СодержаниеСодержание
1. Композиционные материалы с металлической матрицей..........3
1.1. Волокнистые композиционные материалы...............3
1.2. Дисперсно-упрочненные композиционные материалы..........5
2. Композиционные материалы с неметаллической матрицей.........8
2.1. Общие сведения, состав и классификация..............8
2.2. Карбоволокниты..........................9
2.3. Карбоволокниты с углеродной матрицей.............10
2.4. Бороволокниты..........................11
Литература............................12Введение1. КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ С МЕТАЛЛИЧСКОЙ
МАТРИЦЕЙ
Композиционные материалы состоят из металлической матрицы (чаще Al, Mg, Ni и их сплавы), упрочненной высокопрочным волокнами (волокнистые материалы) или тонкодисперсными тугоплавкими частицами, не растворяющимися в основном металле (дисперсно-упрочненные материалы). Металлическая матрица связывает волокна (дисперсные частицы) в единое целое. Волокно (дисперсные частицы) плюс связка (матрица), составляющие или иную композицию, получили название композиционные материалы.
1.1. Волокнистые композиционные материалы
Композиционные материалы с волокнистым наполнителем (упрочнителем) по механизму армирующего действия делят на дискретные и с непрерывным волокном. Дискретные волокна располагаются в матрице хаотично. Диаметр волокон от долей до сотен микрометров. Чем больше отношение длины к диаметру волокна, тем выше степень упрочнения.
Часто композиционный материал представляет собой слоистую структуру, в которой каждый слой армирован большим числом параллельных непрерывных волокон. Каждый слой можно армировать также непрерывными волокнами, сотканными в ткань, которая представляет собой исходную форму, по ширине и длине соответствующую конечному материалу. Нередко волокна сплетают в трехмерные структуры.
Композиционные материалы отличаются от обычных сплавов более высокими значениями временного сопротивления и предела выносливости (на 50-100 %), модуля упругости, коэффициента жесткости и пониженной склонностью к трещинообразованию. Применение композиционных материалов повышает жесткость конструкции при одновременном снижении ее металлоемкости.
Таблица 1. Механические свойства композиционных материалов на металлической основе
Материал ?В ?-1 Е, ГПа ?В/? Е/?
МПа
Бор-алюминий (ВКА-1А) 1300 600 220 500 84,6
Бор-магний (ВКМ-1) 1300 500 220 590 100
Алюминий-углерод (ВКУ-1) 900 300 220 450 100
Алюминий-сталь (КАС-1А) 1700 350 110 370 24,40
Никель-вольфрам (ВКН-1) 700 150 - - -
Прочность композиционных (волокнистых) материалов определяется свойствами волокон; матрица в основном должна перераспределять напряжения между армирующими элементами. Поэтому прочность и модуль упругости волокон должны быть значительно больше, чем прочность и модуль упругости матрицы. Жесткие армирующие волокна воспринимают напряжения, возникающие в композиции при нагружении, придают ей прочность и жесткость в направлении ориентации волокон.
Для упрочнения алюминия, магния иЛитератураЛитература
1. Гуляев А.П. Металловедение. М., 1977.
2. Дальский А.М. Технология конструкционных материалов. М., 1985.
3. Куманин И.Б. Литейное производство. М., 1971.
4. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение. М., 1990.
5. Материаловедение. / Под ред. Б.Н.Арзамасова. М., 1986.
|
