Общая характеристика и классификация - Новые материалы в металлургии
Композиционным материалом (КМ) или Композитом называют объемную гетерогенную систему, состоящую из сильно различающихся по свойствам, взаимно нерастворимых компонентов, строение которой позволяет использовать преимущества каждого из них.
КМ позволяют иметь заданное сочетание разнородных свойств: высокой удельной прочности и жесткости, жаропрочности, износостойкости, теплозащитных свойств и др. Спектр свойств КМ невозможно получить при использовании обычных материалов. Их применение дает возможность создавать ранее недоступные принципиально новые конструкции.
Важными характеристиками композиционных материалов являются Удельная прочность и Удельная жесткость , где - временное сопротивление, Е - модуль нормальной упругости, - плотность материала, g - ускорение свободного падения. По удельной прочности и жесткости композиционные материалы превосходят все известные конструкционные сплавы (рисунок 13.1).
Взаимосвязь удельной прочности и удельной упругости некоторых неармированных и композиционных материалов, армированных волокнами (50% об.): 1 - алюминий; 2 - титан и сталь; 3 - титан, армированный бериллиевой проволокой; 4 - титан, армированный волокнами SiC; 5 - титан, армированный волокнами борсика (SiC/B); 6 - алюминий, армированный борными волокнами: 7 - эпоксидная смола, армированная волокнами графита; 8 - эпоксидная смола, армированная борными волокнами
КМ состоят из сравнительно пластичного матричного материала-основы и более твердых и прочных компонентов, являющихся наполнителями. Свойства КМ зависят от свойств основы, наполнителей и прочности связи между ними.
Матрица связывает композицию в монолит, придает ей форму и служит для передачи внешних нагрузок арматуре из наполнителей. В зависимости от материала основы различают КМ с металлической матрицей, или Металлические композиционные материалы (МКМ), с полимерной - Полимерные композиционные материалы (ПКМ) и с керамической - Керамические композиционные материалы (ККМ).
Ведущую роль в упрочнении КМ играют наполнители, часто Называемыеупрочнителями. Они имеют высокую прочность, твердость и модуль упругости. По типу упрочняющих наполнителей КМ подразделяют на Дисперсноупрочненные, волокнистые и слоистые.
Схема строения композиционных материалов: а - дисперсноупрочненные; б - волокнистые; в - слоистые
В дисперсноупрочненные КМ искусственно вводят мелкие равномерно распределенные тугоплавкие частицы карбидов, оксидов, нитридов и др., не взаимодействующие с матрицей и не растворяющиеся в ней вплоть до температуры плавления фаз. Чем мельче частицы наполнителя и меньше расстояние между ними, тем прочнее КМ. В отличие от волокнистых, в дисперсноупрочненных КМ основным несущим элементом является матрица. Дисперсные частицы наполнителя упрочняют материал за счет сопротивления движению дислокаций при натружении, что затрудняет пластическую деформацию. Эффективное сопротивление движению дислокации создается вплоть до температуры плавления матрицы, благодаря чему дисперсноупрочненные КМ отличаются высокой жаропрочностью и сопротивлением ползучести.
Арматурой в волокнистых КМ могут быть волокна различной формы: нити, ленты, сетки разного плетения. Армирование волокнистых КМ может осуществляться по одноосной, двухосной и трехосной схеме (рисунок 13.3, а).
Схемы армирования волокнистых (а) и слоистых (б) композиционных материалов
Прочность и жесткость таких материалов определяется свойствами армирующих волокон, воспринимающих основную нагрузку. Армирование дает больший прирост прочности, но дисперсное упрочнение технологически легче осуществимо.
Слоистые композиционные материалы (рисунок 13.3, б) набираются из чередующихся слоев наполнителя и матричного материала (типа "сэндвич"). Слои наполнителя в таких КМ могут иметь различную ориентацию. Возможно поочередное использование слоев наполнителя из разных материалов с разными механическими свойствами. Для слоистых композиций обычно используют неметаллические материалы.
Похожие статьи
-
Свойства алюминия Алюминий - металл серебристо-белого цвета. Он не имеет полиморфных превращений. Алюминий обладает малой плотностью, хорошими...
-
Общая характеристика металлов - Металлические сплавы как основа конструкционных материалов
Физические свойства металлов и сплавов 1) Пластичность - способность изменять форму при ударе, вытягиваться в проволоку, прокатываться в тонкие листы. В...
-
Процесс производства четыреххлористого титана состоит из пяти основных переделов: подготовки сырья, хлорирования, конденсации продуктов хлорирования,...
-
Общая характеристика и классификация магниевых сплавов - Сплавы цветных металлов
Достоинством магниевых сплавов является высокая удельная прочность. Основными легирующими элементами магниевых сплавов являются Al, Zn, Mn. Для...
-
Авиационная промышленность была первым потребителем титана. Создание летательных аппаратов со скоростями близкими к скорости звука и превосходящими ее,...
-
Свойства меди Медь - металл красновато-розового цвета, медь менее тугоплавка, чем железо, но имеет большую плотность. Медь обладает хорошей...
-
Под общепринятыми и широко вошедшими в промышленную практику производства титана терминами "конденсационная система", "конденсация" подразумевается целый...
-
Эстетические характеристики - Металлические материалы и их классификация
Металлических материалов оригинальны и регулируются в широких пределах, причем в ряде случаев цветовая палитра обогащается в процессе эксплуатации. Так,...
-
Пластическими массами (пластмассами) называются материалы, получаемые на основе природных или синтетических полимеров. Они обладают рядом ценных свойств:...
-
Композиционные материалы - Неметаллические материалы
Композиционные или композитные материалы - материалы будущего. После того как современная физика металлов подробно разъяснила нам причины их...
