1. Materiale compozite sau compozite - materiale ale viitorului.

După ce fizica modernă a metalelor ne-a explicat în detaliu motivele plasticității, rezistenței și creșterii lor, a început o dezvoltare sistematică intensă a noilor materiale. Acest lucru va duce probabil, deja într-un viitor imaginabil, la crearea unor materiale cu o rezistență de multe ori mai mare decât cea a aliajelor convenționale de astăzi. Totodată, se va acorda o mare atenție mecanismelor deja cunoscute de călire și îmbătrânire a oțelului aliajelor de aluminiu, combinații ale acestor mecanisme cunoscute cu procese de formare și numeroase posibilități de realizare a materialelor combinate. Două căi promițătoare deschid materiale compozite întărite fie cu fibre, fie cu solide dispersate. În primul rând, cele mai subțiri fibre de înaltă rezistență din sticlă, carbon, bor, beriliu, oțel sau monocristale filamentare sunt introduse în matricea polimerică anorganică metalică sau organică. Ca rezultat al acestei combinații, rezistența maximă este combinată cu un modul ridicat de elasticitate și densitate scăzută. Materialele compozite sunt tocmai astfel de materiale ale viitorului.

Materialul compozit este un material structural (metalic sau nemetalic) în care există elemente care îl întăresc sub formă de fire, fibre sau fulgi dintr-un material mai durabil. Exemple de materiale compozite: plastic armat cu bor, carbon, fibre de sticlă, câlți sau țesături pe bază de acestea; aluminiu, armat cu fire de otel, beriliu. Prin combinarea conținutului volumetric al componentelor, este posibil să se obțină materiale compozite cu valorile cerute de rezistență, rezistență la căldură, modul elastic, rezistență la abraziune, precum și crearea de compoziții cu magnetice, dielectrice, radio-absorbante și necesare. alte proprietăți speciale.

2. Tipuri de materiale compozite.

2.1. Materiale compozite cu matrice metalică.

Materialele compozite sau materialele compozite constau dintr-o matrice metalică (mai adesea Al, Mg, Ni și aliajele acestora), întărită cu fibre de înaltă rezistență (materiale fibroase) sau particule refractare fin dispersate care nu se dizolvă în metalul de bază (dispersie- materiale întărite). Matrice metalică leagă fibrele (particule dispersate) într-un singur întreg. Fibrele (particule dispersate) plus un liant (matrice) care alcătuiesc o anumită compoziție se numesc materiale compozite.

2.2. Materiale compozite cu matricea nemetalica.

S-au găsit materiale compozite cu o matrice nemetalic aplicare largă... Materialele polimerice, carbon și ceramice sunt utilizate ca matrici nemetalice. Dintre matricele polimerice, cele mai răspândite sunt epoxidice, fenol-formaldehidă și poliamidă.
Matricele carbonizate sau pirocarbonizate sunt produse din polimeri sintetici supuși pirolizei. Matricea leagă compoziția, dându-i formă. Întăritorii sunt fibre: sticlă, carbon, borice, organice, pe bază de cristale filamentare (oxizi, carburi, boruri, nitruri și altele), precum și metale (sârme) cu rezistență și rigiditate ridicată.

Proprietățile materialelor compozite depind de compoziția componentelor, combinația lor, raportul cantitativ și rezistența legăturii dintre ele.
Materialele de armare pot fi sub formă de fibre, frânghii, fire, benzi, țesături multistrat.

Conținutul de întăritor în materiale orientate este de 60-80 vol. %, în neorientat (cu fibre și mustăți discrete) - 20-30 vol. %. Cu cât rezistența și modulul elastic al fibrelor sunt mai mari, cu atât rezistența și rigiditatea materialului compozit sunt mai mari. Proprietățile matricei determină rezistența la forfecare și compresiune a compoziției și rezistența la rupere prin oboseală.

După tipul de întăritor materiale compozite clasifică fibra de sticlă, fibra de carbon cu fibră de carbon, fibra de bor și fibra de organ.

