понятие композиционный уже указывает на присутствие в таком материале более одного компонента и оказывается вполне достаточным для его характеристики. Несмотря на несомненное принципиальное сходство между волокнистыми теплоизоляциоными и композиционными материалами, имеется и существенное различие, оказывающее заметное влияние на свойства, связанные с явлениями переноса в композиционных материалах. В изоляционных материалах непрерывная фаза (воздух или какой-либо другой газ) находится в непосредственном контакте с волокнистым твердым телом. В композиционных материалах конструкционного назначения матрица и армирующий наполнитель приводятся в контакт в процессе формования под действием заданного давления и температуры. Любой дефект, образующийся в процессе формования, например иесмачивание части армирующего наполнителя полимерным связующим, присутствие воздушных включений на поверхностях уплотненного волокнистого мата, препятствует равномерному распределению компонентов и в дальнейшем приведет к возникновению сопротивления на границе раздела фаз. Кроме того, очевидно, что в течение определенного периода времени под действием, например, влаги, влияние этих неблагоприятных условий будет увеличиваться. Хотя этот эффект может быть легко обнаружен, поскольку он приводит к ухудшению механических свойств композиционных материалов, оказывается, что в литературе отсутствуют какие-либо сведения о его влиянии на тепло- и электропроводность. [c.287]

Какими же фундаментальными физическими свойствами должны обладать новые конструкционные материалы, чтобы они были перспективными для использования в производстве мебели Ответ на этот вопрос не так прост, как кажется. В настоящее время основным материалом в мебельной промышленности является древесина. Если оценивать ее перспективность, то прежде всего следует отметить такие ее недостатки, как низкая прочность при растяжении в поперечном направлении и при изгибе. Однако конструкторы мебели научились учитывать эти недостатки. Точно также анализ стандартных физико-механических показателей полимеров и композиционных материалов на их основе может свидетельствовать о малой перспективности их нснользовання для производства мебели. Однако очевидно, что кажущаяся бесперспективность использования полимерных композиционных материалов в производстве мебели обусловлена не их неудовлетворительными свойствами, а неправильным выбором материалов и конструкций. Например, практически из любого полимерного материала можно изготовить корпус кровати, опирающейся на пол по всему периметру. Но если к нему приделать по углам ножки, чего требуют многолетние традиции изготовления деревянной мебели, то полимерные материалы далеко не всегда обеспечат требуемую жесткость. Аналогично кресла традиционной формы трудно изготавливать из полимерных материалов, но если отказаться [c.420]

По нашему мнению, используемые в настоящее время принципы получения конструкционных и инструментальных материалов в виде жестких систем пе удовлетворяют современным требованиям. Оеобенпо это относится к высокопрочным материалам на основе иптерметаллидов и тугоплавких соединений. Материалы следует конструировать. Одним из эффективных принципов получения таких материалов может стать создание высокопрочных композиционных поликристаллов с демпфирующими прослойками. Современные методы порошковой металлургии позволяют осуществлять любые композиции и создавать материалы заданной конструкции. [c.96]

Для машиностроения важнейшей группой служат конструкционные клеи, основную долю среди которых занимают акрилатные, эпоксидные и полиуретановые композиции. По данным компании Frost Sullivan, европейский рынок этих клеев в 1997 г. составлял 728,5 млн. долл., а в 2004 г. должен был составить 1,03 млрд долл. Рост объяснен [76] распространением ПМ и композиционных материалов. [c.463]

При разрушении почти все материалы издают звук ( 1фик олова , известный с середины XIX столетия, треск ломающейся древесины, льда и др.), т. е. испускают акустические волны, воспринимаемые на слух. Большинство конструкционных материалов (например, многие металлы и композиционные материалы) начинают при нагружении испускать акустические колебания в ультразвуковой (неслышимой) части спектра еще задолго до разрушения. Изучение и регистрация этих волн стала возможной с созданием специальной аппаратуры. Особенно интенсивно работы в этом направлении стали развиваться с середины 60-х годов XX в, в связи с необходимостью контроля особо ответственных технических объектов ядерных реакторов и трубопроводов АЭС, корпусов ракет и др. [c.159]

Приведены результаты исследований процессов структурообра зования й формирования свойств горячедеформированных конструкционных сталей. Показаны возможности использования совместного воздействия пластической деформации и термической обработки для повышения качества металлопродукции и получения стали с заданными свойствами непосредственно в потоке прокатного стана. Проанализированы возможные технологические схемы новых процессов механохимикотермической обработки, контролируемой прокатки с регулируемым охлаждением, сфероидизирующей обработки, получения композиционных материалов. [c.62]

Для анализа работоспособности существующих и для создания новых композиционных материалов предложена модель конструкционной стенки применительно к теплонагруженным элементам конструкции в виде многослойного пакета из различных материалов, выполняющих заданные функции. Для целого ряда элементов конструкций необходимо обеспечить прежде всего [c.89]

