Що таке композитний. Види і застосування композитних матеріалів

21

Композитом називають суцільний неоднорідний матеріал, який був штучно створений з декількох компонентів з різними фізичними і хімічними властивостями. Механічні характеристики композитного матеріалу визначає співвідношення властивостей матриці і армуючих елементів, а також міцність їх зв’язку, яка забезпечується при правильному виборі вихідних компонентів і способі їх суміщення.

найбільш примітивним композитним матеріалом є цеглини з соломи і глини, якими користувалися ще стародавні єгиптяни.

Найчастіше композитом називають матеріали на основі смоли або полімерних матриць. Для виготовлення композитних матеріалів використовуються фенольні, епоксидні, вінілефірні, поліефірні та поліпропіленові полімери. Армуючими речовинами при виготовленні композитів виступають сипучі речовини і волокна. Міцність матеріалу залежить від кількості смоли – чим її менше, тим він міцніше. Сьогодні для досягнення ідеальних пропорцій всіх компонентів в композитному матеріалі постійно вдосконалюється технологія формування.

Методи формування композитних матеріалів

У процесі формування матриця композитного матеріалу об’єднується з його армуючим речовиною, в результаті чого можна виготовити той чи інший виріб. Термореактивні полімерні матриці в процесі формування проходять через хімічну реакцію затвердіння. Термопластичні полімерні матриці в процесі формування розплавляються і застигають в заданій формі. Даний процес зазвичай проходить в кімнатної температури і нормального тиску.

найпоширенішим композитом сьогодні вважається цемент з металевою арматурою або асфальтобетон.

Також існує контактне (ручне) формування, яке має ряд серйозних недоліків. У виробі, сформованому цим методом, міститься підвищена кількість смоли, що робить його більш крихким. Крім цього, при ньому складно досягти ідеальних пропорцій матриці і армуючого речовини, а також дотримати товщину вироби, уникнувши при цьому внутрішніх повітряних ходів.

Процес вакуумного формування передбачає використання відкритої оснастки, в яку поміщаються компоненти композиту, накриваються силіконовою мембраною або полімерною плівкою. Потім на оснащення в умовах атмосферного тиску і підвищеної температури накладають вакуум.

1. Композиційні або композитні матеріали-матеріали майбутнього.

Після того як сучасна фізика металів детально роз’яснила нам причини їх пластичності, міцності та її збільшення, почалася інтенсивна систематична розробка нових матеріалів. Це призведе, ймовірно, вже у уявному майбутньому до створення матеріалів з міцністю, у багато разпревишающей її значення у звичайних сьогодні сплавів. При цьому велика увага буде приділятися вже відомим механізмам загартування сталі і старіння алюмінієвих сплавів, комбінаціям цих відомих механізмів з процесами формування і численними можливостями створення комбінованих матеріалів. Два перспективних шляхи відкривають комбіновані матеріали, посилені або волокнами, або диспергованими твердими частинками. Вперше в неорганічну металеву або органічну полімерну матрицю введені найтонші високоміцні волокна зі скла, вуглецю, бору, берилію, сталі або ниткоподібні монокристали. В результаті такого комбінування максимальна міцність поєднується з високим модулем пружності і невеликою щільністю. Саме такими матеріалами майбутнього є композиційні матеріали.

Композиційний матеріал – конструкційний (металевий або неметалевий) матеріал, в якому є підсилюють його елементи у вигляді ниток, волокон або пластівців більш міцного матеріалу. Приклади композиційних матеріалів: пластик, армований борними, вуглецевими, скляними волокнами, джгутами або тканинами на їх основі; алюміній, армований нитками сталі, берилію. Комбінуючи об’ємний вміст компонентів, можна отримувати композиційні матеріали з необхіднимизначеннями міцності, жароміцності, модуля пружності, абразивної стійкості, а також створювати композиції з необхідними магнітними, діелектричними, радіопоглинаючими та іншими спеціальними властивостями.

2. Типи композиційних матеріалів.

2.1. Композиційні матеріали з металевою матрицею.

Композитні матеріали або композиційні матеріали складаються з металевої матриці (частіше al, mg, ni і їх сплави), зміцненої високоміцними волокнами (волокнисті матеріали) або тонкодисперсними тугоплавкими частинками, що не розчиняються в основному металі (дисперсно-зміцнені матеріали). Металева матриця пов’язує волокна (дисперсні частинки) в єдине ціле. Волокно (дисперсні частинки) плюс зв’язка (матриця), складові ту чи іншу композицію, отримали назву композиційні матеріали.