În materialele stratificate, fibrele, firele, benzile impregnate cu un liant sunt așezate paralel între ele în planul de așezare. Straturile plate sunt asamblate în plăci. Proprietățile se obțin anizotrope. Pentru lucrul materialului din produs, este important să se țină cont de direcția sarcinilor care acționează. Puteți crea materiale atât cu proprietăți izotrope, cât și cu proprietăți anizotrope.
Este posibilă așezarea fibrelor în unghiuri diferite, variind proprietățile compozitelor. Rigiditățile la încovoiere și la torsiune ale materialului depind de ordinea stivuirii straturilor de-a lungul grosimii pachetului.

Se folosește stivuirea întăritorilor din trei, patru sau mai multe fire.
Structura a trei fire reciproc perpendiculare are cea mai mare aplicație. Întăritorii pot fi amplasați în direcții axiale, radiale și circumferențiale.

Materialele tridimensionale pot fi de orice grosime sub formă de blocuri, cilindri. Țesăturile voluminoase măresc rezistența la exfoliere și rezistența la forfecare în comparație cu țesăturile stratificate. Sistemul cu patru fire este construit prin extinderea întăritorului de-a lungul diagonalelor cubului. Structura celor patru fire este în echilibru, are o rigiditate crescută la forfecare în planurile principale.
Cu toate acestea, crearea de materiale cu patru direcții este mai dificilă decât cele cu trei direcții.

3. Clasificarea materialelor compozite.

3.1. Materiale compozite fibroase.

Adesea, materialul compozit este o structură stratificată în care fiecare strat este întărit cu un număr mare de fibre paralele continue. Fiecare strat poate fi, de asemenea, armat cu fibre continue țesute într-o țesătură, care este forma originală, în lățime și lungime corespunzătoare materialului final. Adesea, fibrele sunt țesute în structuri tridimensionale.

Materialele compozite diferă de aliajele convenționale prin valori mai mari ale rezistenței la tracțiune și limită de anduranță (cu 50 - 10%), modul elastic, coeficient de rigiditate și tendință redusă de fisurare. Utilizarea materialelor compozite crește rigiditatea structurii, reducând în același timp consumul de metal.

Rezistența materialelor compozite (fibroase) este determinată de proprietățile fibrelor; matricea ar trebui să redistribuie în principal tensiunile între elementele de armătură. Prin urmare, rezistența și modulul elastic al fibrei ar trebui să fie semnificativ mai mari decât rezistența și modulul elastic al matricei.
Fibrele rigide de armare absorb tensiunile care apar în compoziție în timpul încărcării, îi conferă rezistență și rigiditate în direcția de orientare a fibrei.

Pentru întărirea aluminiului, magneziului și aliajelor acestora se folosește bor, precum și fibre din compuși refractari (carburi, nitruri, boruri și oxizi), care au rezistență și modul elastic ridicat. Firele de oțel de înaltă rezistență sunt adesea folosite ca fibre.

Pentru armarea titanului și a aliajelor sale, se utilizează sârmă de molibden, fibre de safir, carbură de siliciu și borură de titan.

O creștere a rezistenței la căldură a aliajelor de nichel se realizează prin întărirea acestora cu sârmă de wolfram sau molibden. Fibrele metalice sunt de asemenea utilizate în cazurile în care este necesară o conductivitate termică și electrică ridicată. Întăritorii promițători pentru materialele compozite fibroase de înaltă rezistență și modul înalt sunt mustații de oxid și nitrură de aluminiu, carbură și nitrură de siliciu, carbură de bor etc.

Materialele compozite pe bază de metal au rezistență ridicată și rezistență la căldură, în același timp sunt plastice reduse. Cu toate acestea, fibrele din compozite reduc rata de propagare a fisurilor care provin din matrice, iar fractura bruscă fragilă dispare aproape complet. Trăsătură distinctivă materialele compozite fibroase uniaxiale sunt anizotropia proprietăților mecanice de-a lungul și peste fibre și sensibilitate scăzută la concentratorii de tensiuni.

Anizotropia proprietăților materialelor fibroase compozite este luată în considerare la proiectarea pieselor pentru optimizarea proprietăților prin potrivirea câmpului de rezistență cu câmpurile de tensiuni.

