Kompozit materiallar. Kompozit yog'och

2. KOMPOZIT VA KOMPOZITNING TUZILISHI

Kompozitlar polimer, metall, uglerod, keramika yoki tolalar, mo'ylovlar, mayda zarrachalar va boshqalardan tayyorlangan plomba moddalar bilan mustahkamlangan boshqa asos (matritsa) dan iborat ko'p komponentli materiallardir. nisbati , plomba moddasining yo'nalishi, operatsion va texnologik xususiyatlarning kerakli kombinatsiyasiga ega bo'lgan materiallarni olish mumkin. Bitta materialda bir nechta matritsalardan (polimatritsali kompozit materiallar) yoki turli tabiatdagi plomba moddalardan (gibrid kompozit materiallar) foydalanish kompozit materiallarning xususiyatlarini nazorat qilish imkoniyatlarini sezilarli darajada kengaytiradi. Kompozit materiallar yukining asosiy ulushini mustahkamlovchi plomba moddalari qabul qiladi.

To'ldiruvchining tuzilishiga ko'ra, kompozit materiallar tolali (tolalar va mo'ylovlar bilan mustahkamlangan), qatlamli (plyonkalar, plitalar, qatlamli plomba moddalar bilan mustahkamlangan), dispersiya bilan mustahkamlangan yoki dispersiya bilan mustahkamlangan (plomba shaklidagi plomba bilan) bo'linadi. mayda zarralar). Kompozit materiallardagi matritsa materialning mustahkamligini, plomba moddasida kuchlanishning uzatilishini va taqsimlanishini ta'minlaydi, issiqlik, namlik, yong'in va kimyoviy moddalarni aniqlaydi. chidamlilik.

Matritsa materialining tabiatiga ko'ra polimer, metall, uglerod, keramika va boshqa kompozitlar ajralib turadi.

Yuqori quvvatli va yuqori modulli uzluksiz tolalar bilan mustahkamlangan kompozit materiallar qurilish va muhandislik sohasida eng ko'p qo'llanilishini oldi. Bularga quyidagilar kiradi: termosetga asoslangan polimer kompozit materiallar (epoksi, poliester, fenol-formal, poliamid va boshqalar) va shisha (shisha tolali), uglerod (uglerod tolasi) bilan mustahkamlangan termoplastik bog'lovchilar, org. (organoplastika), bor (boroplastika) va boshqa tolalar; metall bor, uglerod yoki kremniy karbid tolalari, shuningdek po'lat, molibden yoki volfram simlari bilan mustahkamlangan Al, Mg, Cu, Ti, Ni, Cr qotishmalari asosidagi kompozit materiallar;

Uglerodli tolalar bilan mustahkamlangan uglerod asosidagi kompozit materiallar (uglerod-uglerod materiallari); uglerod, kremniy karbid va boshqa issiqlikka chidamli tolalar va SiC bilan mustahkamlangan keramika asosidagi kompozit materiallar. Materialda 50-70% miqdorida bo'lgan uglerod, shisha, aramid va bor tolalaridan foydalanganda zarbalar bilan kompozitsiyalar yaratilgan (jadvalga qarang). mustahkamlik va elastiklik moduli an'anaviy konstruktiv materiallar va qotishmalarga qaraganda 2-5 baravar yuqori. Bundan tashqari, tolali kompozit materiallar charchoqqa chidamliligi, issiqlikka chidamliligi, tebranishlarga chidamliligi, shovqinni yutish, zarba kuchi va boshqa xususiyatlar bo'yicha metallar va qotishmalardan ustundir. Shunday qilib, Al qotishmalarini bor tolalari bilan mustahkamlash ularning mexanik xususiyatlarini sezilarli darajada yaxshilaydi va qotishma ish haroratini 250-300 dan 450-500 ° S gacha oshirish imkonini beradi. Ni, Cr, Co, Ti va ularning qotishmalari asosida issiqlikka bardoshli kompozit materiallarni yaratish uchun sim (W va Mo dan) va refrakter birikmalarning tolalari bilan mustahkamlash qo'llaniladi. Shunday qilib, tolalar bilan mustahkamlangan issiqlikka bardoshli Ni qotishmalari 1300-1350 ° S haroratda ishlashi mumkin. Metall tolali kompozit materiallarni ishlab chiqarishda metall matritsani plomba moddasiga qo'llash asosan matritsa materialining eritmasidan, elektrokimyoviy cho'ktirish yoki purkash orqali amalga oshiriladi. Mahsulotlarni qoliplash ishlari Ch. arr. 10 MPa gacha bosim ostida yoki folga (matritsa materiali) yuk ostida prokat, presslash, ekstruziya yordamida mustahkamlovchi tolalar bilan birlashtirish orqali mustahkamlovchi tolalar ramkasini metall eritma bilan singdirish usuli. matritsa materialining erish haroratiga qadar.