Зависимости произведения коэффициента устойчивости,. входящего в формулу (10), и модуля Юнга КЕI для различных композиционных материалов, от ухлов армирования 6, показаны на рис. 8. Из рисунка следует, что кривые, соответствующие различным материалам, при некоторых углах пересекаются. Имеется широкая область, в которой композиционные материалы оказываются более эффективными, чем конструкционные металлы. Если при этом учесть более низкую плотность композиционных материалов, то их преимущества окажутся еще более очевидными. Расчет на устойчивость в совокупности с расчетом на прочность позволяет определить размеры в плане и толщину пластины. [c.124]

Углеродные волокна, так же как и борные, применяются для конструкционных целей. Для их изготовления возможно использование связующих, применяемых в производстве стеклопластиков. Велики возможности углеродных волокон с точки зрения обеспеченности различными видами исходного сырья. Однако не все виды сырья позволяют пока получать волокнистые наполнители с таким же модулем упругости и прочностью, как волокна, изготовляемые пиролизом вискозной пряжи. В настоящее время по состоянию разработки композиционные материалы, армированные углеродными волокнами, уступают своим стекло- и боронаполненным аналогам, но большинство специалистов предсказывают их крупномасштабное применение в авиационных конструкциях. [c.46]

Полет при ишерзвуковых скоростях первоначально рассматривался только в сфере исследовательской деятельности и, в конечном итоге, применительно к военной авиации. Однако послед-пке ксследопания указывают на существование коммерческих возможностей для летательных аппаратов будущего. По-видимому, полет при скоростях около 6 М и выше может обеспечить специфические преимущества транспортных самолетов ультрадального класса. Преодоление конструкционных преград является первой задачей, решение которой необходимо для создания этих самолетов. Композиционные материалы могут быть одним из ключевых средств решения этой задачи. Как и в случае сверхзвуковых самолетов, большая часть конструкции гиперзвукового самолета не испытывает высоких температур. В других частях могут использоваться металлические композиционные материалы для того, чтобы обеспечить необходимую для экономичной эксплуатации массу конструкции. [c.74]

Органические волокна. Наиболее значительное последнее достижение в разработке экономически выгодных органических волокон, пригодных для конструкционного применения, представляет создание волокна PRD-49 компанией du Pont de Nemours. В основу этого материала положена бензамидная структура. В настоящее время используется волокно двух типов (III и IV). Основное различие между этими типами заключается в том, что тип IV имеет более низкий модуль упругости (0,84-10 кгс/см ) по сравнению с типом III (1,33-10 кгс/см ), большее на 60% удлинение (3,3%) и лучшую пластичность. Волокно типа IV более стойко к образованию трещин и предназначено для применения в тканях, тросах и оплетках кабелей для космических целей. Волокно типа III преимущественно предназначено для использования в волокнистых композиционных материалах. [c.85]

I — более аффективное использование традиционных материалов, таких, как алюминий и полихлорвиниловая пена, и более целенаправленное использование перспективных материалов, например волокнистых композиционных материалов II — применение аффективных процессов соединения, таких, как склейка, и новые методы изготовления, например, ав-томатияеская прокатка, экструзия и намотка волокон III — развитие новейших идей использования конструкционных материалов, обеспечивающих одновременно сопротивляемость распространению трещины, стойкость при катастрофах и другие характеристики, а также упрощающих изготовление и снижающих затраты IV — результат взаимосвязи усовершенствование подсистем транспортных средств (корпуса, передачи, мосты и др.), характеризующееся снижением массы, затрат на изготовление, требований к мощности двигателя и тормозному оборудованию, а также повышением срока службы, безопасности, надежности, способности к вторичной переработке [c.190]

Многие машиностроительные материалы представляют собой тот или иной вид композиционных материалов. Например, сталь подвергают окраске, чтобы увеличить стойкость к разрушительному действию коррозии. Стволы первых артиллерийских орудий изготовляли из дерева, а затем дерево скрепляли с латунью, чтобы повысить их стойкость к воздействию внутреннего давления. Прочность бетона повышается при использовании армируюш их стержней. Возникновение промышленности, производящей пластмассы, относят к 1868 г., когда Хайдтом был открыт целлулоид. Вслед за этим в 1909 г. Бикландом была получена фенолформальдегидная смола, в 1938 г. появился найлон. В 1942 г. впервые были изготовлены полиэфиры и полиэтилен. В 1947 г. появились эпоксидные смолы и полимеры на основе сополимера акрилонитрила, бутадиена и стирола [3]. В начале 50-х годов для защиты от коррозии стали использовать термореактивные пластмассы. В это же время началось впервые изготовление коррозионно-стойкого оборудования. Судостроительная промышленность явилась первым крупным потребителем и изготовителем армированных пластиков. Армированные пластики не получили бы такого широкого распространения, которое они имеют в настоящее время, не будь заинтересованности судостроительной промышленности. Долгое время отсутствовала информация об этих материалах, однако, в конечном счете, основные необходимые сведения об армированных пластиках как конструкционных материалах были получены от самих судостроителей. [c.310]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...