Informații generale, compoziție și clasificare.
Tema. Materiale compozite cu matrice nemetalică.
Materialele compozite constau din:
- matricea, care leagă compoziția, conferindu-i o formă; - întăritor.
Materialele compozite cu o matrice nemetalică au găsit o aplicare largă. Ca matrice nonmetal, materiale polimerice, carbon și ceramice sunt utilizate. Dintre matricele de polimeri, epoxi, fenol-formaldehidă și poliimidă au fost cele mai utilizate pe scară largă.
Matricele de carbon cocsate sau pirocarbonate obțin polimerii sintetici supuși pirolizei. Matricea leagă compoziția, conferindu-i o formă.
reinforcers Fiber sunt: sticlă, carbon, bor, whiskers organice, pe bază (oxizi, carburi, boridok, nitruri etc.) și metal (sârmă), având o rezistență ridicată și rigiditate.
Proprietățile materialelor compozite depind de compoziția componentelor, de combinația acestora, de raportul cantitativ și de forța legăturii dintre ele. Materialele de armare pot fi sub formă de fibre, mănunchiuri, fire, benzi, țesături multistrat.
În conformitate cu forma agentului de întărire, materialele compozite sunt clasificate în fibre de sticlă (acestea sunt discutate în capitolul XXVII), fibre de carbon cu fibre de carbon, fibre de bor și fibre organice.
În laminatele, fibrele, filamentele, benzile, liantul impregnat sunt așezate paralel între ele în planul de așezare. Straturile planare sunt asamblate în plăci. Proprietățile se obțin anisotropic. Pentru lucrarea materialului din produs este important să se țină seama de direcția sarcinilor care acționează. Puteți crea materiale cu proprietăți izotropice și anizotropice. Puteți să așezați fibrele în unghiuri diferite, variind proprietățile materialelor compozite. Ordinea de așezare a straturilor de-a lungul grosimii pachetului depinde de rigiditatea la încovoiere și de torsiune a materialului.
Se utilizează pentru a strânge întăritorii de trei, patru sau mai multe fire (Figura 222). Cea mai mare aplicație are o structură de trei filamente reciproc perpendiculare. Elementele de întărire pot fi amplasate în direcții axiale, radiale și circumferențiale.
Materialele tridimensionale pot fi orice grosime sub formă de blocuri, cilindri. Țesăturile în vrac cresc rezistența la frecare și rezistența la forfecare în comparație cu cele laminate. Un sistem de patru fire este construit prin aranjarea armăturii pe diagonalele cubului. Structura celor patru fire este echilibrată, are o rigiditate crescută în forfecare în planurile principale. Cu toate acestea, crearea de materiale cu patru căi este mai dificilă decât în trei direcții.
Fibra de carbon (fibra de carbon) este o compoziție formată dintr-un liant polimer (matrice) și agenți de întărire sub formă de fibre de carbon (ferestre de carbohidrați)
Energia de înaltă legare a fibrelor de carbon C-C le permite să-și mențină rezistența la temperaturi foarte ridicate (în mediu neutru și reducător până la 2200 ° C), precum și la temperaturi scăzute. Din oxidarea suprafeței, fibrele sunt protejate cu acoperiri protectoare (pirolitice). Spre deosebire de fibrele de sticlă, fibrele de carbon sunt umezite slab de un liant (energie de suprafață scăzută), deci sunt gravate. Aceasta crește gradul de activare a fibrelor de carbon prin conținutul grupului carboxil pe suprafața lor. Rezistența stratului intermediar la o schimbare de material plastic de carbon este mărită de 1,6-2,5 ori. Se utilizează visceralizarea mușchilor TiO 2 Al N, Si 3 N 4. Aceasta dă o creștere a rigidității între straturi de 2 ori și o rezistență de 2,8 ori. Sunt utilizate structuri armate.
Polimerii sintetici (fibre polimerice de carbon) servesc drept lianți; polimerii sintetici supuși pirolizei (fibră de carbon cocsificabilă); carbon pirolitic (fibre de carbon din pirocarbură).
Karbovoloknity UMC-epoxi-1L, întărind panglică carbon, și-CMU 1y la garou mustăți viskerizovannom, poate funcționa continuu la temperaturi de până la 200 0 C.
Karbovoloknity UMC 3 și epoksianilinoformaldegidnom-UMC Zl obținut în liant, acestea pot funcționa la temperaturi de până la 100 ° C, acestea sunt cel mai practic fezabile. Carbonizii CMU-2 și CMU-2L pe bază de liant polimidic pot fi utilizați la temperaturi de până la 300 ° C.
Karbovoloknigy caracterizate prin rezistență ridicată la oboseală statică și dinamică (Fig. 224) este stocat TION la temperatura normală și foarte mică (de înaltă conductivitate termic al materialului din fibre previne autoîncălzire din cauza frecării interne). Ele sunt rezistente la apă și chimic. După expunerea la raze X de aer # 963; mfd. E se schimbă.
Conductivitatea termică a materialelor plastice cu carbon este de 1,5-2 ori mai mare decât conductivitatea termică a GRP.
[Fibra de sticlă de carbon conține împreună cu fibrele din sticlă unghiulară, ceea ce face ca materialul să fie mai ieftin.
