Физические свойства материалов и методы их оценки

Структура и свойства композиционных материалов на полимерной матрице.

Композиционные материалы – многокомпонентные материалы, состоящие, как правило, из пластичной основы (матрицы), армированной наполнителями, обладающими высокой прочностью, жесткостью и т.д. Композиционные материалы, имеющие полимерную непрерывную фазу, являющуюся матрицей, и одну или несколько дисперсных фаз, называются полимерными композитами. Свойства полимерных композитов в значительной мере определяются свойствами полимерной матрицы. Дисперсная фаза, которая может быть твердой, жидкой и газообразной, также оказывает очень большое влияние на свойства полимерных композиционных материалов. Созданием полимерных композитов можно повысить прочность, жесткость, теплостойкость, ударную вязкость, масло-, бензостойкость, улучшить технологичность, снизить плотность, изменить другие свойства базового полимера. Это основной способ создания полимерных материалов с заданными свойствами. По структуре композиты делятся на несколько основных классов: волокнистые, слоистые, дисперсноупрочненные, упрочненные частицами и нанокомпозиты. Волокнистые композиты армированы волокнами или нитевидными кристаллами – кирпичи с соломой и папье-маше можно отнести как раз к этому классу композитов. В слоистых композиционных материалах матрица и наполнитель расположены слоями, как, например, в особо прочном стекле, армированном несколькими слоями полимерных пленок. Микроструктура остальных классов композиционных материалов характеризуется тем, что матрицу наполняют частицами армирующего вещества, а различаются они размерами частиц. В композитах, упрочненных частицами, их размер больше 1 мкм, а содержание составляет 20–25% (по объему), тогда как дисперсноупрочненные композиты включают в себя от 1 до 15% (по объему) частиц размером от 0,01 до 0,1 мкм. Размеры частиц, входящих в состав нанокомпозитов – нового класса композиционных материалов – еще меньше и составляют 10–100 нм.

Физические свойства металлов. К физическим свойствам метал-лов относят плотность, температуру плавления, теплопроводность, теп-ловое расширение, теплоемкость, электропроводность, магнитные свой-ства.

Цветом называют способность металла отражать падающие на него световые лучи; например, медь красноватого цвета, алюминий – серебри-сто-белого. Плотность характеризуется массой, заключенной в единице объема. Температура плавления – температура перехода из твердого со-стояния в жидкое. Температура плавления железа 1539°С, олова – 232°С, меди – 1083°С. Теплопроводность – способность металлов по-глощать тепло и отдавать его при охлаждении. Лучшей теплопроводно-стью обладают серебро, медь, алюминий. Теплопроводность учитывается в теплотехнических расчетах. Тепловое расширение – способность металла расширяться при нагревании и сжиматься при охлаждении. Это свойст-во учитывают при строительстве мостовых ферм, железнодорожных путей, при изготовлении подшипников скольжения. Теплоемкостью на-зывают способность металла при нагревании поглощать определенное количество теплоты. Электропроводность – способность металла про-водить электрический ток. Для токонесущих проводов используют медь и алюминий с высокой электропроводностью, а в электронагревательных приборах и печах применяют сплавы с высоким электросопротивлением (нихром, константан, манганин).

Магнитными свойствами, т. е. способностью намагничиваться, обла-дают железо, никель, кобальт и их сплавы; их называют ферромагнит-ными. Они имеют огромное промышленное значение: используются в электродвигателях, генераторах, трансформаторах, телефонной, теле-графной технике и т. д. Иногда необходимы немагнитные материалы. Их получают, изменяя состав и внутреннее строение сплавов.

Дата добавления: 2015-04-24