-
Цветные сплавы, твердые сплавы, композиционные материалы
ЦВЕТНЫЕ СПЛАВЫ, ТВЕРДЫЕ СПЛАВЫ, КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ Цепь работы: ознакомление с основными марками цветных сплавов и композиционных материалов, их...
-
В настоящее время разработаны различные технологии комплексной переработки шламов (пылей); часть из них реализована в промышленном масштабе за рубежом. У...
-
Технология подготовки шламов доменных газоочисток предусматривает обезвоживание осаждением в отстойниках, фильтрование в аппаратах различного типа и при...
-
Типовой технологический процесс ЭЭО на копировально-прошивочных станках заключается в следующем: 1. Заготовку фиксируют и жестко крепят на столе станка...
-
Электроннолучевая плавка металлов Для получения особо чистых металлов и сплавов используют электроннолучевую плавку. Плавка основана на использовании...
-
Титаносодержащие минералы. - Классификация твердых отходов черной металлургии, их характеристики
Титан является одним из наиболее распространенных химических элементов как по содержанию его в земной коре, так и по наличию минералов этого металла в...
-
Производство чугуна, Исходные материалы - Полная характеристика черной металлургии
Исходные материалы Железные руды. Главный исходный материал для производства чугуна в доменных печах - железные руды. К ним относят горные породы,...
-
Общие сведения - Классификация чугунов
Чугун -- сплав Fe (основа) с С (обычно 2...4 %), содержащий постоянные примеси (Si, Мn, S, Р), а иногда и легирующие элементы (Cr, Ni, V, Аl и др.); как...
-
Номенклатура - Металлические материалы и их классификация
Строительные материалы из чугуна - опорные части колонн, тюбинги - укрепляющие своды тоннелей, трубы, радиаторы, сантех изделия. Перечень материалов...
-
Наполненные и супернаполненные пластики - Общие аспекты и технология производства пластических масс
Наполнитель в П. м. может быть в газовой или конденсированной фазах. В последнем случае его модуль упругости может быть ниже (низкомодульные наполнители)...
-
Под термином "хлорирование" подразумевают обычно процесс, в котором хлор в том или ином виде взаимодействует с окислами элементов или другими их...
-
Характеристика и классификация сварочных материалов. Технологический процесс ручной дуговой сварки
1. Сварочные материалы Сварочная проволока. Для заполнения шва в зону дуги вводят присадочный металл в виде прутка или проволоки, при ручной дуговой...
-
Обработка резанием является одним из самых универсальных видов обработки. Этим методом можно получать детали любой формы при любых требованиях к чистоте...
-
ОБЕЗВОЖИВАНИЕ ШЛАМОВ - Классификация твердых отходов черной металлургии, их характеристики
Пыли металлургического производства обычно не требуют какой-либо предварительной подготовки перед утилизацией. Шламы, прежде чем их использовать...
-
TiCl4+2Mg=Ti+2MgCl2. Первые представления о механизме восстановительного процесса сложились под влиянием результатов лабораторных исследований Уотмана и...
-
Темой данного отчета является "Анализ предприятия общественного питания". Анализ предприятия общественного питания проводится на примере кафе - клуба...
-
Общие сведения Формовочными материалами называются материалы, применяемые для изготовления литейных форм и стержней. Формовочные материалы разделяют на...
-
Резины общего назначения - Характеристика и структурные методы исследования металлов
К группе резин общего назначения относят вулканизаты неполярных каучуков -- НК, СКВ, СКС, СКИ. Н К -- натуральный каучук является полимером изопрена...
-
Классификация электродов - Характеристика процесса сварки
Электроды, применяемые для сварки и наплавки, классифицируются по назначению (для сварки стали, чугуна, цветных металлов и для наплавочных работ)...
-
Выше отмечалось, что класс нераспыляемых газопоглотителей отличается большим разнообразием. В связи с этим представляется целесообразным провести их...
-
Анализ конструкции (объекта дипломного проектирования) на предмет снижения ее массы, применения новых материалов, совершенствования конструктивных...
-
Классификация и характеристика ассортимента тканей - Производство и потребление тканей в России
Ассортимент материалов, используемых для производства швейных изделий, весьма разнообразен по сырьевому происхождению, способам производства, назначению...
-
Для повседневного платья на первом плане функциональные и эргономические требования, такие как воздухопроницаемость, гигроскопичность, и несминаемость, а...
-
Общая характеристика и понятие специальных сталей - Понятие и виды спецсталей
Специальные стали -- это сплавы на основе железа, отличающиеся от обычных сталей особыми свойствами, обусловленными либо их хими ческим составом, либо...
-
Для литья на подложку обычно используют материалы с невысокой температурой переработки, такие как полипропилен, АБС-пластики и смеси на их основе....
-
Характеристика материалов Разрабатывая легкое женское платье, очень важно уточнить из какого материала оно будет изготавливаться. Выбор материала зависит...
-
Введение, Характеристика готового продукта - Разработка технологии получения строительного материала
В данной курсовой работе "разработка технологии получения строительного материала" мы будем рассматривать следующие решения задач, для достижения цели:...
-
Металлические материалы и их классификация - Металлические материалы и их классификация
Металлы - кристаллические вещества, характеризующиеся высокими электро - и теплопроводностью, ковкостью, способностью хорошо отражать электромагнитные...
-
Классификация и виды радиопоглощающих материалов Радиопоглощающий материал - материал, обеспечивающий снижение уровня отражения электромагнитной волны...
-
Показатели физико-механических и технологических свойств материалов Наименование и артикул ткани, ГОСТ, ОСТ или ТУ на материал Стандартные нормы...
Общая характеристика и классификация - Новые материалы в металлургии