Polimer va metall ishlab chiqarishning umumiy texnologik usullaridan biri. tolali va qatlamli kompozit materiallar - to'g'ridan-to'g'ri qismlarni ishlab chiqarish jarayonida matritsadagi plomba kristallarining o'sishi. Bu usul, masalan, evtektikani yaratishda qo'llaniladi. Ni va Co asosidagi issiqlikka chidamli qotishmalar. Eritmalarni karbid va intermetall bilan qotishma. Nazorat qilinadigan sharoitda sovutish jarayonida tolali yoki qatlamli kristallar hosil qiluvchi Comm., qotishmalarning qattiqlashishiga olib keladi va ularning ishlash haroratini 60-80 oS ga oshirish imkonini beradi. uglerod asosidagi kompozit materiallar past zichlikni yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi bilan birlashtiradi, kimyo. chidamlilik, haroratning keskin pasayishida o'lchamlarning doimiyligi, shuningdek inert muhitda 2000 ° C ga qizdirilganda mustahkamlik va elastiklik modulining oshishi bilan. Uglerod-uglerodli kompozit materiallarni olish usullari uchun CFRP ga qarang. Keramika asosidagi yuqori quvvatli kompozit materiallar tolali plomba moddalari, shuningdek, metall bilan mustahkamlash orqali olinadi. va keramika dispers zarralar. Uzluksiz SiC tolalari bilan mustahkamlash o'sishi bilan tavsiflangan kompozit materiallarni olish imkonini beradi qattiqlik, egilish kuchi va yuqori haroratlarda yuqori oksidlanish qarshiligi. Biroq, keramikani tolalar bilan mustahkamlash har doim ham sezilarli natijalarga olib kelmaydi. uning elastiklik modulining yuqori qiymatida materialning elastik holatining yo'qligi tufayli uning mustahkamlik xususiyatlarining oshishi. Dispers metall bilan mustahkamlash. zarralar keramika-metall yaratish imkonini beradi. materiallar (kermetlar) ortdi. quvvat, issiqlik o'tkazuvchanligi, termal zarba qarshiligi. Keramika ishlab chiqarishda kompozit materiallar odatda issiq presslash, oxirgi bilan presslashdan foydalanadi. sinterlash, slip quyish (yana q. Keramika). Materiallarni dispers metall bilan mustahkamlash. zarralar dislokatsiyalar harakati uchun to'siqlar yaratilishi tufayli kuchning keskin o'sishiga olib keladi. Bunday mustahkamlash arr. issiqlikka chidamli xrom-nikel qotishmalarini yaratishda foydalaniladi. Materiallar oxirgi bilan eritilgan metallga nozik zarrachalarni kiritish orqali olinadi. ingotlarni mahsulotga normal qayta ishlash. Qotishmaga, masalan, ThO2 yoki ZrO2 ning kiritilishi 1100-1200 ° S haroratda uzoq vaqt davomida yuk ostida ishlaydigan dispersiya bilan mustahkamlangan issiqlikka chidamli qotishmalarni olish imkonini beradi (an'anaviy issiqlikka chidamli qotishmalarning ish qobiliyati chegarasi). bir xil sharoitlarda 1000-1050 ° S). Yuqori quvvatli kompozit materiallarni yaratishda istiqbolli yo'nalish materiallarni mo'ylovlar bilan mustahkamlash bo'lib, ular kichik diametri tufayli kattaroq kristallarda topilgan nuqsonlardan deyarli mahrum va yuqori quvvatga ega. maks. amaliy Al2O3, BeO, SiC, B4C, Si3N4, AlN kristallari va diametri 1-30 mikron va uzunligi 0,3-15 mm bo'lgan grafit qiziqish uyg'otadi. Bunday plomba moddalari yo'naltirilgan iplar yoki qog'oz, karton, namat kabi izotropik laminatlar shaklida qo'llaniladi. Epoksi matritsaga asoslangan kompozit materiallar va ThO2 mo'ylovlari (og'irligi bo'yicha 30%) 0,6 GPa dist va 70 GPa elastik modulga ega. Mo'ylovlarni kompozitsiyaga kiritish unga elektr va magnit xususiyatlarning g'ayrioddiy kombinatsiyasini berishi mumkin. Kompozit materiallarni tanlash va tayinlash asosan qism yoki strukturaning yuklash shartlari va ish sharoitlari, texnologiya bilan belgilanadi. imkoniyatlar. eng qulay va o'zlashtirilgan polimer kompozit materiallari Termoset va termoplastik shaklida matritsalarning katta diapazoni. polimerlar manfiygacha bo'lgan operatsiya uchun keng ko'lamli kompozit materiallarni taqdim etadi. t-r 100-200 ° S gacha - organoplastika uchun, 300-400 ° S gacha - shisha-, uglerod- va bor-plastmassalar uchun. Poliester va epoksi matritsali polimer kompozit materiallar 120-200 ° gacha, fenol-formaldegid bilan - 200-300 ° S gacha, polimid va kremniy-org. - 250-400 ° S gacha. metall B, C, SiC dan tolalar bilan mustahkamlangan Al, Mg va ularning qotishmalariga asoslangan kompozit materiallar 400-500 ° S gacha ishlatiladi; Ni va Co qotishmalariga asoslangan kompozitsion materiallar 1100-1200 ° S gacha bo'lgan haroratlarda ishlaydi, refrakter metallar va Comm asosida. - 1500-1700 ° S gacha, uglerod va keramika asosida - 1700-2000 ° S gacha. Kompozitlardan strukturaviy, issiqlikdan himoya qiluvchi, ishqalanishga qarshi, radio va elektrotexnika sifatida foydalanish. va boshqa materiallar strukturaning og'irligini kamaytirishga, mashinalar va yig'malarning resurslari va quvvatlarini oshirishga, tubdan yangi birliklar, qismlar va konstruktsiyalarni yaratishga imkon beradi. Kompozit materiallarning barcha turlari kimyo, toʻqimachilik, togʻ-kon sanoati, metallurgiya sanoati, mashinasozlik, transport, sport anjomlari va boshqalar ishlab chiqarishda qoʻllaniladi.

kompozit polimer alyuminiy konstruktsiyasi