Întărirea aliajelor de aluminiu, magneziu și titan cu fibre refractare continue de bor, carbură de siliciu, doborură de titan și oxid de aluminiu crește semnificativ rezistența la căldură. O caracteristică a materialelor compozite este o rată scăzută de înmuiere în timp odată cu creșterea temperaturii.

Principalul dezavantaj al materialelor compozite cu armătură monodimensională și bidimensională este rezistența scăzută la forfecare interstrat și rupere transversală. Materialele cu armare volumetrică sunt lipsite de acest lucru.

3.2. Materiale compozite întărite prin dispersie.

Spre deosebire de materialele compozite fibroase, în materialele compozite întărite prin dispersie, matricea este elementul principal care poartă sarcina, iar particulele dispersate inhibă mișcarea dislocațiilor în ea.
Rezistența ridicată este obținută cu o dimensiune a particulelor de 10-500 nm cu o distanță medie între ele de 100-500 nm și distribuția lor uniformă în matrice.
Rezistența și rezistența la căldură, în funcție de conținutul volumetric al fazelor de întărire, nu respectă legea aditivității. Conținutul optim al fazei a doua pentru diferite metale nu este același, dar de obicei nu depășește 5-10 vol. %.

Utilizarea ca faze de întărire a compușilor refractari stabili (oxizi de toriu, hafniu, ytriu, compuși complecși de oxizi și metale din pământuri rare), care nu se dizolvă în metalul matricei, permite menținerea rezistenței ridicate a materialului până la 0,9-0,95 T. În acest sens, astfel de materiale sunt adesea folosite ca materiale rezistente la căldură. Materialele compozite întărite prin dispersie pot fi obținute pe baza majorității metalelor și aliajelor utilizate în tehnologie.

Cele mai utilizate aliaje pe bază de aluminiu - SAP (pulbere de aluminiu sinterizat).

Densitatea acestor materiale este egală cu densitatea aluminiului, nu sunt inferioare acestuia ca rezistență la coroziune și pot chiar înlocui titanul și oțelurile rezistente la coroziune atunci când funcționează în intervalul de temperatură de 250-500 ° C. Sunt superioare aliajelor de aluminiu forjat ca rezistență pe termen lung. Rezistența pe termen lung pentru aliajele SAP-1 și SAP-2 la 500 ° C este de 45-55 MPa.

Materialele întărite prin dispersie de nichel au perspective mari.
Aliaje pe bază de nichel cu 2-3 vol. % dioxid de toriu sau dioxid de hafniu. Matricea acestor aliaje este de obicei o soluție solidă de Ni + 20% Cr, Ni + 15% Mo, Ni + 20% Cr și Mo. Aliajele VDU-1 (nichel întărit cu dioxid de toriu), VDU-2 (nichel întărit cu dioxid de hafniu) și VD-3 (matrice Ni + 20% Cr, întărită cu oxid de toriu) sunt utilizate pe scară largă. Aceste aliaje au o rezistență ridicată la căldură. Materialele compozite întărite prin dispersie, precum și cele fibroase, sunt rezistente la înmuiere odată cu creșterea temperaturii și a duratei de menținere la o anumită temperatură.

3.3. Fibra de sticla.

Fibra de sticlă este o compoziție formată dintr-o rășină sintetică ca liant și o umplutură din fibră de sticlă. Fibră de sticlă continuă sau scurtă este utilizată ca umplutură. Rezistența fibrei de sticlă crește brusc odată cu scăderea diametrului acesteia (datorită influenței neomogenităților și fisurilor care apar în secțiuni groase). Proprietățile fibrei de sticlă depind și de conținutul de alcali din compoziția sa; cea mai bună performanță în paharele fără alcali din compoziție de aluminoborosilicat.

