3. Общие понятия о композитах ( дисперсно-упрочненные, волокнисто-упрочненные).

Композиция должна представлять собой объемное со­четание хотя бы двух химически разно­родных материалов с четкой границей раздела между этими компонентами (фа­зами) и характеризоваться свойствами, которых не имеет никакой из ее компо­нентов в отдельности. Композицию полу­чают путем введения в основной материал (матрицу) определенного количества дру­гого материала, который добавляется в целях получения специальных свойств. КМ может состоять из двух, трех и более компонентов. Размеры частиц входящих компонентов могут колебаться в широких пределах - от сотых долей микрометра (для порошковых наполнителей) до не­скольких миллиметров (при использовании волокнистых наполнителей).

В композитах конструкционного назначения армирующие элементы обычно обеспечивают необходимые механические характеристики материала (прочность, жесткость и т.д.), а матрица (или связующее) обеспечивает совместную работу армирующих элементов и защиту их от механических повреждений и агрессивной химической среды.

Дисперсно-упрочненные композиционные материалы

В таких материалах при нагружении всю нагрузку воспринимает матрица, в которой с помощью множества практически нерастворяющихся в ней частиц 2-ой фазы создается структура, активно сопротивляющаяся деформации. При пластической деформации активно участвуют дислокации - локальные искажения в кристаллической решетке, благодаря которым сдвиг атомов в соседние положения происходит неодновременно по всей плоскости скольжения, а растягивается во времени и не требует значительного усилия. Упрочнение таких материалов заключается в создании в них структуры, затрудняющие в них движение дислокации. Наиболее сильное торможение передвижение дислокации создают дисперсные частицы 2-ой фазы, химические соединения типа карбидов, нитридов, оксидов, характеризующиеся высокой прочностью и температурой плавления. В дисперсно-упрочненных композиционных материалах заданную прочность и надежность обеспечивают путем формирования определенного структурного состояния, при котором эффективное торможение дислокаций сочетается с их равномерным распределением в объеме материала, либо с определенной подвижностью, скапливающихся у барьеров дислокации для предотвращения хрупкого разрушения.

Волокнисто-упрочненные композиционные материалы

У ВКМ матрица чаще всего пластичная и армирована высокопрочными волокнами или проволокой или нитевидными кристаллами. Идея состоит в том, что при деформировании матричного материала обеспечивается нагружение волокон и использование их высокой прочности. Поэтому прочность и модуль упругости волокон должны быть значительно больше, чем прочность и модуль упругости матрицы. Жесткие армирующие волокна воспринимают напряжения, возникающие в композиции при нагружении, придают ей прочность и жесткость в направлении ориентации волокон.

4. Классификация композитных материалов.

Все КМ условно можно классифициро­вать по следующим признакам:

В зависимости от материала матрицы КМ можно разделить на следующие ос­новные группы: композиции с металличе­ской матрицей - металлические компо­зиционные материалы (МКМ), с поли­мерной - полимерные композиционные материалы (ПКМ), с резиновой - рези­новые композиционные материалы (РКМ) и с керамической - керамические композиционные материалы (ККМ).

Название ПКМ обычно присваивают в зависимости от армирующего материала. Например, ПКМ, армированные стеклян­ными волокнами, называют стеклопласти­ками. Аналогично получили свои названия металлопластики, асбестопластики, угле­пластики, боропластики и т.д.

По типу арматуры и ее ориентации КМ подразделяют на две основные группы: изотропные и анизотропные.

Изотропные КМ имеют одинако­вые свойства во всех направлениях. К этой группе относят КМ с порошкообразными наполнителями.

У анизотропных материалов свойства зависят от направления арми­рующего материала. Их подразделяют на однонаправленные, слоистые и трехмер­но-направленные.

В последнее время находят широкое применение так называемые гибридные КМ. Гибридными называют КМ, со­держащие в своем составе три или более компонентов.

По способу получения полимерные и резиновые КМ разделяют на литейные и прессованные. Металлические КМ анало­гично делят на литейные и деформируемые.

По назначению КМ разделяют на об­щеконструкционные, термостойкие, по­ристые, фрикционные и антифрикцион­ные и т.д.