ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
1. АРМИРОВАНИЕ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
Цель работы: изучение структуры и состава армированных КМ.
Задание: изучить строение, виды и свойства армированных КМ.
1.1. Структура и состав композиционных материалов
Композиционными называют сложные материалы, в состав которых
входят отличающиеся по свойствам нерастворимые друг в друге компоненты.
Основой композиционных материалов (КМ) является сравнительно пластичный
материал, называемый матрицей. В матрице равномерно распределены более
твердые и прочные вещества, называемые упрочнителями или наполнителями.
Матрица может быть металлической, полимерной, углеродной и керамической.
По форме упрочнителя КМ делятся на дисперсно-упрочненные (с нуль-
мерными упрочнителями), волокнистые (с одномерными упрочнителями) и
сложные (с двумерными упрочнителями).
Нульмерные упрочнители имеют очень малые размеры одного порядка во
всех трех измерениях. Ими являются дисперсные частички карбидов, оксидов,
нитридов и др. В дисперсно-упрочненных материалах несущим компонентом,
воспринимающим нагрузки, является матрица. Дисперсные частицы
препятствуют движению дислокаций при деформировании материала, за счет
чего и происходит упрочнение. Поэтому дисперсно-упрочненные материалы
имеют металлическую матрицу. Эти материалы характеризуются высокими
показателями длительной прочности и сопротивления ползучести и
применяются в качестве жаропрочных.
Одномерные упрочнители имеют малые размеры в двух измерениях и
значительно превосходящий их размер в третьем измерении. Этими
упрочнителями являются различные волокна, нитевидные кристаллы
тугоплавких соединений, проволока. В волокнистых композиционных
материалах несущим компонентом является упрочнитель, а матрица служит для
соединения упрочнителя и передачи ему высоких нагрузок. Содержание
упрочнителя в волокнистых материалах колеблется в широких пределах - от 15
до 75 % (по объему).
Двумерные упрочнители имеют малые размеры в одном измерении и
значительные размеры в двух других измерениях. Такими упрочнителями
служат ткани, фольга, листы и др., которые чередуются с матричным
материалом. Компонентом, воспринимающим нагрузку в слоистых
композиционных материалах, также является упрочнитель.
По схеме расположения упрочнителя различают КМ с одноосным
(линейным), двухосным (плоскостным) и трехосным (объемным)
расположением упрочнителя. При одноосном расположении могут
использоваться нульмерные и одномерные упрочнители. Одномерные
обеспечивает высокую прочность связи между ними, что в сочетании со
стойкостью к окислению при высоких температурах позволяет их использовать
для ответственных тяжелонагруженных изделий (высокотемпературные
подшипники уплотнений, направляющие и рабочие лопатки газотурбинных
двигателей, носовые обтекатели ракет и т. д.)
6.1. Углерод-углеродные композиционные материалы
Углерод-углеродными называются КМ, представляющие собой
углеродную матрицу, армированную углеродными волокнами или тканями.
Одинаковая природа и близкие физико-химические свойства обеспечивают
прочную связь волокон с матрицей и уникальные свойства этим КМ.
Механические свойства упомянутых КМ в большей степени зависят от схемы
армирования (<т
в
может меняться от 100 до ЮООМПа). Наиболее
предпочтительные является многоосное армирование, при котором
армирующие волокна расположены в трех и более направлениях (рис. 6.5).
Рис. 6.5. Схемы армирования:
а - хаотическая; б - слоистая; в - розеточная; г -з - ортогональное;
и - аксиально-радиально-окружная; к - аксиально-спиральная; л - радиально-спиральная;
м - аксиально-радиально-спиральная
Достоинствами углерод-углеродных КМ являются малая плотность
(1,3-2,1 т/м
3
); высокие теплоемкость, сопротивление тепловому удару, эрозии и
облучению; низкие коэффициенты трения и линейного расширения; высокая
коррозионная стойкость; широкий диапазон электрических свойств
39
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- …
- следующая ›
- последняя »
