реферат матереаловедение. ре. Неметаллические материалы
 Скачать 0.82 Mb.
|
Волокнистые композиты:В качестве матрицы в волокнистых композитах часто применяют цветные металлы: алюминий, магний, никель, титан и их сплавы, а наполнителем и упрочнителем композита являются волокна. Для алюминиевых и магниевых волокнистых композитов применяют волокна борные, углеродные, из карбидов кремния, а также из карбидов, нитридов и оксидов тугоплавких металлов и высокопрочной стали. Для армирования титана и его сплавов применяют молибденовую проволоку, волокна сапфира, карбида кремния, борида титана. Для жаропрочных никелевых волокнистых композитов используют волокна из вольфрамовой или молибденовой проволоки. -28- От обычных сплавов волокнистые композиты отличаются высокими прочностными показателями, пониженной склонностью к трещинообразованию, высокой удельной прочностью, высокой выносливостью, упругостью, надежностью, жесткостью, возможностью использоваться при значительно более высоких температурах, невозможность внезапного разрушения и пр. Указанные свойства обусловлены свойствами используемых волокон. Именно волокна в волокнистых композитах несут основную нагрузку. Дисперсно-упрочненные композиты:В отличие от волокнистых композитов, в дисперсно-упрочненных композитных материалах матрица является основной несущей нагрузку составляющей, а дисперсные частицы тормозят движения дислокаций, повышая предел текучести и прочность материала. Дисперсно-упрочненные композиты могут быть получены на основе большинства применяемых в технике металлов и сплавов. Композиционные материалы с керамической матрицей  Керамики являются материалами с высоким модулем упругости, высокой температурой плавления и высокой твердостью. Из-за присущей этим материалам хрупкости основная задача, решаемая посредством формирования композитных структур на их основе, — придание конструкционному материалу трещиностойкости. В таких композитах, в том числе с волокнистым армированием, это достигается, как правило, введением в структуру композита переходных, промежуточных слоев. В известных много десятилетий так называемых твердых сплавах для режущего инструмента роль такого промежуточного слоя между частицами керамики, обеспечивающего трещиностойкость композита, играет металлическая «связка». Армированные композиты с керамической матрицей являются одним из типов конструкционных композитов, которые применяются в качестве жаропрочных и жаростойких материалов, а также составляющих броневых элементов. Композиты, наполненные микро- и наночастицами специальных добавок, используются в -29- режущих кромках инструментов, в качестве износостойких материалов, а также материалов пломб в стоматологии. К рассматриваемой категории не относятся композиты с полимерной, углеродной и металлической матрицей. Конструкционная керамика обладает высокой жаропрочностью и жаростойкостью, поэтому используется преимущественно в качестве высокотемпературного материала на объектах новой техники. Основной недостаток конструкционной керамики заключается в большой хрупкости. Поэтому для армирования керамических матриц используют только волокнистый наполнитель. В качестве волокнистых наполнителей при армировании керамики вводят проволоку из жаропрочных сплавов и тугоплавких металлов, таких как нихром, ниобий, молибден и вольфрам, а также нитевидные кристаллы сапфира и карборунда. Особенностью высокотемпературного поведения композиционных материалов с керамической матрицей является повышение ударной вязкости с ростом температуры испытания. Например, коэффициент ударной вязкости композита с матрицей из нитрида кремния и 20% наполнителя в виде вольфрамовой проволоки при 1300°С увеличивается в 4 раза по сравнению с нормальными условиями и составляет 30 кДж/м2. Лучшие результаты по устранению хрупкости керамических матриц достигнуты при использовании наполнителя из танталовой проволоки. В процессе высокотемпературного разрушения керамическая матрица разделяется на мелкие кусочки, а танталовая проволока изгибается, но остается целой и удерживает куски керамической матрицы. Ударная вязкость керамической матрицы с танталовой проволокой достигает величины 200 кДж/м2. Лучшие результаты по термопрочности получены на композиционном материале с матрицей из карбида кремния, армированной 25% нитевидных кристаллов карбида кремния. Данный композит выдержал без разрушения 100 термоциклов быстрого охлаждения с температуры 1316 до 20°С. Интересно отметить, что в результате армирования керамической матрицы волокнистым наполнителем значения физико-механических показателей полученного композита иногда даже уменьшаются, а в большинстве случаев прочность сохраняет исходное значение, соответствующее прочности матрицы. Эффект армирования проявляется только при испытаниях композита на термический удар. -30- Композиционные материалы с углеродной матрицей  Композиты с углеродной матрицей. Для повышения стойкости к механическим и термическим ударным нагрузкам углеродную матрицу армируют волокнистым наполнителем. Наилучшие результаты получены при армировании углеродной матрицы углеродными волокнами. Волокна отличной от углеродной матрицы природы в процессе высокотемпературного применения вступают во взаимодействие с углеродом, теряя прочность и разупрочняя материал. Технология введения углеродной матрицы в пористый каркас из волокон наполнителя обусловливает неизбежную остаточную пористость композиционного материала. Степень реализации физико-механических свойств углеродного волокна в углерод-угле- родном композите обратно пропорциональна его пористости. В технологии углерод-углеродных композитов с волокнистым наполнителем широко применяют объемное армирование со сложными схемами укладки волокон. Сложная и многостадийная технология изготовления каркаса и введение в него матрицы приводят к их высокой стоимости. Уровень достигнутых свойств волокнистых углерод-углеродных композитов представлен в табл. 5.1. Наиболее характерной особенностью волокнистых углерод-углеродных композитов является сохранение высокого значения удельной прочности в высокотемпературной области. Волокнистые углерод-углеродные композиционные материалы применяют в качестве теплозащиты в конструкции космических летательных аппаратов, фрикционных дисков авиационных тормозов, конструкционного материала глубоководных аппаратов. -31- Литература https://studref.com/453714/tehnika/kompozity_uglerodnoy_matritsey https://studme.org/73786/tehnika/kompozity_uglerodnoy_matritsey https://studref.com/453713/tehnika/kompozity_keramicheskoy_matritsey https://studwood.ru/1981786/nedvizhimost/primenenie_keramicheskih_materialov http://www.stroy-tip.ru/index.php?option=com_content&view=article&id=65:2010-07-16-09-54-53&catid=6:2010-07-02-20-04-37&Itemid=7 https://втораяиндустриализация.рф/kompozitsionnyie-materialyi-s-metallicheskoy-matritsey/ https://втораяиндустриализация.рф/kompozitsionnyie-materialyi-s-metallicheskoy-matritsey/ https://pcgroup.ru/blog/steklo-kak-unikalnyj-material/ -32- |