МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра ПМИГ

РЕФерат

по дисциплине «Конструкционные биоматериалы»

ТЕМА: КОМПОЗИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ С КЕРАМИЧЕСКИМИ МАТРИЦАМИ.

Студент гр. 2503		Малышев К.А.
Преподаватель		Степанов С.К.

Санкт-Петербург

2025

Содержание

	Введение	3
1	Композитные материалы с керамическими матрицами	4
1.1	Определение и основные характеристики	4
1.2	Виды керамических матриц и армирующих наполнителей	5
2	Методы производства композитов	8
2.1	Инфильтрация (LPI, CVI)	8
2.2	Реакционное спекание	8
2.3	Сол-гель метод	8
3	Свойства и применение	11
3.1	Преимущества и недостатки	11
3.2	Применение композитов	14
	Заключение	16
	Список использованных источников	17

Введение

Композитные материалы с керамическими матрицами – это класс материалов, обладающих высокой прочностью, жаростойкостью и устойчивостью к химическим воздействиям. Они находят применение в авиакосмической отрасли, энергетике, машиностроении и других высокотехнологичных сферах, где традиционные металлы и полимерные композиты не обеспечивают необходимую термо- и износостойкость.

Актуальность данной темы обусловлена растущими требованиями к материалам в экстремальных условиях эксплуатации. Развитие технологий производства с использованием этих материалов открывает новые возможности для создания лёгких, прочных и долговечных конструкций, что способствует увеличению эффективности и безопасности различных инженерных решений.

Цель данного реферата — рассмотреть особенности композитных материалов с керамическими матрицами, их состав, методы производства, свойства и основные области применения.

1 Композитные материалы с керамическими матрицами

1. Определение и основные характеристики

Композитные материалы с керамическими матрицами (CMC, Ceramic Matrix Composites) представляют собой многокомпонентные материалы, в которых керамическая матрица объединена с армирующими элементами. В отличие от традиционной керамики, которая обладает высокой хрупкостью, композиты имеют значительно большую прочность за счёт введения армирующих волокон или частиц. Это делает их устойчивыми к механическим нагрузкам и позволяет использовать в условиях высоких температур и агрессивных сред.

Одной из ключевых характеристик композитов с керамической матрицей является их высокая термостойкость. Такие материалы способны работать при температурах, превышающих 1000 °C, не теряя своих механических свойств. В отличие от металлов, которые при нагреве могут деформироваться и разрушаться, композиты сохраняют свою структуру даже при длительном воздействии экстремальных температур.

Кроме того, керамические матричные композиты обладают высокой стойкостью к окислению и коррозии. В отличие от металлических сплавов, которые подвергаются коррозионному износу под действием высоких температур и агрессивных газовых сред, керамическая матрица не вступает в химические реакции с большинством веществ. Это делает их незаменимыми в авиакосмической отрасли, энергетике и других сферах, где материалы подвергаются сильным термическим и химическим нагрузкам.

Также важным преимуществом таких композитов является их низкая плотность. По сравнению с металлами, такие композиты обладают меньшим весом при сохранении высокой прочности. Это особенно важно в авиационной и космической промышленности, где снижение массы конструкции позволяет увеличить топливную эффективность и эксплуатационные характеристики летательных аппаратов.

Несмотря на свою керамическую основу, композиты имеют достаточно высокую прочность и ударную вязкость. В обычной керамике под действием механической нагрузки возникают трещины, которые быстро распространяются и приводят к разрушению материала. В композитах же армирующие волокна препятствуют распространению трещин, что значительно повышает их механическую прочность и долговечность.

Ещё одной важной особенностью композитов с керамическими матрицами является низкий коэффициент теплового расширения. Это свойство позволяет материалу сохранять стабильность размеров при резких изменениях температуры, предотвращая возникновение внутренних напряжений и термических деформаций.