Конструкционные материалы применяемые в космической промышленности и народном хозяйстве

космической индустрии и других отраслях народного хозяйства и выявить экономическую

эффективность их применения.

или тканями на их основе; алюминий, армированный нитями стали, бериллия.

Композиционный материал – конструкционный (металлический или неметаллический) материал, в котором имеются усиливающие его элементы в виде нитей, волокон или хлопьев более прочного материала.

значениями прочности, жаропрочности, модуля упругости, абразивной стойкости, а также создавать

композиции с необходимыми магнитными, диэлектрическими, радиопоглощающими и другими специальными свойствами.

Ni и их сплавы), упрочненной высокопрочными волокнами (волокнистые материалы) или

тонкодисперсными тугоплавкими частицами, не растворяющимися в основном металле (дисперсно-упрочненные материалы). Металлическая матрица связывает волокна (дисперсные частицы) в единое целое.

Типы композиционных материалов.
1. Композиционные материалы с металлической матрицей.

Из полимерных матриц наибольшее распространение получили эпоксидная, фенолоформальдегидная и полиамидная. Матрица

связывает композицию, придавая ей форму. Упрочнителями служат волокна: стеклянные, углеродные, борные, органические, на основе нитевидных кристаллов (оксидов, карбидов, боридов, нитридов и других), а также металлические (проволоки), обладающие высокой прочностью и жесткостью.

2. Композиционные материалы с неметаллической матрицей.

соотношения и прочности связи между ними.
Армирующие материалы могут быть в

виде волокон, жгутов, нитей, лент, многослойных тканей.

материалы.
Часто композиционный материал представляет собой слоистую структуру,

в которой каждый слой армирован большим числом параллельных непрерывных волокон.

тория, гафния, иттрия, сложные соединения оксидов и редкоземельных металлов), не

растворяющихся в матричном металле, позволяет сохранить высокую прочность материала. Дисперсно-упрочненные композиционные материалы могут быть получены на основе большинства применяемых в технике металлов и сплавов.

2.2. Дисперсно-упрочненные композиционные материалы.
В отличие от волокнистых композиционных материалов в дисперсно-упрочненных композици-онных материалах матрица является основным элементом, несущим нагрузку, а дисперсные частицы тормозят движение в ней дислокаций.

синтетической смолы, являющейся связующим, и стекло-волокнистого наполнителя. В качестве наполнителя

применяют непрерывное или короткое стекловолокно.

2.3. Стекловолокниты.

из полимерного связующего (матрицы) и упрочнителей в виде углеродных волокон

(карбоволокон).

2.4. Карбоволокниты.

в инертной или восстановительной атмосфере.
2.5. Карбоволокниты с углеродной матрицей.

– борных волокон.
2.6. Бороволокниты.

связующего и упрочнителей (наполнителей) в виде синтетических волокон.
2.7. Органоволокниты.

Они применяются в авиации для высоконагруженных деталей самолетов (обшивки, лонжеронов,

нервюр, панелей и т. д.) и двигателей (лопаток компрессора и турбины и т. д.), в космической технике для узлов силовых конструкций аппаратов, подвергающихся нагреву, для элементов жесткости, панелей, в автомобилестроении для облегчения кузовов, рессор, рам, панелей кузовов, бамперов и т. д., в горной промышленности (буровой инструмент, детали комбайнов и т. д.), в гражданском строительстве (пролеты мостов, элементы сборных конструкций высотных сооружений и т. д.) и в других областях народного хозяйства.

Область применения композиционных материалов.

для тепловой защиты, дисков авиационных тормозов, химически стойкой аппаратуры.
Композиционные

материалы с неметаллической матрицей, а именно полимерные карбоволокниты используют в судо- и автомобилестроении (кузовагоночных машин, шасси, гребные винты); из них изготовляют подшипники, панели отопления, спортивный инвентарь, части ЭВМ.

космической технике (профили, панели, роторы и лопатки компрессоров, лопасти винтов

и трансмиссионные валы вертолетов и т. д.).

материал при производстве корпусов лодок, катеров, судов и ракетных двигателей,

кузовов автомобилей, цистерн, рефрижераторов, радиопрозрачных обтекателей, лопастей вертолётов, коррозионностойкого оборудования и трубопроводов, небольших зданий, бассейнов для плавания и др., а также стеклопластик используется как электроизоляционный материал в электро- и радиотехнике.

детали скоростных самолетов, подвергающиеся максимальным аэродинамическим нагрузкам, сопла ракетных двигателей

и прочее.

Органоволокниты применяют в качестве изоляционного и конструкционного материала в электрорадио промышленности, авиационной и космической технике, автостроении; из них изготовляют трубы, емкости для реактивов, покрытия корпусов судов и другое.

используют такие материалы, как древесно-наполненный полипропилен, модифицированный полипропилен и другие.

США был изготовлен самолет «Вояджер»,практически полностью изготовленный из армированных пластиков.

Этот самолет облетел вокруг Земли без посадки.

двигателей, энергетических и транспортных установок, уменьшении массы машин и приборов.

чрезвычайно легкий, жесткий, с высоким энергопоглощением при столкновении. Сегодня он

уже применяется и в отечественном самолетостроении. Металлические пенистые структуры обладают и высокими характеристиками, обеспечивающими шумоизоляцию и термостойкость. Правда, пока стоимость деталей из такого материала выше, чем у стальных, примерно на 20%.

Использование алюминиевых листов со вспененным алюминием в промежутках делает кузов автомобиля на 50% легче и в 10 раз прочнее кузова из стали.

пластиковые композиционные материалы позволили уменьшить стоимость их производства. В результате

уже на нынешнем этапе создаются условия для снижения себестоимости автомобиля на 20 - 30%.

Эффективность применения композиционных материалов подтверждена на многих примерах. Скажем, облицовка корпуса двигателя и коробки передач грузового автомобиля из стеклонаполненного полиуретана массой 7, 5 кг изготавливается всего за 189 секунд. А днище кузова, ранее включавшее сто деталей и узлов, заменено одним полиуретановым модулем со снижением массы на 30%.

антенных конструкций из углепластика при массе до 15 кг обеспечит

разрушающую нагрузку 900 кгс при сроке службы не менее 20 лет. Сотовые материалы (трехслойные) из углепластика в несущих элементах конструкций в сравнении с однослойными (монолитными) при заданных условиях эксплуатации и увеличении нагрузок при заданной массе элемента обеспечат: снижение массы элемента конструкции на 40...50 % и повышение его жесткости на 60...80 %; повышение надежности на 20...25 % и увеличение гарантийного срока на 60...70 % .

космонавтики, чаще всего вспоминают о спутниках связи, погоды - то

есть только о непосредственном применении космической техники. Между тем материаловедческие вопросы дают не меньше неожиданных на первый взгляд ответвлений, позволяющих с успехом применять передовые космические материалы в народном хозяйстве.