Fibră de carbon cu o matrice de carbon. Materialele cocsate sunt obținute din carbovolcniți polimerici obișnuiți supuși pirolizei într-o atmosferă inertă sau reducătoare.
La o temperatură de 800-1500 ° C, fibrele de carbon grafitizate se formează la 2500-3000 ° C. Pentru a produce materiale de pirocarburi, armarea este pusă în formă de articol și plasată într-un cuptor în care este trecută o hidrocarbură gazoasă (metan). În anumite condiții
Cocsul format în timpul pirolizei liantului are o rezistență mare la aderență la fibra de carbon. În legătură cu aceasta, materialul compozit are proprietăți mecanice și ablative ridicate, rezistență la șoc termic.
Carbovolcniții cu matrice de carbon de tipul KUP-VM cu rezistență la forță și impact sunt de 5-10 ori mai mari decât grafiturile speciale; când este încălzit într-o atmosferă inertă și sub vid, își păstrează rezistența la 2200 ° C în aer, se oxidează la 450 ° C și necesită o acoperire protectoare. Coeficientul de frecare al unei fibre de carbon cu o matrice de carbon este diferit de mare (0,35-0,45), iar uzura este mică (0,7-1 μm pentru frânare).
Fibrele din fibre de carbon din fibre polimerice sunt utilizate în construcția de nave și în industria de automobile (caroserie de mașini de curse, șasiu, elice); din ele, rulmenti, panouri de incalzire, echipament sportiv, piese de calculatoare. Fibrele de carbon modulare modulare sunt utilizate pentru fabricarea de piese de aeronave, echipamente pentru industria chimică, în echipamentele cu raze X.
Fibra de carbon cu o matrice de carbon inlocuieste diferite tipuri de grafit. Acestea sunt utilizate pentru protecția termică, discuri, frâne de aeronave, echipamente rezistente chimic.
Borovolocnitatea sunt compoziții din polimer g dintr-un liant și un agent de întărire a fibrelor de bor. Fibrele de bor se disting prin rezistența lor mare la compresiune și forfecare, fluaj scăzut, duritate mare și modul de elasticitate, conductivitate termică și conductivitate electrică. Microstructura celulară a fibrelor de bor asigură o rezistență mare la forfecare la interfața cu matricea. 1
În plus față de fibra de bor continuă, se utilizează boronceloane complexe, în care mai multe fibre paralele de bor sunt armate cu fibre, dând stabilitate în formă. Aplicarea piloților plictisiți facilitează procesul tehnologic fabricarea materialului. „D
Lianții epoxidici și poliamidici modificați sunt utilizați ca matrițe pentru producerea fibrelor de bor. Sondele KMB-1 și KMB-1k sunt proiectate pentru o funcționare continuă la o temperatură de 200 ° C; KMB-3 și KMB-3k nu necesită presiune ridicată în timpul procesării și pot funcționa la temperaturi care nu depășesc 100 ° C; KMB-2k funcționează la 300 ° C.
Borovolocnitatea are rezistență ridicată la oboseală, este rezistentă la efectele radiației, apei, solvenților organici și a materialelor combustibile.
Deoarece fibrele de bor sunt semiconductoare, fibrele de bor au o conductivitate termică mărită și conductivitate electrică.
Pentru fibrele de bor, rezistența la compresiune este de 2-2,5 ori mai mare decât pentru fibrele de carbon.
Fibrele organice sunt materiale compozite, constând dintr-un liant polimer și agenți de întărire (materiale de umplutură) ca fibre sintetice. Astfel de materiale au o masă scăzută, o rezistență și o rigiditate specifică relativ ridicată, sunt stabile sub acțiunea sarcinilor alternante și a unei schimbări puternice a temperaturii. Pentru fibrele sintetice, pierderile de tărie în prelucrarea textilelor sunt mici; ele sunt insensibile la daune.
: În fibrele organice, modulele elastice și coeficienții de temperatură ai dilatării liniare întăresc și liantul este aproape. Componentele liantului sunt difuzate în fibră și interacțiunea chimică dintre ele. Structura materialului este lipsită de defecte. Porozitatea nu depășește 1-3% (în alte materiale 10-20%). Prin urmare, stabilitatea proprietăților mecanice ale fibrelor organice în cazul unei căderi puternice de temperatură, acțiunea șocurilor și a sarcinilor ciclice, rezistență la impact mare (400-700 kJ / m 2). Un dezavantaj al acestor materiale este rezistența relativ scăzută la compresiune și fluaj mare (în special pentru fibrele elastice).
Fibrele organice sunt stabile în medii corozive și într-un climat tropical umed; Proprietățile dielectrice sunt ridicate, iar conductivitatea termică este scăzută. Cele mai multe fibre organice pot funcționa mult timp la o temperatură de 100-150 ° C, dar pe baza unui liant de polimidă și a fibrelor de polioxadiazol la 200-300 ° C.
În materialele combinate, împreună cu fibrele sintetice, se utilizează minerale (sticlă, fibră de carbon, fibre). Aceste materiale au o rezistență și rigiditate mai mari.
Organofibrele sunt folosite ca material structural izolant în industria electronică, ingineria aeronavelor, industria auto; de la ele țevi, emo-oase pentru reactivi, acoperiri de acoperiș de nave, etc sunt făcute,
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: