Понятие о композиционных материалах

Kompozit materiallarning tuzilishi(mustahkamlovchi elementlarning shakli)

• Mexanik tuzilishga ko'ra kompozitlar bir nechta asosiy sinflarga bo'linadi:
• tolali,
• qatlamli,
• zarrachalar bilan mustahkamlangan
• tarqalgan,
• nanokompozitlar.

• Tolali kompozitsiyalar ular tolalar yoki filamentli kristallar bilan mustahkamlangan.
• Uzunlik va elementning qalinligi nisbati 10 yoki undan ko'p.
• Ushbu qiymat qanchalik katta bo'lsa, materialning qattiqlashishi darajasi shunchalik yuqori bo'ladi.
• Tolalarni kesish. qattiqlashtirish uchun ishlatiladi – fibralar.
• Elyaflar odatda to'plamlar shaklida ishlatiladi (iplar, jabduqlar)

• Ushbu turdagi kompozitlarda plomba moddasining ozgina miqdori ham materialning mexanik xususiyatlarining sezilarli yaxshilanishiga olib keladi.
• Yo'nalishni o'zgartirish ham materialning xususiyatlarini keng o'zgartirishga imkon beradi, elyaflarning hajmi va konsentratsiyasi.

• Ichida qatlamli kompozitsion materiallar matritsa va plomba qatlamlari, masalan, triplekslar, kontrplak, yopishtirilgan yog'och konstruktsiyalar va qatlamli plastmassalarda joylashgan.
• Qattiqlashtiruvchi element maydonining uning qalinligiga nisbati cheksizlikka intiladi.

• Kompozit materiallarning qolgan sinflarining mikroyapısı matritsa mustahkamlovchi moddalar zarralari bilan to'ldirilganligi va ular zarrachalar hajmida farq qilishi bilan tavsiflanadi.
• Kompozitlarda, zarrachalar bilan mustahkamlangan, ularning hajmi 1 mikrondan katta va tarkibi 20-25% (hajmi bo'yicha),
• tarqalgan kompozitlarga 0,01 dan 0,1 mikrongacha bo'lgan zarrachalarning 1 dan 15 foizigacha (hajmi bo'yicha) kiradi.
• Kompozitsiyaga kiritilgan zarrachalarning o'lchamlari nanokompozitlar bundan ham kichikroq va 10-100 nm.

• Qattiqlashtiruvchi elementlarning shakli kompozitsion materiallarning fizik xususiyatlariga ta'sir qiladi.
• Kukunli mustahkamlovchi materiallar - izotropik, yuqori bosim kuchi
• Qatlamli qotillar - xususiyatlarning anizotropiyasi, yuqori egilish kuchi

Ichida strukturaviy kompozitsiyalar asosiysi, yuqori darajaga erishish o'ziga xos kuch (konstruktiv sifat koeffitsienti), yuqori korroziyaga chidamlilik, operatsion ishonchlilik va chidamlilik
Kompozitning kuchi quyidagilardan iborat:

• agregatning kuchi,
• matritsaning mustahkamligi va
• kontakt qatlamining mustahkamligi - kompozitlarni yaratish nuqtai nazaridan eng muhimi

Kompozit materiallarning xususiyatlari nafaqat tarkibiy qismlarning fizik-kimyoviy xususiyatlariga, balki ular orasidagi bog'lanishning mustahkamligiga ham bog'liq.
Interfeyslar, birinchi navbatda, tolaning matritsa bilan yopishqoq o'zaro ta'siri kompozitlarning xossalari darajasini va ularning ish sharoitida doimiyligini aniqlaydi.
Agar matritsa va mustahkamlash o'rtasida qattiq eritmalar yoki kimyoviy birikmalar hosil bo'lsa, maksimal kuchga erishiladi.

• Katta ahamiyatga ega u kompozit material elementlarining faol yuklarning yo'nalishlarida ham, bir-biriga nisbatan ham joylashishiga ega, ya'ni.tartiblilik.
• Yuqori quvvatli kompozitlar odatda yuqori tartibli tuzilishga ega.

