Композиційні матеріали

Композиційними називаються штучні матеріали, які отримаються сполученням хімічно різних компонентів. Одним з компонентів являється матриця ( для полімерів - пов’язівне), другим – зміцнювачі.

В якості матриць використовують полімерні, вуглецеві, керамічні і металічні матеріали. В якості зміцнювачів використовують волокна: скляні, вуглецеві, борні, органічні, на основі нитковидних кристалів ( окисів, карбідів, боридів, нітридів), а також металічні (дроти), які мають високу міцність та жорсткість.

Властивості композиційних матеріалів залежать від складу компонентів, їх сполучення, кількісного співвідношення та міцності зв’язку між ними.

По характеру матриці композиційні матеріали підрозділяються на полімерні, вуглецеві і металічні.

По зміцненню їх можна класифікувати на карбоволокніти ( вуглепласти), які містять в якості зміцнювального матеріалу вуглецеві волокна; бороволокніти із зміцнювачами у вигляді борних волокон; органоволокніти із синтетичними волокнами; метали, які армовані волокнами.

Властивості матриць в композиційних матеріалах визначають технологічні параметри процесу отримання композиції та її експлуатаційні характеристики.

Армувальні або зміцнювальні компоненти рівномірно розподілені в матриці. Вони мають високу міцність, твердість і модуль пружності і по цим показникам значно перевершують матрицю.

Композиційні матеріали класифікують по геометрії наповнювача, розміщенню його в матриці і природі компонентів.

По геометрії наповнювача композиційні матеріли підрозділяють на три групи:

1. з нуль-мірними наповнювачами, розміри яких в трьох вимірах мають один і той же порядок;

2. з одномірними наповнювачами, один з розмірів яких значно перевищує два других;

3. з двохмірними наповнювачами, два розміри яких значно перевищують третій.

По схемі розміщення наповнювачів виділяють три групи композиційних матеріалів:

1. з одновісним (лінійним) розміщенням наповнювача у вигляді волокон, ниток, нитковидних кристалів в матриці паралельно один одному;

2. з двохвісним ( площинним) розміщенням армувального наповнювача у вигляді волокон, матів із нитковидних кристалів, фольги у матриці в паралельних площинах;

3. з трьохвісним (об’ємним) розміщенням армувального наповнювача і відсутністю переважного напрямку в його розподіленні.

По природі компонентів композиційні матеріали підрозділяються на чотири групи:

1. композиційні матеріали, які містять компонент із металів або сплавів;

2. композиційні матеріали, які містять компонент із неорганічних сполук оксидів, карбідів, нітридів та ін.;

3. композиційні матеріали, які містять компонент із неметалічних елементів, вуглецю, бору та ін.;

4. композиційні матеріали, які містять компонент із органічних сполук (епоксидні, поліефірні, фенольні ті інші смоли).

Властивості композиційних матеріалів залежать не тільки від фізико-хімічних властивостей компонентів, але і від міцності зв’язку між ними. Звичайно компоненти для композиційного матеріалу вибирають із властивостями, які суттєво відрізняються один від одного.