Fibrele de sticlă neorientate conțin fibre scurte ca umplutură. Acest lucru permite presarea pieselor formă complexă, cu armături metalice. Materialul este obținut cu caracteristici de rezistență izotopică mult mai mari decât cele ale pulberilor de presare și chiar ale fibrelor. Reprezentanții acestui material sunt fibra de sticlă AG-4V, precum și DSV (fibră de sticlă dozată), care sunt utilizate pentru fabricarea de piese electrice de putere, piese de inginerie mecanică (bobine, garnituri de pompe etc.). Când poliesterii nesaturați sunt utilizați ca liant, se obțin premixuri PSK (pastos) și preimpregnate AP și PPM (pe bază de covoraș de sticlă). Preimpregnatele pot fi folosite pentru articole de dimensiuni mari forme simple(caroserii auto, bărci, cutii instrumente etc.).

Fibrele de sticlă orientate au o umplutură sub formă de fibre lungi dispuse în fire individuale orientate și lipite cu grijă cu un liant. Acest lucru oferă fibrei de sticlă o rezistență mai mare.

Fibra de sticlă poate funcționa la temperaturi de la –60 la 200 ° С, precum și în condiții tropicale și poate rezista la suprasarcini inerțiale mari.
La îmbătrânire de doi ani, coeficientul de îmbătrânire este K = 0,5-0,7.
Radiațiile ionizante au un efect redus asupra proprietăților lor mecanice și electrice. Se folosesc la realizarea pieselor de mare rezistenta, cu fitinguri si filete.

3.4. Fibra de carbon.

Fibra de carbon (materiale plastice armate cu fibre de carbon) sunt compoziții formate dintr-un liant polimeric (matrice) și întăritori sub formă de fibre de carbon (fibre de carbon).

Energie mare comunicare C-C fibrele de carbon le permit să-și păstreze rezistența la un nivel foarte scăzut temperaturi mari(în medii neutre și reducătoare de până la 2200 ° С), precum și la temperaturi scăzute... Suprafața fibrei este protejată de oxidare prin straturi de protecție (pirolitice). Spre deosebire de fibrele de sticlă, fibrele de carbon sunt slab umezite de liant
(energie de suprafață scăzută), deci sunt gravate. Aceasta crește gradul de activare al fibrelor de carbon prin conținutul de grupare carboxil de pe suprafața lor. Rezistența la forfecare interstrat a CFRP crește de 1,6-2,5 ori. Se folosește stropirea cristalelor filamentare de TiO, AlN și SiN, ceea ce dă o creștere a durității interstraturilor de 2 ori și a rezistenței de 2,8 ori. Se folosesc structuri armate spațial.

Lianții sunt polimeri sintetici (fibră de carbon polimerică); polimeri sintetici supuși pirolizei (fibră de carbon carbonizată); carbon pirolitic (fibră de carbon pirocarbonică).

Fibra de carbon epoxifenolică KMU-1L, întărită cu bandă de carbon și KMU-1u pe frânghie, viscerată cu cristale de mustăți, pot funcționa mult timp la temperaturi de până la 200 ° C.

Carbofibrele KMU-3 și KMU-2l sunt obținute pe un liant epoxianilină-formaldehidă, pot fi operate la temperaturi de până la 100 ° C, sunt cele mai avansate tehnologic. Fibră de carbon KMU-2 și
KMU-2L pe bază de liant poliimid poate fi folosit la temperaturi de până la
300°C.

Fibrele de carbon se disting prin rezistență statistică și dinamică ridicată la oboseală, păstrează această proprietate la temperaturi normale și foarte scăzute (conductivitatea termică ridicată a fibrei împiedică autoîncălzirea materialului datorită frecării interne). Sunt rezistente la apă și substanțe chimice. După expunerea la aer, radiațiile cu raze X și E sunt aproape neschimbate.

Conductivitatea termică a materialelor plastice din carbon este de 1,5-2 ori mai mare decât conductivitatea termică a fibrei de sticlă. Au următoarele proprietăți electrice: = 0,0024-0,0034 Ohm · cm (de-a lungul fibrelor); ? = 10 și tg = 0,001 (la o frecvență curentă de 10 Hz).

Fibrele de carboglass contin, alaturi de fibre de sticla de carbon, ceea ce reduce costul materialului.

