Лекция 12 — Композиционные и порошковые материалы


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте его и откройте на своем компьютере.
Композиционные и
порошковые
материалы
ЛЕКЦИЯ №12
Алексеева Юлия Олеговна
асп
. 2 года ФАКИ МФТИ
младший научный сотрудник лаборатории
прикладных нанотехнологий МФТИ
Композиционные
материалы
или
композиты

сложная
объёмная гетерогенная
система, состоящая из сильно различающихся по
свойствам, обычно не растворимых один в
другом компонентов, в строении которой
используются преимущества каждой из них.
Композиционные материалы
Композиционные материалы
, или
композиты

сложная объёмная гетерогенный система,
состоящая из сильно различающихся по
свойствам, обычно не растворимых один в
другом компонентов, в строении которой
используются преимущества каждой из них.

Ярко выраженные границы раздела

Основа КМ

матрица
3
Композиционные материалы
С металлической
матрицей

Металл

Сплав
С
не
металлической
матрицей

Углеродные
материалы

Полимерные
материалы

Керамические
материалы
4
5
Классификация композиционных
материалов
С металлической
матрицей:
Волокнистые
Дисперсно
-
упрочнённые
Стекловолокнистые
С неметаллической
матрицей:
Карбоволокниты
Бороволокниты
Органоволокниты
6
7
С металлической
матрицей:
Волокнистые
Дисперсно
-
упрочнённые
Стекловолокнистые
Волокнистые
КМ
Наполнитель

упрочнитель
Волокна:

Дискретные
L/d = 10…10
3
(хаотично)

Непрерывные
L/d


Чем выше
L/d
, тем выше степень упрочнения

Высокая прочность

Меньшее трещинообразование

Малая скорость разупрочнения во времени
8
Волокнистые
КМ
9
10
Волокнистые
КМ
11
Волокнистые
КМ
Наполнитель

упрочнитель
Волокна:

Дискретные
L/d = 10…10
3
(хаотично)

Непрерывные
L/d


Чем выше
L/d
, тем выше степень упрочнения

Высокая прочность

Меньшее трещинообразование

Малая скорость разупрочнения во времени
12
Достоинства:

Высокая прочность

Меньшее трещинообразование

Малая скорость разупрочнения
во времени
Недостатки:

Низкое сопротивление
межслойному сдвигу
13
Волокнистые
КМ
Волокнистые
КМ
15
Дисперсно
-
упрочн–нные
КМ
Матрица

основа, воспринимающая нагрузку
Дисперсные частички (наполнитель) тормозят
движение дислокаций в матрице

d =
10…50 нм,
l = 100…500
нм
Практически все металлы и сплавы
16
Дисперсно
-
упрочн–нные
КМ
Наиболее широко применяется КМД на основе
Al

спечённый алюминиевый порошок (САП)
В САП матрица

Al
, наполнитель

мелкие
частички
Al
2
O
3
(6…18 %)
Жаропрочные КМД

на основе
Ni
с
наполнителем
ThO
2
и
HfO
2
ВДУ
-
1

Ni
γ
+
SiO
2
ВДУ
-
2

Ni
γ
+
HfO
2
ВД
-
3

Ni
γ
+ 20% Cr
+
ThO
17
18
С неметаллической
матрицей:
Карбоволокниты
(углепластик)
Бороволокниты
Органоволокниты
Матрица:

Полимерный материал
(эпоксидная,
фенолформальдегидная,
полиамидная и др. смолы)

Углеродный материал

Керамический материал
Упрочнитель:

Стеклянные волокна

Углеродные

Борные

Органические

На основе нитевидных
кристаллов (оксиды,
бориды, карбиды, нитриды)

Металлическая проволока
19
Дисперсно
-
упрочн–нные
КМ
Карбоволокниты
, Углепластик
20
Углепластик
Углепластики
(или карбон,
карбонопластики
,
карбоноволокниты
)

полимерные
композиционные
материалы
из
переплетённых нитей
углеродного волокна,
расположенных в матрице из полимерных
смол
Плотность

от 1450 кг/м³ до 2000 кг/м³
21
22
Карбон
Углепластик
Достоинства:

Высокая прочность (прочнее стали
), жесткость

Высокое статическое и динамическое
сопротивление усталости

Работа в широком диапазоне температур

Малая
масса
Недостатки:

Сложные и дорогостоящие меры контроля
качества изделий

Низкая
стойкость по отношению к ударным
нагрузкам
23
Стеклопластик
24
Стеклопластик

Низкая теплопроводность:
λ
=
0,2

0,4
Вт/(м·К)

Высокая
прочность

Биологическая стойкость

Влагостойкость

Атмосферостойкость
25
Вес, кг/м2
Прочность/толщина,
(N/мм
2
*мм)
1,0 мм алюминий
2,74
130
0,6 мм сталь
4,71
216
2,0 мм GRP без стеклоткани
2,74
160
1,8 мм GRP со стеклотканью (30%)
2,57
203
1,5 мм GRP со стеклотканью (50%)
2,37
291
Стеклопластик
26
Стеклопластик
27
Стеклопластик

дверные,
оконные
и другие профили

бассейны, купели, водные аттракционы, водные
велосипеды, лодки, рыболовные удилища

таксофонные кабины

кузовные панели и обвесы для грузовых и легковых
автомобилей

диэлектрические лестницы

трубы, выдерживающие большое
гидравлическое
давление
и не подвергающиеся коррозии

корпуса ракетных двигателей твёрдого топлива
(РДТТ)

радиопрозрачные купола и обтекатели различных
антенн
28
порошковые
материалы
материалы, представляющие собой металлический
порошок (железный, из цветных металлов, возможно
с добавкой графита и др. примесей), спрессованный
под высоким давлением и подвергнутый спеканию.
порошковые
материалы
Пористые
ПМ
Сохраняют 10

30 % остаточной пористости
Изготовление антифрикционных деталей и
фильтров
Компактные ПМ
Пористость 1

3 %
Изготовление сложных, но небольших деталей,
несущих малую нагрузку
30
Контрольные вопросы к лекции

1
2
1.
Как располагается
наполнитель в
КМ (виды
структур)?
2.
Что такое матрица
КМ?
3.
Что такое порошковые материалы?
4.
Достоинства стеклопластика?
5.
Что является матрицей в углепластиках?
31

Приложенные файлы

  • pdf 1161393
    Размер файла: 1 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий