Композитні матеріали

Композитними називають штучно створювані матеріали, що складаються з двох або більше хімічно різних компонентів, істотно відмінних за властивостями й розділених добре вираже­ною міжкомпонентною границею. Будь-який композитний ма­теріал (KM) складається з неперервної в усьому його об'ємі мат­риці й зміцнювального компонента (арматури), розміщеного в ній за заданою закономірністю.

Матриця— це порівняно пластичний матеріал, вона надій­но з'єднана зі зміцнювальним компонентом, надає готовому виробу потрібної форми, міцності та жорсткості й захищає зміц­нювальний компонент від можливих пошкоджень.

Матеріал матриці визначає загальну назву KM, з огляду на що розрізняють композитні матеріали з металевою матрицею або металеві композитні матеріали (МКМ), з полімерною ма­трицею — полімерні композитні матеріали (ПКМ) й з керамі­чною матрицею — керамічні композитні матеріали (ККМ).

зміцнювальний компонент повинен мати високу міцність і жорсткість, малу густину, добру хімічну тривкість й темпера­турну стійкість, а також максимально досяжну технологічність. Для армування композитних матеріалів застосовують порош­кові компоненти (рис. 2.16.1, а), волоконні (рис. 2.16.1, б) й шаруваті компоненти (рис. 2.16.1, в). Порошкові зміцнювальні компоненти — це зазвичай тверді важкоплавкі дрібні частинки карбідів, оксидів, нітридів, що не розчиняються у матриці в усьому інтервалі температур експлуатації KM. Зі зменшенням їх розмірів і відстаней між ними підвищується міцність компо­зитного матеріалу. До волоконних компонентів належать непе­рервні та короткі волокна неорганічного й органічного поход­ження, металевий дріт і сітки на їх основі. Волокна в МКМ гальмують поширення тріщини в напрямку, перпендикулярно­му до них, і практично виключають раптове руйнування кон­струкції. Міцність волокноподібних кристалів залежить від глад­кості їх поверхні й площі поперечного перерізу. Що гладше волокно, то менше мікродефектів на його поверхні і воно міцні­ше. Як пластинчастий зміцнювальний компонент використову­ють, наприклад, тканину, шпон, папір.

Комплекс властивостей композитного матеріалу залежить не лише від властивостей матриці та зміцнювального матеріалу, але й від міцності зв'язку між ними, об'ємної частки зміцнюваль­ного компонента, розмірів і орієнтації волокон, їх термічної стійкості. Головну роль у зміцненні KM відіграють армувальні компоненти. Якщо на границі розподілу між матеріалами мат­риці й зміцнювального компонента утворюються тверді розчи­ни або хімічні сполуки, то надійність з'єднання компонентів висока.

Дата добавления: 2014-01-07