Qattiqlashuvning konstruktiv xususiyati bo'yicha

• Xaotik qattiqlashuv bilan km
• Bir o'lchovli mustahkamlangan
• Ikki o'lchovli mustahkamlangan
• Fazoviy mustahkamlangan
• Qattiqlashtirgichni yotqizishning turli xil sxemalari mumkin

Kompozit materiallarda heterojen komponentlar yaratiladi sinergetik ta'sir - materialning asl tarkibiy qismlarining xususiyatlaridan farq qiladigan yangi sifati, ya'ni "butun tarkibiy qismlar yig'indisidan kattaroq" bo'lganda
Kompozit materiallarning xususiyatlari

• Heterojen moddalarning kombinatsiyasi yangi materialning yaratilishiga olib keladi, uning xususiyatlari uning har bir tarkibiy qismining xususiyatlaridan sezilarli darajada farq qiladi.
• Kompozit materialning belgisi kompozit tarkibiy elementlarning sezilarli o'zaro ta'siri, ya'ni. ularning yangi sifati, ta'siri.
• Matritsa va plomba tarkibini, ularning nisbatlarini, maxsus qo'shimcha reagentlardan foydalangan holda va boshqalarni o'zgartirish., kerakli xususiyatlar to'plamiga ega bo'lgan keng turdagi materiallarni oling.

Maqsad bo'yicha km tasnifi

• Quvvat - yuqori mexanik xususiyatlarga ega (beton, shisha tolali va boshqalar)
• Kuchli bo'lmagan km - kichik mexanik yuklarni sezing (ko'pikli shisha, ko'pik va boshqalar)
• Maxsus maqsadli km (issiqlikka chidamli, kislotaga chidamli, elektr izolyatsiyasi va boshqalar)

• Beton - eng keng tarqalgan kompozitsion materiallar.
• Hozirgi vaqtda tarkibi va xususiyatlari jihatidan farq qiladigan betonlarning katta assortimenti ishlab chiqarilmoqda.
• Zamonaviy betonlar an'anaviy tsement matritsalarida ham, polimerlarda ham (epoksi, poliester, fenol-formaldegid, akril va boshqalar) ishlab chiqariladi. Zamonaviy yuqori samarali betonlar metallarga kuch jihatidan yaqinlashadi.

• Organoplastika - organik sintetik plomba moddalari bo'lgan kompozitsiyalar, kamroq-tabiiy va sun'iy tolalar jabduqlar, iplar, matolar, qog'oz va boshqalar shaklida.
• Termoset organoplastikalarida, qoida tariqasida, epoksi, poliester va fenolik qatronlar matritsa bo'lib xizmat qiladi.
• Organoplastikalar past zichlikka ega, ular shisha va uglerod tolasidan engilroq, cho'zilganda nisbatan yuqori kuchga ega; yuqori zarba qarshiligi va dinamik yuklar, lekin ayni paytda siqish va bükme paytida past quvvat.

• Eng keng tarqalgan organoplastikalar yog'och kompozitsion materiallarni o'z ichiga oladi: yopishtirilgan yog'och konstruktsiyalar, kontrplak, yog'och plastmassa, zarrachalar va tolali plitalar va nurlar, yog'och presslari va chang kukunlari, termoplastik yog'och-polimer kompozitlari.

• Fiberglas - eritilgan noorganik shishadan hosil bo'lgan shisha tolalar bilan mustahkamlangan polimer kompozitsion materiallar.
• Ichida matritsa sifatida ko'pincha Termoset sintetik qatronlar (fenolik, epoksi, poliester va boshqalar) va termoplastik polimerlar (poliamidlar, polietilen, polistirol va boshqalar) ishlatiladi.
• Fiberglas yuqori quvvat, past issiqlik o'tkazuvchanligi, yuqori elektr izolyatsiyasi xususiyatlariga ega, bundan tashqari ular radio to'lqinlari uchun shaffofdir. Shisha tolalardan to'qilgan mato plomba sifatida ishlatiladigan qatlamli material deyiladi shisha tolali.

• Uglerod tolasi - ushbu polimer kompozitlaridagi plomba moddasi uglerod tolalari. Uglerod tolalari tsellyuloza asosidagi sintetik va tabiiy tolalardan, akrilonitril kopolimerlaridan, neft va ko'mir Pek va boshqalardan olinadi.
• Matritsalar ugeplastiklar Termoset va termoplastik polimerlar bo'lishi mumkin. Cfrp bilan solishtirganda cfrp ning asosiy afzalliklari ularning past zichligi va yuqori elastik moduli, cfrp juda engil va shu bilan birga bardoshli materiallardir.
• Uglerod tolalari va uglerod matritsasi asosida ular kompozit uglerod-grafit materiallarini yaratadilar-eng issiqqa chidamli kompozitsion materiallar (ko'mir plastiklari), uzoq vaqt davomida inert yoki kamaytiruvchi muhitda 3000° S gacha bo'lgan haroratga bardosh bera oladi.

• Massachusets texnologiya instituti muhandislari samolyot qoplamasi materiallarining alohida varaqlarini ulash uchun uglerod nanotubalaridan foydalanganlar.
• Bunday texnologiya kompozitsion materiallarning ulanish kuchini taxminan 10 baravar oshirishi mumkin, deb taxmin qilinadi.