курсач для Захара

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ

(НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

«МАИ»

КУРСОВАЯ РАБОТА

на тему:

Основные типы термореактивных связующих, применяемых в КМ для авиационных конструкций.

Выполнил:

Группа: М1О-504С-20

Преподаватель: Кривонос Валерий Васильевич

Москва 2024 г

Оглавление

Введение 3

Актуальность темы 3

Цель и задачи исследования 3

Задачи: 3

Теоретические основы композиционных материалов с керамической матрицей 4

Определение и классификация композиционных материалов 4

Свойства керамических материалов 4

Примеры композиционных материалов с керамической матрицей 4

Применение композиционных материалов в конструкции узлов и агрегатов ЛА 5

Требования к материалам для конструкции ЛА 5

Преимущества и недостатки композиционных материалов с керамической матрицей 5

Примеры применения в реальных проектах 6

Технологии производства композиционных материалов с керамической матрицей 6

Методы синтеза и обработки 6

Технологические процессы 6

Качество и контроль качества 6

Анализ современных исследований и разработок 7

Последние достижения в области композиционных материалов 7

Направления дальнейших исследований 7

Перспективы применения 7

Заключение 8

Список литературы: 10

Введение

Актуальность темы

С развитием космической техники и увеличением нагрузок на конструкции летательных аппаратов (ЛА) становится все более актуальным использование композиционных материалов с керамической матрицей. Эти материалы обладают высокими механическими и термическими свойствами, что позволяет значительно повысить надежность и долговечность конструкций.

Цель и задачи исследования

Цель исследования — изучить композиционные материалы с керамической матрицей, их применение в конструкции узлов и агрегатов ЛА, а также анализировать современные технологии их производства и перспективы развития.

Задачи:

• Изучить теоретические основы композиционных материалов с керамической матрицей.

• Оценить преимущества и недостатки этих материалов для применения в ЛА.

• Рассмотреть технологии производства и контроль качества.

• Проанализировать современные исследования и разработки в данной области.

Теоретические основы композиционных материалов с керамической матрицей

Определение и классификация композиционных материалов

Композиционные материалы — это материалы, состоящие из двух или более компонентов с различными физическими и химическими свойствами. В случае керамической матрицы, основным компонентом является керамический материал, а вторым компонентом — наполнители или подкрепляющие материалы.

Свойства керамических материалов

Керамические материалы обладают высокой прочностью, устойчивостью к коррозии и термическим нагрузкам. Они также имеют высокую теплопроводность и химическую стойкость. Однако, керамические материалы обычно имеют низкую пластичность и устойчивость к ударным нагрузкам.

Примеры композиционных материалов с керамической матрицей

Примеры включают керамические композиты с углеродными, кремниевыми или оксидными наполнителями. Эти материалы широко используются в высокотемпературных и высоконагруженных приложениях.

Применение композиционных материалов в конструкции узлов и агрегатов ЛА

Требования к материалам для конструкции ЛА

ЛА подвергаются значительным механическим и термическим нагрузкам, что требует использования материалов с высокими прочностными и термическими свойствами. Композиционные материалы с керамической матрицей могут удовлетворить эти требования.

Преимущества и недостатки композиционных материалов с керамической матрицей

Преимущества:

• Высокая прочность и устойчивость к термическим нагрузкам

• Низкая теплопроводность, что снижает нагрев конструкций

• Устойчивость к коррозии и химическим воздействиям

Недостатки:

• Высокая стоимость производства

• Сложность обработки и изготовления

• Ограниченная пластичность и устойчивость к ударным нагрузкам

Примеры применения в реальных проектах

Композиционные материалы с керамической матрицей используются в конструкции теплозащитных экранов, тепловых щитов и других критически важных компонентов ЛА.

Технологии производства композиционных материалов с керамической матрицей

Методы синтеза и обработки

Производство композиционных материалов с керамической матрицей включает несколько этапов: синтез керамической матрицы, добавление наполнителей и последующая обработка.ные методы синтеза включают порошковую металлургию, химическое осаждение и твердофазное синтез.

