Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное общеобразовательное учреждение

высшего профессионального образования

Уфимский государственный авиационный университет

Филиал в г.Туймазы

Реферат

На тему «Жидкофазные методы получения композиционных материалов»

Выполнила: студ.гр. СМТ 202Д

Ишмухаметова Л.А.

Проверил: доцент,

кандидат физико-математических наук.

Мусин Ф.Ф.

Туймазы 2012

Оглавление

Введение

Первые композиционные материалы с металлической матрицей (алюминием) были разработаны в 1960-х — начале 1970-х годах на основе борных волокон. Вначале существенным препятствием при производстве композитов было химическое взаимодействие бора и алюминия при температурах выше 600°С, из-за чего довольно долго удавалось делать лишь тонкие слои композита методом плазменного распыления матрицы. Впрочем, в дальнейшем разработка защитных покрытий и создание инертных волокон карбида кремния и окиси алюминия позволили использовать жидкометаллические технологии. Заметим, что композиты с металлическими матрицами (металлокомпозиты) до настоящего времени развиты менее широко, чем армированные пластики, и продолжают интенсивно разрабатываться.

У металлокомпозитов есть значительные преимущества по сравнению с неармированными металлами. Так, металлокомпозиты имеют более высокий модуль упругости, прочность, теплостойкость, более низкий коэффициент теплового расширения и меньший износ при трении.Благодаря этим свойствам диапазон использования металло-композитов очень широк — таблица 1.

А недостатками металлокомпозитов являются меньшая деформативность и более высокая цена, чем у исходных металлов.

Таблица 1

Применение композитов на основе металлической матрицы в аэрокосмической технике

I. О композиционных материалах

Композиционными материалами (композитами) называют материалы, состоящие из сильно различающихся по свойствам друг от друга взаимно нерастворимых компонентов (отдельных волокон или других армирующих составляющих и связующей матрицы), обладающие специфическими свойствами, отличающимися от свойств компонентов. Композиционные материалы позволяют создавать элементы конструкций с заранее заданными свойствами.

Композиционные материалы позволяют:

· создавать элементы конструкций с заранее заданными свойствами, высокой эффективностью по массе и высокой технологичностью;

· создавать материалы с качественно новыми свойствами и не только повышать эксплуатационные характеристики существующих конструкций, но и создавать принципиально новые конструкции, недоступные при применении традиционных материалов.

Компоненты композитов должны быть совместимы, т.е. они не должны растворяться или иным способом поглощать друг друга. Свойства композиционных материалов нельзя определить только по свойствам компонентов, без учета их взаимодействия.

Композиционные материалы классифицируют по следующим основным признакам:

· материалу матрицы и армирующих элементов,

· геометрии компонентов, структуре и расположению компонентов,

· по методу изготовления.

Строение композиционных материалов.

Композиционные материалы состоят из сравнительно пластичного матричного материала и более твердых и прочных веществ, являющихся упрочняющими наполнителями. Матрица связывает композицию и придает ей нужную форму. Название композиционных материалов происходит от материала матрицы. Композиты с металлической матрицей называют металлическими, с керамической - керамическими, с полимерной - полимерными. Композит, содержащий 2 или более различных матричных материала, называется полиматричным.

По типу упрочняющих наполнителей композиционные материалы подразделяют на дисперсноупрочненные, армированные или волокнистые, и слоистые (рис.1). Композиционные материалы, содержащие 2 или более различных армирующих элементов, называются полиармированными. Полиармированные композиты, в свою очередь, делятся на простые, если армирующие элементы имеют различный состав, но одинаковую геометрию (например, стеклоуглепластик - полимер, армированный стеклянными и углеродными волокнами), и комбинированные, если армирующие элементы имеют различные состав и геометрию (например, композит, состоящий из алюминиевой матрицы, борных волокон и прослоек из титановой фольги).

В дисперсноупрочненные композиционные материалы искусственно вводят мельчайшие равномерно распределенные тугоплавкие частицы карбидов, оксидов, нитридов и другие, не взаимодействующие с матрицей и не растворяющиеся в ней вплоть до температуры плавления фаз. Чем мельче частицы наполнителя и меньше расстояния между ними, тем прочнее композиционный материал. В дисперсноупрочненных композиционных материалах матрица является основным несущим элементом.

Ко второй группе относятся композиционные материалы, армированные дискретными или непрерывными волокнами (например, алюминий - усы SiC, алюминий - борные волокна, стеклопластики). Арматурой в армированных композиционных материалах могут быть волокна различной формы (нити, ленты, сетки разного плетения). Прочность таких композиционных материалов определяется прочностью армирующих волокон, которые воспринимают основную нагрузку. Армирование дает больший прирост прочности, но дисперсное упрочнение технологически легче осуществимо.

Слоистые композиционные материалы набираются из чередующихся слоев волокон и листов матричного материала (типа “сэндвич”). Слои волокон в таком композиционном материале могут иметь различную ориентацию. Возможно поочередное использование слоев матрицы из сплавов с различными механическими свойствами.

По структуре и расположению компонентов композиционные материалы делятся на группы с каркасной, матричной, слоистой и комбинированной структурой. К композитам с каркасной структурой относятся керметы, полученные пропиткой; с матричной - дисперсно-упрочненные и другие армированные материалы; со слоистой - композиции, полученные из набора чередующихся листов материалов различного состава, и комбинированной - материалы, содержащие комбинации первых трех групп.

 

Рисунок 1

Типы композиционных материалов: дисперсноупрочненные, армированные или волокнистые.

В зависимости от геометрии армирующих элементов и их взаимного расположения композиты бывают изотропными или анизотропными. Если композиционный материал с матричной структурой армирован элементами, имеющими хаотичную ориентацию в пространстве (дисперсными включениями, дискретными или непрерывными волокнами), он является изотропным. Композиционные материалы с матричной структурой, упрочненные армирующими элементами, ориентированными определенным образом в пространстве, относятся к анизотропным.

Рисунок 2

Композиционный материал.

Рисунок 3

Схематичное изображение наполнения нанотрубками пространства между слоями композитного материала.