3.5. Carbofibre cu matrice de carbon.

Materialele cocsificate sunt preparate din fibre de carbon polimerice convenționale care au fost pirolizate într-o atmosferă inertă sau reducătoare. La o temperatură de 800-1500 ° C, carbonizat carbonizat, la 2500-3000 ° C, se formează fibre de carbon grafitizate. Pentru a obține materiale pirocarbonate, întăritorul este așezat în forma produsului și introdus într-un cuptor, în care se trece o hidrocarbură gazoasă (metan). Într-un anumit mod (temperatura 1100 ° C și presiune reziduala 2660 Pa) metanul se descompune și carbonul pirolitic rezultat se depune pe fibrele întăritorului, legându-le.

Cocsul format în timpul pirolizei liantului are o rezistență ridicată a legăturii cu fibra de carbon. În acest sens, materialul compozit are proprietăți mecanice și ablative ridicate, rezistență la șoc termic.

Fibra de carbon cu o matrice de carbon de tip KUP-VM în ceea ce privește rezistența și rezistența la impact este de 5-10 ori mai mare decât grafiții speciali; atunci când este încălzită într-o atmosferă inertă și vid, își păstrează rezistența până la 2200
° С, se oxidează în aer la 450 ° С și necesită un strat protector.
Coeficientul de frecare al unei fibre de carbon cu o matrice de carbon este diferit de mare (0,35-0,45), iar uzura este mică (0,7-1 microni pentru frânare).

3.6. Borovoloknit.

Borovoloknit-urile sunt compoziții de legare polimerică și întăritor - fibre de bor.

Fibrele de bor se disting prin rezistență ridicată la compresiune, rezistență la forfecare și forfecare, fluaj scăzut, duritate ridicată și modul de elasticitate, conductivitate termică și conductivitate electrică. Microstructura celulară a fibrelor de bor oferă o rezistență ridicată la forfecare la interfața cu matricea.

Pe lângă fibra de bor continuă, se folosesc borostecloniți complexe, în care mai multe fibre de bor paralele sunt împletite cu filament de sticlă, ceea ce trădează stabilitatea dimensională. Utilizarea firelor de sticlă cu bor facilitează procesul tehnologic de realizare a materialului.

Lianții epoxidici și poliimidi modificați sunt utilizați ca matrici pentru obținerea borovlocknitelor. Borovoloknits KMB-1 și
KMB-1k sunt concepute pentru munca pe termen lung la o temperatură de 200 ° C; KMB-3 și KMB-3k nu necesită presiune ridicataîn timpul procesării și poate funcționa la o temperatură care nu depășește 100 ° C; KMB-2k este eficient la 300 ° С.

Borovoloknit-urile au o rezistență ridicată la oboseală, sunt rezistente la radiații, apă, solvenți organici și combustibili și lubrifianți.

3.7. Organofibre.

Organofibrele sunt materiale compozite formate dintr-un liant polimeric și agenți de întărire (umpluturi) sub formă de fibre sintetice. Astfel de materiale au o greutate redusă, rezistență specifică și rigiditate relativ ridicată, sunt stabile sub acțiunea sarcinilor alternative și a schimbărilor bruște de temperatură. Pentru fibrele sintetice, pierderea rezistenței în timpul prelucrării textilelor este mică; sunt mai puțin sensibili la daune.

La organofibre valorile modulului de elasticitate și coeficienții de temperatură expansiune liniarăîntăritorul și liantul sunt aproape.
Există o difuzie a componentelor liantului în fibră și interacțiune chimică între ele. Structura materialului este lipsită de defecte. Porozitatea nu depășește 1-3% (în alte materiale 10-20%). Prin urmare, stabilitatea proprietăților mecanice ale fibrelor organice la o scădere bruscă a temperaturii, impact și sarcini ciclice. Rezistenta mare la impact (400-700 kJ/m2). Dezavantajele acestor materiale sunt rezistența lor la compresiune relativ scăzută și fluaj mare (în special pentru fibre elastice).

Organofibrele sunt rezistente in mediile agresive si in climatele tropicale umede; proprietățile dielectrice sunt ridicate, iar conductivitatea termică este scăzută. Majoritatea fibrelor organice pot funcționa mult timp la o temperatură de 100-150 ° C, iar pe baza unui liant de poliimidă și fibre de polioxadiazol - la o temperatură de 200-300 ° C.

