Понятие о композиционных материалах. Классификация

Композ-ые материалы – искусственно созданные материалы, кот-ые состоят из 2 или более комп-ов, различ-хся по составу и разделенных выраженной границей, и кот-ые имеют новые св-ва, запроектированные заранее.Комп-ты композ-ого мат-ла различны по геометр-ому признаку.Компонент, непрерывный во всем V композ-ого мат-ла, наз-ся матрицей. Компонент прерывистый, разделенный в V композ-ого мат-ла, наз-ся арматурой. Матрица придает требуемую форму изделию, влияет на создание св-в композ-ого мат-ла, защищает арматуру от мех повреждений и др воздействий среды.В качестве матриц в композ-ых мат-ах мб использ-ы Ме и их сплавы, полимеры органич-е и неорган-е, керамические, углеродные и др мат-лы. Св-ва матрицы опр-ют технолог-ие пар-ры пр-сса получения композиции и ее эксплуатац-е св-ва: плот-ть, удельную проч-ть, рабочую t. Армирующие или упрочняющие комп-ты равномерно распред-ны в матрице. Они обладают высокой проч-ю, тверд-ю и модулем упругости и по этим показателям значительно превосходят матрицу. Вместо термина армирующий комп-нт можно использовать термин наполнитель.Композ-ые мат-лы классиф-ют по геометрии наполнителя, расположению его в матрице, природе комп-ов.По геометрии наполнителя композ-ые мат-лы делятся на 3 группы:с нуль-мерными наполн-ями, размеры кот-ых в 3 измерениях имеют один и тот же порядок;с одномерными наполн-ями, 1 из размеров кот-х значительно превышает 2 других;с двухмерными наполнителями, 2 размера кот-х значительно превышают 3.

По схеме расположения наполнителей выделяют 3 группы композ-х мат-ов:с одноосным (линейным) располож напол-ля в виде волокон, нитей, нитевидных кристаллов в матрице || друг другу;с двухосным (плоскостным) располож армирующего напол-ля, матов из нитевидных кристаллов, фольги в матрице в || плоск-ях;трехосным (объемным) расположением армирующего напол-ля и отсутствием преимущественного направления в его расположении.

По природе комп-ов композ-ые мат-лы раздел-ся на 4 группы:

Композ-ые мат-лы, содержащие комп-нт из Ме или сплавов;содержащие комп-нт из неорган-их соединений оксидов, карбидов, нитридов и др; содержащие комп-нт из неМе эл-ов, С, бора; исодержащие комп-нт из орган-их соед-ий эпоксидных, полиэфирных, фенольных и др.Св-ва зависят не только от св-в компонентов, но и от проч-ти связи между ними. Макс проч-ть достигается, если между матрицей и арматурой происходит образование тв.р-ров или хим соед-ий. В композ-ых мат-ах с нуль-мерным наполн-ем наиб распростран-ие получила металл-ая матрица. Композиции на металл-ой основе упрочняются равномерно распределенными дисперсными частицами различной дисперсности. В таких материалах матрица воспринимает всю нагрузку, а дисперсные частицы напол-ля препятствуют развитию пласт-ой деф-ции.Армирующими напол-ями служат частицы тугоплавких оксидов, нитридов, боридов, карбидов. В композ-ых мат-ах с одномерными наполн-ми упрочнителями явл-ся одномерные эл-ты в форме нитевидных кр-ов, волокон, проволоки, которые скрепляются матрицей в единый монолит. Для армирования композ-ых мат-ов используют непрерывные дискретные волокна. Эвтектические композ-ые мат-лы – сплавы эвтектического или близкого к эвтектическому состава, в кот-ых упрочняющей фазой выступают ориентированные кристаллы, образ-ся в пр-ссе направленной крист-ции. В отличие от обычных композ мат-ов, эвтектические получают за одну операцию. Направленная ориентированная структура мб получена на уже готовых изделиях.. Способами направленной крист-ции получают материалы на основе Al, Mg, Cu, Co, Ti. Полимерные композ мат. Особенность: матрицу образуют различные полимеры, служащие связующими для арматуры, кот-я мб в виде волокон, ткани, пленок, стеклотекстолита.Формирование полимерных композ матосущ-ся прессованием, литьем под давлением, напылением.Широкое применение находят смешанные полимерные композ мат, куда входят Ме и полимерные составляющие, кот-е дополняют друг друга по св-вам.

Термопластичные и термореактивные пластмассы.

Термопластичные пластмассы (термопласты, полимеры) под нагрузкой ведут себя как вязкоупругие в-ва. Стандартные испытания на растяжение и удар дают приближенную оценку их св-в. Изменения внешних условий (действие t, влаги, света, газов и др) и скоростей деф-ия, кот-ые совсем не отражаются на мех св-ах Ме сплавов, резко изменяют мех св-ва термопластов и полимеров, они вытягиваются, теряют форму и размеры. Мех св-ва термопластов улучш-ся при использовании в качестве наполнителя стеклянного волокна. При этом сохраняется возможность переработки термопластов с использованием методов литья под давлением и экструзии.Термопласты, как правило, не изменяют мех св-в под действием воды, стойки к действию бензина, масел. Исключением являются полиамиды (капрон и др). Теплостойкие термопласты имеют более высокие рабочие температуры.Применения их в качестве диэлектрических, изоляционных материалов

Термореактивные пластмассы (реактопласты) получают на основе эпоксидных, полиэфирных, полиуретановых, фенолоформальдегидных и кремнийорганических полимеров. Они имеют сетчатую стр-ру, при нагреве не плавятся, устойчивы против старения, поглощают не более 0,1-0,5% воды. Реактопласты более надежны, чем термопласты, при испытаниях на растяжение разрушаются без пластического течения. Рабочаяt у них выше, чем у термопластов, и опр-тся термической устойчивостью полимера или наполнителя (меньшей из двух). Термореактивные пластмассы обладают высокой удельной жесткостью и удельной прочностью. По этим показателям реактопласты со стеклянным волокном или тканями превосходят многие металлические сплавы. Термореактивные порошковые пластмассы более однородны по свойствам, хорошо перерабатываются методами прессования и применяются для наиболее сложных по форме изделий. Их недостаток – низкая ударная вязкость.