Общие сведения. Теоретические материалы для самостоятельного изучения

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ИЗУЧЕНИЯ

по дисциплине

ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Раздел №18

«Изготовление деталей и полуфабрикатов из композиционных

материалов»

Направление подготовки:

Специальность:

Формы обучения очная

Тула 2011 г.

РАЗДЕЛ 18. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ И ПОЛУФАБРИКАТОВ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

План:

18.1. Общие сведения.

18.2. Классификация КМ.

18.3. Требования, предъявляемые к волокнам.

18.4. Армирующие материалы.

18.5. Матричные материалы.

18.6. Способы получения МКМ.

18.7. Керамические КМ.

18.8. Полимерные КМ.

18.9. Биметаллические материалы.

18.10. Основные способы производства биметаллов.

18.11. Сущность и особенности эвтектических композиционных материалов

18.12. Эвтектические композиционные материалы на алюминиевой основе.

18.13. Эвтектические композиционные материалы на основе никеля.

18.14. Способы получения полуфабрикатов и готовых изделий.

Общие сведения

Человечество еще на заре своего существования применяло принцип композиционных материалов (КМ) в своих целях. Сооружая жилища, наши предки в глину для кирпичей добавляли солому и получали типичный армированный материал повышенной прочности.

Первым примером научного подхода к созданию искусственных КМ можно считать появление железобетона и стеклопластиков. Как известно, бетон сопротивляется сжатию и очень плохо выдерживает растягивающие нагрузки. Композиция из бетона и стальной арматуры, обладающая высокой прочностью на растяжение, объединяет в одном материале положительные свойства обоих компонентов. Железобетон можно отнести к числу первых образцов армированной керамики.

В 50-х годах XX в, обнаружили, что многие материалы в виде тонких монокристаллов игольчатой формы обладают фантастически высокой прочностью /10000 мн/м² и более/. Были получены новые виды неорганических поликристаллических волокон - углеродные, борные с прочностью 3000-3500 мн/м². Возникла идея использовать все эти сверхпрочные волокнистые материалы для армирования различных матриц, и в первую очередь металлов.

Разработаны теоретические основы упрочнения металлов волокнами, созданы композиции на алюминиевой, титановой, никелевой и др. основах, обладающих значительно большей прочностью, чем стандартные промышленные материалы на соответствующей основе. Сейчас разработаны "микроармированные" керамические материалы на основе различных оксидов, карбидов, боридов, нитридов и др., диаметр которых составляет доли мм или даже микрометры. За счет такого армирования удалось получить высокотемпературные керамические материалы с высоким сопротивлением термическим и динамическим нагрузкам.

При создании сверхзвуковых самолётов, ракет, космической аппаратуры и др., где вопросы стоимости отступают на второй план, а первостепенную роль играет надёжность конструкции и её масса, применяют металлические композиции типа алюминий-графит, алюминий-бор и др.

Разработаны теоретические основы упрочнения металлов волокнами, созданы композиции на алюминиевой, титановой, никелевой и других основах, обладающие значительно большей прочностью, чем стандартные промышленные материалы на соответствующей основе.

Особое место среди КМ занимают армированные КМ, в которых матрица упрочнена элементами нитевидной формы. Именно в таких материалах возможно широкое варьирование свойств, усиление КМ в наиболее нагруженных направлениях, приспособление его к требованиям конструкции. Применение КМ в таких случаях весьма эффективно, поскольку сам материал можно получить с заранее заданными в соответствующих направлениях свойствами.

Наряду с несомненными преимуществами по сравнению с традиционными материалами у армированных КМ есть недостатки, в частности, многим из них присуща низкая прочность при сдвиговых нагрузках, некоторые КМ плохо сопротивляются сжатию. Эти недостатки следует учитывать и компенсировать рациональным проектированием изделий.

Дата добавления: 2015-07-07