Композиционные материалы

ЛЕКЦИЯ №3.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

- характеризуют способность материала вступать в химическое взаимодействие с веществами внешней среды или сохранять свой состав и свойствав условиях инертной окружающей среды.

3.1. КОРРОЗИОННАЯ СТОЙКОСТЬ –

3.2. РАДИАЦИОННАЯ СТОЙКОСТЬ –

4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Композиционные материалы представляют собой гетерофазные системы, получаемые из 2-х или более компонентов с сохранением индивидуальных свойств каждого из них.

Один из компонентов – обладающий непрерывностью по всему объему называется МАТРИЦЕЙ. Другой компонент – прерывный (дискретный), называется армирующим (упрочняющим). Матричными материалами могут быть металлы, сплавы, керамика, неорганические вяжущие вещества и органические полимеры.

Армирующими компонентами чаще всего являются тонкодисперсные порошкообразные частицы или волокнистые материалы разной природы. В композиционных материалах – КОМПОЗИТАХ – разнообразные компоненты создают СИНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ – новое качество материала, отличное от свойств исходных компонентов.

В конструкционных композитах главное это высокая удельная прочность – коэффициент конструктивного качества (ККК), превышающая удельную прочность стали в 10 – 15 раз. При воздействии нагрузки, ввиду анизотропности композитов, образующиеся деформации на совпадают с возникающими напряжениями.

Производство композитов в мире растет, сокращается потребление стали. С учетом меньшей массы - в 4 раза, более высокого выхода при изготовлении готовых изделий (в 2-3 раза), большей продолжительностью эксплуатации (в 2-3 раза). Теоретически 1 тонна композита может заменить 15-25 т, практически же экономия стали составляет 4-5 т стали.

Композитами являются многие строительные материалы: бетон, железобетон, фибробетон, асбестоцемент, древесностружечные и древесноволокнистые плиты, стеклопластики, керамогранит и другие.

Свойства композита определяются тремя основными параметрами: жесткостью матрицы, прочностью армирующих волокон и прочностью связи на границе матрица – волокно.

В зависимости от вида армирования композиты могут быть разделены на 2 группы: дисперсно-упрочненные и волокнистые. Дисперсно-упрочненные композиты представляют собой материалы в матрице которых равномерно распределены мелкодисперсные частицы – оптимальное содержание 2-4%. В таких материалах прочность обеспечивается матрицей.

В волокнистых композитах высокопрочные волокна воспринимают основные напряжения при внешних нагрузках и обеспечивают жесткость и прочность композита. Объемная концентрация волокон в композитах может достигать 75% и более.

Адгезионное (склеивающее) взаимодействие волокна и матрицы определяют уровень свойств композитов и их работу при эксплуатации. Граница раздела должна обеспечивать эффективную передачу нагрузки от матрицы на волокна. Адгезионная связь на границе раздела не должна разрушаться под действием термических и усадочных напряжений.

Матрица – обеспечивает монолитность композита, фиксирует форму изделия и взаимное расположение армирующих волокон, распределяет действующие напряжения по объему материала. Материал матрицы определяет метод изготовления изделий, возможность изготовления изделий и конструкций заданной формы и размера, а также параметры технологического процесса.