Композиционные материалы

созданный неоднородный сплошной материал, состоящий из двух или более компонентов

с четкой границей раздела между ними.

в количествах, обеспечивающих заданные свойства материала
КМ представляют собой гетерофазные системы,

получаемые из двух или более компонентов с различными функциями

композитах конструкционного назначения армирующие элементы обычно обеспечивают необходимые механические характеристики

материала (прочность, жесткость и т.д.), а матрица (или связующее) обеспечивает совместную работу армирующих элементов и защиту их от механических повреждений и агрессивной химической среды.

(дискретный) компонент, разделенный в объеме композиции.

Кроме двух основных компонентов в

состав композиционных материалов могут входить элементы, выполняющие другую функцию (изоляционную, защитную и т.д.)

взаимодействия матрицы и упрочнителя
По форме элементов упрочнителя
По конструктивному признаку упрочнителя
По

назначению

металлы и их сплавы, находящиеся в твердом кристаллическом или аморфном

состоянии.

.

создание свойств композиционного материала, защищает арматуру от механических повреждений и

других воздействий среды, обеспечивает равномерное распределение напряжений по объему материала

Матрица должна обеспечить:
физико-химические (теплофизические, механические, электрические и др.)
технологические (уровень рабочих температур, характер изменения свойств под воздействием среды и др.) свойства материала
Матрица определяет метод изготовления изделий.

слоистые материалы различной природы
тонкодисперсные порошкообразные частицы или более крупные

зерна

слоя – самая важная с точки зрения создания композитов

материала, свойства которого существенно отличаются от свойств каждого из его

составляющих.
Варьируя состав матрицы и наполнителя, их соотношение, применяя специальные дополнительные реагенты и т.д., получают широкий спектр материалов с требуемым набором свойств.

бетоны производятся как на традиционных цементных матрицах, так и на

полимерных (эпоксидных, полиэфирных, фенолоформальдегидных, акриловых и т.д.). Современные высокоэффективные бетоны по прочности приближаются к металлам.

реже — природные и искусственные волокна в виде жгутов, нитей,

тканей, бумаги и т.д.
Органопластики обладают низкой плотностью, они легче стекло- и углепластиков, обладают относительно высокой прочностью при растяжении; высоким сопротивлением удару и динамическим нагрузкам, но, в то же время, низкой прочностью при сжатии и изгибе.

конструкции, фанеры, древесные пластики, древесностружечные и древесноволокнистые плиты и балки,

древесные прессмассы и пресспорошки, термопластичные древесно-полимерные композиты.

формуют из расплавленного неорганического стекла.
Стеклопластики обладают высокой прочностью, низкой

теплопроводностью, высокими электроизоляционными свойствами, кроме того, они прозрачны для радиоволн.
Слоистый материал, в котором в качестве наполнителя применяется ткань, плетенная из стеклянных волокон, называется стеклотекстолитом (применяется в электротехнтке и электронике)

волокна. Углеродные волокна получают из синтетических и природных волокон на

основе целлюлозы, сополимеров акрилонитрила, нефтяных и каменноугольных пеков и т.д.
На основе углеродных волокон и углеродной матрицы создают композиционные углеграфитовые материалы — наиболее термостойкие композиционные материалы (углеуглепластики), способные долго выдерживать в инертных или восстановительных средах температуры до 3000° С.

листов материалов обшивки самолета.
Предполагается, что такая технология может примерно

в 10 раз повысить прочность соединения композиционных материалов при чисто символическом увеличении стоимости.

Углепластик или карбон
Это полимерные композиционные материалы из переплетенных нитей углеродного волокна, расположенных в матрице из полимерных (например, эпоксидных) смол. Плотность — от 1450 кг/м3.  Материалы эти отличаются высокой прочностью, жёсткостью и малым весом. Нередко они бывают  прочнее стали, но гораздо легче по весу. 

основе металлов в качестве матрицы применяют алюминий, магний, никель, медь

и т.д. Наполнителем служат высокопрочные волокна, тугоплавкие частицы различной дисперсности, нитевидными монокристаллы оксида алюминия, оксида бериллия, карбидов бора и кремния, нитридов алюминия и кремния и т.д. длиной 0,3-15 мм и диаметром 1-30 мкм.
Основными преимуществами композиционных материалов с металлической матрицей по сравнению с обычным (неусиленным) металлом являются: повышенная прочность, повышенная жесткость, повышенное сопротивление износу, повышенное сопротивление ползучести.

а также металлическими и керамическими дисперсными частицами позволяет получать высокопрочные

композиты, однако, ассортимент волокон, пригодных для армирования керамики, ограничен свойствами исходного материала.
Часто используют металлические волокна. Сопротивление растяжению растет незначительно, но зато повышается сопротивление тепловым ударам — материал меньше растрескивается при нагревании, но возможны случаи, когда прочность материала падает. Это зависит от соотношения коэффициентов термического расширения матрицы и наполнителя.

ОИЦ «Академия», 2008. – 288 с. – Серия: Начальное профессиональное

образование, стр. 201-245

2. Рогов В.А., Поздняк Г.Г. Современные машиностроительные материалы: Учебное пособие. – М: ОИЦ «Академия», 2008. – 336 с, . стр. 206-208

3. Заплатин В.Н. Справочное пособие по материаловедению – М: ОИЦ «Академия», 2009. – 216 с.