În materialele combinate, alături de fibrele sintetice, se folosesc fibre minerale (sticlă, carbon și bor). Astfel de materiale au o rezistență și o rigiditate mai mare.

4. Eficiența economică a utilizării materialelor compozite.

Domeniile de aplicare ale materialelor compozite nu sunt limitate. Ele sunt utilizate în aviație pentru piese de aeronave foarte încărcate (piele, loane, nervuri, panouri etc.) și motoare (lame compresoare și turbine etc.), în tehnologia spațială pentru structurile de putere ale dispozitivelor expuse la încălzire, pentru rigidizări, panouri. , în industria auto pentru a uşura caroserii, arcuri, cadre, panouri de caroserie, bare de protecţie etc., în industria minieră (unelte de foraj, piese de recoltat etc.), în construcţii civile (trave de poduri, elemente prefabricate ale clădirilor înalte). , etc.) şi în alte domenii ale economiei naţionale.

Utilizarea materialelor compozite oferă un nou salt calitativ în creșterea puterii motoarelor, energiei și instalațiilor de transport, reducerea greutății mașinilor și dispozitivelor.

Tehnologia de producere a semifabricatelor și a produselor din materiale compozite este bine dezvoltată.

Materialele compozite cu matrice nemetalica, si anume fibrele polimerice de carbon, sunt utilizate in constructia navala si constructia auto (caroserie, sasiu, elice); sunt folosite la confectionarea rulmentilor, a panourilor de incalzire, a echipamentelor sportive, a pieselor de calculator. Fibra de carbon cu modul înalt este utilizată pentru fabricarea de piese pentru tehnologia aviației, echipamente pentru industria chimică, în Echipament cu raze X si celalalt.

Fibrele de carbon cu matrice de carbon înlocuiesc diferite tipuri de grafit. Se folosesc pentru protectie termica, discuri de frana aeronavelor, echipamente rezistente chimic.

Produsele din fibre de bor sunt utilizate în tehnologia aviației și spațiale (profile, panouri, rotoare și palete compresoare, pale de elice și arbori de transmisie elicopter etc.).

Organofibrele sunt utilizate ca material izolator și structural în industria electrică și radio, tehnologia aviației și industria auto; sunt folosite pentru fabricarea de țevi, recipiente pentru reactivi, acoperiri pentru corpurile navelor și multe altele.

Anunțurile de cumpărare și vânzare de echipamente pot fi vizualizate la

Puteți discuta despre avantajele claselor de polimeri și proprietățile acestora la

Înregistrați-vă compania în Directorul de companii

Astăzi, din partea constructorilor, se acordă multă atenție panourilor compozite. Acestea s-au îmbunătățit materiale moderne vă permit să creați o rară stil arhitectural cladire nouă. Utilizare panouri compozite pentru fațade care au servit de mult timp. Ca urmare a aplicării lor, aspect cladiri.

Pot fi folosite în regiuni calde și reci datorită rezistenței lor la diferite temperaturi. Fațadele cu un astfel de material duce la crearea unui microclimat favorabil în interiorul clădirilor și, în plus, va reduce costul aerului condiționat vara și al încălzirii iarna.

Din ce sunt făcute panourile?

Panourile compozite din aluminiu sunt produse care constau din două foi de aluminiu vopsite. Structura acestui material este următoarea:

• strat de protecție dotat cu proprietăți anticorozive;
• un strat pe bază de grund;
• tablă de aluminiu de înaltă rezistență;
• material de umplutură mineral sau polimer refractar, poate fi polietilenă, poliuretan, polipropilenă, polistiren;
• un alt strat de aluminiu de înaltă rezistență;
• grund;
• un strat de lac;
• folie protectoare.

Fiecare panou este acoperit cu un compus special pentru o rezistență mai mare. Toate straturile sunt conectate între ele folosind o tehnologie specială, datorită căreia produsul capătă o rezistență ridicată la delaminare. În funcție de scop, pe lângă vopsea, pe produs poate fi aplicat un strat de lac antirugină pe două sau pe o parte, drept urmare rezistența la uzură a plăcii compozite de aluminiu crește. Produsul finit este produs cu o curea continuă. Disponibilitate mare varietate dimensiunile per total foarte convenabil pentru consumatori.

