56. Композиционные материалы на неметаллической основе.

Свойства конструкционных ПКМ определяются свойствами основных компонентов - матрицы и арматуры. Наиболее прочные композиты на основе фенольных смол, эпоксидных и полиэфирных смол; максимально химически стойкие ПКМ на основе полиэтилена, полипропилена и фторопласта. Сочетание эпоксидных, полиэфирных и меламиноформальдегидных смол с синтетическими тканями, волокнами и бумагой дает легкие материалы, устойчивые к вибрационным и ударным нагрузкам, водостойкие и сохраняющие герметичность в условиях сложного нагружения. ПКМ на основе эпоксидных смол, армированных УВ, борными волокнами или НК, являются наиболее высокомодульными полимерными композиционными материалами, по удельной жесткости в несколько раз превосходящими металлы. Длительно работоспособны при температуре 576 К стекло- и асбопластики с кремнийорганическим связующим; в интервале температур 573 - 613 К - полиимиды в сочетании с кремнеземным, асбестовым и ли углеродным наполнителем; в интервале 633 - 773 К в воздушной и 2273 - 2773 К в вакууме стойкими являются УУКМ. Использование профилированных СВ с различной формой сечения повышает плотность упаковки волокон и увеличивает прочность и жесткость ПКМ, особенно в поперечном направлении. Свойства ПКМ зависят от вида применяемых волокон. К органическим волокнам относят волокна на основе араматических полиамидов (арамидов). Высокопрочные и высокомодульные арамидные волокна обладают уникальным комплексом свойств, высокими прочностью и модулем упругости, термостабильностью, позволяющей эксплуатировать их в широком интервале температур. Текстильная переработка составляет 90% исходной прочности нити, что дает возможность применять их в качестве тканных материалов.

Борные волокна получают из нитей W диаметром 12 мкм. После выскотемпературного химического осаждения получают волокно с сердцевиной из боридов вольфрама (WB, W2B5 и WB) диаметром 15 -17 мкм, окруженный слоем поликристаллического бора. Волокна бора, покрытые тонким слоем карбида кремния для повышения жаростойкости и защиты от воздействия матрицы, называются борсиком. Волокна бора находят широкое применение в композитах с полимерной и алюминиевыми матрицами. Композиты Al - SiC/БВ имеют преимущество, т.к. могут перерабатываться традиционными металлургическими способами и работать до 640К. БВ обладают наибольшей сдвиговой жесткостью G = 180 Гпа.

Волокна карбидокремния применяются в металлокомпозитах, эксплуатируемых при высоких температурах. Получают парогазоосаждением на W и углеродную подложки. Последние слабо связаны между подложкой и SiG из-за чего имеют пониженную механическую прочность и повышенную чувствительность к поверхностным дефектам. Свойства волокон SiC/W приведены в таблице.

Для конкретных условий эксплуатации практически имеется неограниченный выбор ПКМ, отличающийся составом и свойствами