доклад. Армирующие вещества и их роль в композитных материалах. Армирующие вещества и их роль в композитных материалах Композиционный материал
 Скачать 16.31 Kb.
|
|
Армирующие вещества и их роль в композитных материалах Композиционный материал - представляет собой, сложную многокомпонентную искусственную структуру, состоящую из матрицы (связующего) и армирующего наполнителя, с четко разделяющей их границей, при этом полученный материал характеризуется свойствами, которых нет ни у одного, взятого в отдельности, используемого компонента и использует преимущества каждого из них. Матрица - это компонент, непрерывный во всем объеме конструкционного материала. Арматура или армирующий элемент - это прерывистый, разъединенный в объеме композиции материал. Термин «армирующий» означает «введенный в материал с целью изменения его свойств» (не обязательно «упрочняющий»). Армирующие компоненты обеспечивают необходимые механические характеристики материала, а матрица как связующее вещество, обеспечивает их совместную работу, объединяя прочностные свойства обоих компонентов, а также их защиту от механических повреждений и агрессивных сред. Путем подбора состава и свойств наполнителя и матрицы, их соотношения, ориентации наполнителя, можно получить материал с требуемым сочетанием эксплуатационных и технологических характеристик. Армирующие волокна воспринимают основные напряжения, возникающие в процессе эксплуатации, и обеспечивают жесткость и прочность композита в направлении ориентации волокна. Таким образом, волокна должны обладать высокой прочностью и жесткостью, т. е. большим модулем упругости, химической стойкостью и сохранять эти свойства в интервале эксплуатационных температур. Армирующие материалы могут быть в виде волокон, жгутов, нитей, лент, многослойных тканей. Основное применение получили следующие типы волокон. Стеклянные волокна наиболее широко применяют при создании композитов с неметаллической матрицей. При малой плотности они имеют высокую прочность и теплостойкость, нейтральны к химическому и биологическому воздействию. Органические волокна используют для получения композитов с полимерной матрицей. Вследствие низкой плотности они обладают высокой удельной прочностью, превосходящей все известные в настоящее время армирующие волокна и металлические сплавы. Применяют волокна на основе полиамидов, которые обладают высокими значениями предела прочности при растяжении и модуля упругости. Углеродные волокна по физико-химическим свойствам подобны углеродной матрице. Они обладают высокой прочностью 1500...2000 МПа, что соответствует прочности молибденовой проволоки. Борные волокна обладают по сравнению с другими армирующими компонентами большим модулем сдвига. Бор является полупроводником, поэтому композиты с таким волокном имеют пониженные тепло- и электропроводность. Для улучшения сцепления борных волокон с матрицей используют «мохнатые» волокна — материал борсик (Бор SiC) (см. разд. 7.1). Волокна из карбида кремния имеют пониженные механические свойства по сравнению с волокнами из бора и углерода, для них характерна повышенная чувствительность к поверхностным дефектам. Их используют для метал- локомпозитов, работающих при высоких температурах. Металлические волокна и проволоки являются наиболее экономичными. Волокна из стальной и бериллиевой проволоки используют в композитах, работающих при низких температурах. Стальные волокна в основном изготовляют из высокопрочной коррозионно-стойкой стали. Для композитов, эксплуатируемых при высоких температурах, используют вольфрамовую или молибденовую проволоку. Коротковолокнистая арматура, используемая при создании композитов на основе полимеров, получается измельчением стеклянной ваты. Диаметр волокон — 1...10 мкм при средней длине 275 мкм. Особо высокая жесткость и прочность, близкие к теоретическим значениям, характерны для нитевидных кристаллов («усов»). Нитевидные кристаллы можно использовать при изготовлении композитов с различными матричными материалами. Тканые армирующие материалы применяют при производстве слоистых композитов. Используются стеклоткани, углеткани, органоткани с разным типом плетения. |