9.7. Основные методы получения композиционных материалов.

Композиционные материалы получают с помощью следующих основных методов.

1. Пропитка армирующих волокон матричным материалом.

2. Формование в пресс-форме лент упрочнителя и матрицы, получаемых намоткой.

3. Холодное прессование обоих компонентов с последующим спеканием.

4. Электрохимическое нанесение покрытий на волокна с последующим прессованием.

5. Осаждение матрицы плазменным напылением на упрочнитель с последующим обжатием.

6. Пакетная диффузионная сварка монослойных лент компонентов.

7. Совместная прокатка армирующих элементов с матрицей.

Существует несколько способов усиления конструкций с использованием конструкционных материалов. В узлах конструкций, требующих наибольшего упрочнения, армирующие волокна располагаются по направлению приложенной нагрузки. Цилиндрические изделия и другие тела вращения (например, сосуды высокого давления) армируют волокнами, ориентируя их в продольном и поперечном направлениях.

Увеличение прочности и надежности в работе цилиндрических корпусов, а также уменьшение их массы достигается внешним армированием узлов конструкций высокопрочными и высокомодульными волокнами, что позволяет повысить в 1,5 – 2 раза удельную конструктивную прочность по сравнению с цельнометаллическими корпусами. Упрочнение материалов волокнами из тугоплавких веществ значительно повышает их жаропрочность. Например, армирование никелевого сплава вольфрамовым волокном (проволокой) позволяет повысить его жаропрочность при 1100°C в 2 раза.

Резюме.

Композиционными называются материалы, состоящие из непрерывной среды – матрицы, в которой находятся один или несколько конструкционных компонентов. Для композиционных материалов характерна определённая совокупность признаков. Композиционные материалы считают однородными в макромасштабе и неоднородными в микромасштабе, поскольку они состоят из нескольких фаз. Композиционные материалы классифицируют по геометрии наполнителя, расположению его в матрице и природе конструкционных компонентов. В композитах силы взаимодействия частиц на границе раздела фаз должны обеспечивать целостность материала. Области применения композиционных материалов не ограничены.

Виды композиционных материалов (КМ): КМ с металлической матрицей, волокнистые КМ, дисперсионно-упрочненные КМ, КМ с неметаллической матрицей, карбоволокниты, бороволокниты органоволокниты. Существует несколько основных методов получения композиционных материалов.

Вопросы для самопроверки.

1. В чём принципиальное отличие композиционных материалов от других видов материалов?

2. Каковы признаки композиционных материалов?

3. По каким признакам классифицируют композиционные материалы?

4. Какие свойства композиционным материалам придают армирующие компоненты?

5. Почему композиционные материалы считают однородными в макромасштабе и неоднородными в микромасштабе?

6. Как должны, соотносится силы взаимодействия между компонентами композита для обеспечения его стабильности?

7. В каких случаях взаимодействие компонентов композита приводит к повышению его стабильности?

8. Для изготовления, каких деталей, и какие виды композиционных материалов используются в известных Вам марках автомобилей?

9. Какие свойства металлической матрицы усиливают, находящиеся в ней конструкционные наполнители?

10. Как соотносятся диаметр и длина волокон в волокнистых композиционных материалах?

11. Какие функции выполняют дисперсные наполнители в дисперсионно-упрочненных композиционных материалах?

12. Какие вещества используют для создания неметаллической матрицы в композиционных материалах и каков состав добавляемых конструкционных наполнителей?

13. Сколько химических веществ входит в состав карбоволокнитов и какие функции они выполняют?

14. Почему структура органоволокнитов малодефектна?

15. С помощью, каких основных методов можно получить композиционный материал?