Определение композиционных материалов

План лекции

КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

ЛЕКЦИЯ 2.9

Вопросы для самопроверки

1. Привести сокращенное условное обозначение конденсаторов.

2. Привести примеры записи конденсаторов в конструкторской документации.

3. Какие диэлектрические материалы используются в конденсаторах с неорганическим диэлектриком.

4. Перечислите базовые конструкции низковольтных и высоковольтных керамических конденсаторов.

5. Какие стекла используются в стеклянных конденсаторах.

6. Перечислить материалы, используемые в конденсаторах с органическим диэлектриком.

7. Назвать конструктивные особенности оксидных конденсаторов.

8. Что такое ионистор?.

ТЕМА 2.4. Композиционные материалы

1. Определение композиционных материалов.

2. Классификация композиционных материалов.

3. Критерии конструирования композита.

4. Композиционные материалы с металлической матрицей

5. Композиционные материалы с неметаллической матрицей

Литература [1- 3, 9, 11, 15, 29, 32]

Композиционными или композитами (от лат. compositio - составление) называют материалы, образованные из двух или более разнородных фаз и обладающие характеристиками, не присущими исходным компонентам. Такое определение хорошо отражает идею композита, но является слишком широким, поскольку охватывает подавляющее большинство материалов и сплавов (например, стали, чугун, бетон и др.). Дается несколько иное определение. Композиты – объемное монолитное искусственное сочетание разнородных по форме и свойствам двух и более материалов (компонентов), с четкой границей раздела, использующее преимущества каждого из компонентов и проявляющее новые свойства, обусловленные граничными процессами.

Если один из компонентов композита непрерывен во всем объеме, а другой является прерывистым, разъединенным, то первый компонент называют матрицей (связующим), а второй - арматурой (армирующим элементом, наполнителем). Матрица в композите обеспечивает монолитность материала, передачу и распределение напряжений в наполнителе, определяет тепло -, влаго-, огне - и химическую стойкость. Есть композиты, для которых понятие матрицы и арматуры неприменимо, например, для слоистых композиионных материалов.

Композиционные материалы, представляют собой металлические или неметаллические матрицы (основы) с заданным распределением в них упрочнителей (волокон, дисперсных частиц и др.); при этом эффективно используются индивидуальные свойства составляющих композиции..

По механизму упрочнения композиты можно разделить на две группы. В основу упрочнения композитов первой группы положен принцип армирования матрицы высокопрочными, несущими нагрузку элементами (железобетон, стеклопластик и др.). Ко второй группе относятся дисперсно-упрочненные материалы. Ведущую роль в них играет структурный фактор. Роль упрочняющей фазы сводится к облегчению формирования субструктуры в процессе получения композита.

Композит отличается от сплава тем, что в готовом композите отдельные компоненты сохраняют присущие им свойства. Компоненты должны взаимодействовать на границе раздела композита, проявляя только положительные новые свойства. Такой результат можно получить лишь в том случае, если в композиционном материале успешно объединены свойства компонентов, т.е. при эксплуатации композита должны проявляться только требуемые свойства компонентов, а их недостатки полностью или частично уничтожаться.

Например, если биметаллические полоски латунь-железо, используемые в термостатах, сварены друг с другом, то при нагреве такого композита за счет внутренних напряжений, возникающих из-за большого различия в коэффициентах линейного расширения, полоска изгибается. Такую полоску, сделав ее элементом выключателя, можно применять для регулирования температуры.

Цель создания композита - достичь комбинации свойств, не присущих каждому из исходных материалов в отдельности. Таким образом, композит может изготавливаться из материалов, которые сами по себе не удовлетворяют предъявляемым требованиям. Так как эти требования могут относиться к физическим, химическим, технологическим и другим свойствам, то наука о композитах находится на стыке различных областей знания и требует участия исследователей различных специальностей.

Поскольку композиты представляют собой сложные гетерогенные, термодинамически открытые неравновесные системы, синтез которых происходит в неравновесных условиях, то для научного прогнозирования и управления свойствами конечного материала необходим современный, активно развивающийся в последние годы, синергетический подход и учет процессов самоорганизации, происходящих в ходе эволюции системы.

Дата добавления: 2014-01-20