Технологические процессы

Технологические процессы включают прессование, формование, обжиг и последующую обработку. Важно обеспечить равномерное распределение наполнителей и минимальные дефекты в структуре материала.

Качество и контроль качества

Контроль качества включает визуальный осмотр, микроскопию, рентгенографию и другие методы неразрушающего контроля. Важно также проводить механические испытания для оценки прочности и устойчивости материала.

Анализ современных исследований и разработок

Последние достижения в области композиционных материалов

Современные исследования направлены на улучшение свойств композиционных материалов с керамической матрицей, включая разработку новых методов синтеза и обработки. Также активно исследуются новые типы наполнителей и их влияние на свойства материала.

Направления дальнейших исследований

Основные направления включают:

• Разработка новых методов синтеза и обработки

• Исследование новых типов наполнителей

• Улучшение технологий контроля качества

Перспективы применения

Композиционные материалы с керамической матрицей имеют широкие перспективы в различных областях, включая космическую технику, энергетику и машиностроение.

Заключение

Композиционные материалы с керамической матрицей представляют собой перспективное направление в области материаловедения и их применение в конструкции узлов и агрегатов ЛА. Эти материалы обладают высокими механическими и термическими свойствами, что позволяет значительно повысить надежность и долговечность конструкций. Однако, их производство требует высоких затрат и сложных технологических процессов, что ограничивает их широкое применение.

Основные выводы исследования включают:

1. Высокие механические и термические свойства: Композиционные материалы с керамической матрицей обладают высокой прочностью, устойчивостью к термическим нагрузкам и низкой теплопроводностью, что делает их идеальными для применения в критически важных компонентах ЛА.

2. Сложность производства: Производство этих материалов требует сложных технологических процессов, включая синтез керамической матрицы, добавление наполнителей и последующую обработку. Это увеличивает затраты на производство и требует высококвалифицированных специалистов.

3. Ограниченная пластичность: Керамические материалы в целом имеют низкую пластичность и устойчивость к ударным нагрузкам, что может быть ограничением для некоторых приложений.

4. Перспективы развития: Современные исследования направлены на улучшение свойств этих материалов, разработку новых методов синтеза и обработки, а также на исследование новых типов наполнителей.

Рекомендации по дальнейшему изучению и применению

Для дальнейшего изучения и применения композиционных материалов с керамической матрицей рекомендуется:

1. Продолжать исследования в области новых методов синтеза и обработки: Разработка новых технологий может значительно снизить затраты на производство и улучшить качество материалов.

2. Исследовать новые типы наполнителей: Исследование различных наполнителей и их влияние на свойства материала может привести к созданию более эффективных и экономичных композитов.

3. Улучшать технологии контроля качества: Разработка и внедрение современных методов контроля качества позволит обеспечить высокую надежность и долговечность композиционных материалов.

4. Расширять области применения: Исследование новых областей применения, таких как энергетика и машиностроение, может открыть новые возможности для использования этих материалов.

5. Сотрудничество с промышленностью: Тесное сотрудничество с промышленными предприятиями позволит быстрее внедрять новые технологии и материалы в практику, что ускорит их коммерциализацию.

Список литературы:

1. Абрамов, Е.В. Композиционные материалы с металлической матрицей: учебное пособие / Е.В. Абрамов, О.М. Костенко. - Москва: Изд. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011.

2. Шахматов, Е.В. Композиционные материалы с металлической матрицей: учеб. пособие / Е.В. Шахматов, С.И. Кувшинов. - М.: МАТИ, 2006.

3. Chawla, K.K. Metal Matrix Composites. New York: Springer, 2019.

4. Miracle, D.B.; Donaldson, S.L. ASM Handbook, Volume 21: Composites. Materials Park, OH: ASM International, 2001.