2.2. Композиційні матеріали з неметалевою матрицею.

Композиційні матеріали з неметалевою матрицею знайшли широке застосування. Як неметалевих матриць використовують полімерні, вуглецеві та керамічні матеріали. З полімерних матриць найбільшого поширення набули епоксидна, фенолоформальдегідна і поліамідна.
Вугільні матриці коксовані або піровуглецеві отримують з синтетичних полімерів, підданих піролізу. Матриця пов’язує композицію, надаючи їй форму. Зміцнювачами служать волокна: скляні, вуглецеві, борні, органічні, на основі ниткоподібних кристалів (оксидів, карбідів,боридів, нітридів та інших), а також металеві (дроту), що володіють високою міцністю і жорсткістю.

Властивості композиційних матеріалів залежать від складу компонентів,їх поєднання, кількісного співвідношення і міцності зв’язку між ними.
Армуючі матеріали можуть бути у вигляді волокон, джгутів, ниток, стрічок, багатошарових тканин.

Зміст упрочнителя в орієнтованих матеріалах становить 60-80 об. % , в неорієнтованих (з дискретними волокнами і ниткоподібними кристалами) – 20-30 об. %. Чим вище міцність і модуль пружності волокон, тим вище міцність і жорсткість композиційного матеріалу. Властивості матриці визначають міцність композиції при зсуві і стисненні і опір втомному руйнуванню.

По виду упрочнителя композитні матеріали класифікують настекловолокніти, карбоволокніти з вуглецевими волокнами, бороволокніти іоргановолокніти.

У шаруватих матеріалах волокна, нитки, стрічки, просочені сполучною, укладаються паралельно один одному в площині укладання. Плоскі слоісобіраются в пластини. Властивості виходять анізотропними. Для работимеріала в виробі важливо враховувати напрямок діючих навантажень. Можна створювати матеріали як з ізотропними, так і з анізотропними властивостями.
Можна укладати волокна під різними кутами, варіюючи властивості композиційних матеріалів. Від порядку укладання шарів по товщині пакета залежать згинальні і крутильні жорсткості матеріалу.

Застосовується укладання упрочнителей з трьох, чотирьох і більше ниток.
Найбільше застосування має структура з трьох взаємно перпендикулярних ниток. Зміцнювачі можуть розташовуватися в осьовому, радіальному і окружному напрямках.

Тривимірні матеріали можуть бути будь-якої товщини у вигляді блоків, циліндрів. Об’ємні тканини збільшують міцність на відрив і опір в порівнянні з шаруватими. Система з чотирьох ниток будується шляхом розкладання упрочнителя по діагоналях куба. Структура з чотирьох ниток рівноважна, має підвищену жорсткість при зсуві в головних площинах.
Однак створення чотирьохнаправлених матеріалів складніше, ніж трьох спрямованих.

3. Класифікація композиційних матеріалів.

3.1. Волокнисті композиційні матеріали.

Часто композиційний матеріал являє собою шарувату структуру, в якій кожен шар армований великим числом паралельних безперервних волокон. Кожен шар можна армувати також безперервними волокнами, витканими в тканину,яка являє собою вихідну форму, по ширині і довжині відповідну кінцевому матеріалу. Нерідко волокна сплітають в тривимірні структури.

Композитні матеріали відрізняються від звичайних сплавів більш високими значеннями тимчасового опору і межі витривалості (на 50 – 10 %), модуля пружності, коефіцієнта жорсткості і зниженою схильністю до тріщиноутворення. Застосування композиційних матеріалів підвищує жорсткість конструкції при одночасному зниженні її металоємності.

Міцність композиційних (волокнистих) матеріалів визначається властивостями волокон; матриця в основному повинна перерозподіляти напруги між армуючими елементами. Тому міцність і модуль пружності волокна повинні бутиДля оплати різних послуг, що продають бахіли, солодощі та інші дрібні товари. Великі кошти для старту не потрібні, виробники терміналів пропонують їх в оренду або на лізинговій основі. Важливо вибрати жваве місце для розміщення апарату і забезпечувати його обслуговування.
Описана лише незначна частина бізнес-ідей, що дозволяють стартувати з капіталом в розмірі 100 000 рублів. Як ви вже встигли помітити, все або більша частина відноситься до сфери обслуговування. Тут важливо надавати якісний сервіс, проявляти активність і креативний підхід. Почавши свою справу в кризовий період і вкладаючи прибуток в розширення, ви зможете зміцнитися в обраному напрямку і отримати значну перевагу перед конкурентами.