Panoul compozit este realizat prin îndoirea tablelor de aluminiu.

Este de dorit ca raza de curbură să fie cea mai mică, dacă este aceeași cu grosimea plăcii, atunci produsul îndeplinește toate standardele de reglementare. În timpul procesului de producție, materialul capătă caracteristici plane precise, în timp ce straturile de protecție și de suprafață sunt aplicate uniform.

Suprafața panourilor de fațadă din compozit de aluminiu poate copia:

• lemn;
• ipsos;
• cărămidă;
• piatră naturală.

Pe piața construcțiilor există panouri compozite din aluminiu cu efect de metal nobil, care este posibil prin metoda galvanizării.

Proprietățile profilului de montare

Toate profilele de montaj sunt împărțite în 3 tipuri:

• andocare deschisă;
• îmbinare cu etanșare;
• folosind un ecran impermeabil.

Pentru a face fațada din panouri compozite mai rigide, se folosesc adesea elemente suplimentare. Proprietățile acestui produs sunt influențate de umplutura, care stă la baza stratului central. Producătorii la începutul fabricării unui astfel de produs au folosit material polimeric ca umplutură - polietilenă spumă.

Compozitul de aluminiu are:

• greutate nesemnificativă;
• plasticitate bună;
• proprietăți bune de izolare fonică.

Dar acest tip are principalul dezavantaj, și anume că polietilena arde, susține procesul de ardere, se topește și emite fum dăunător. Foile de aluminiu umplute cu minerale nu au astfel de dezavantaje. Această polietilenă spumă conține o cantitate semnificativă de ignifugă. Datorită acestor aditivi minerali, este proprietăți fizice... În acest caz, umplutura se aprinde de la o flacără deschisă, dar dacă nu există nicio sursă de foc, se stinge imediat și, de asemenea:

• nu emite fum toxic;
• nu curge.

Producătorii din China și Europa produc inovații tehnologice - umpluturi de calitate A și A2. Hidroxidul de aluminiu este componenta lor de bază. Aceste compozite panouri de fatada sunt incluse în categoria incombustibile. Pot rezista 2-4 ore foc deschis... Cu toate acestea, această proprietate pozitivă contribuie la faptul că produsele finite sunt greu de realizat rotunde sau alte forme neregulate. Chestia este că le lipsește plasticitatea. Panourile compozite din aluminiu sunt scumpe.

Sunt utilizate pe structuri și clădiri cu cele mai stricte cerințe de securitate la incendiu.

Aluminiul compozit cu o structură de fagure este o clasă de produse de sine stătătoare. În ei între cei doi table metalice există o rețea de buiandrugi subțiri din aluminiu de desene:

• celular;
• plasă;
• liniar.

Ele diferă:

• Rezistență la îndoit;
• greutate redusă;
• cost ridicat.

Această varietate nu are proprietăți suficiente de absorbție a zgomotului și vibrațiilor. Din cauza stresului mecanic, ele sunt presate.

Principalele plusuri

Materialul compozit este disponibil într-o varietate de culori. Produsele sunt culori solide, precum și copierea texturii materialelor naturale:

• lemn;
• marmură;
• granit.

Partea din față servește mult timp datorită aplicației vopsea... Alte proprietăți pozitive includ simplitatea diferitelor procese de prelucrare. De exemplu, datorită frezării pe suprafața panourilor de aluminiu de fațadă, este posibil să se facă gauri tehnice... Ușurința de prelucrare crește sfera de utilizare a acestuia de mai multe ori. Designul materialului îi permite să fie transformat în orice formă, îndoit și tăiat.

Rezultatul este capacitatea de a folosi pentru decorare clădiri non-standard, în care sunt prevăzute cupole, arcade, piramide.

Fațada ventilată din panouri compozite din aluminiu are capacitatea de a atenua radiațiile electromagnetice. Alte proprietăți pozitive includ capacitatea de a proteja pereții de vânt și umiditate. Greutatea ușoară nu poate face clădirea mai grea. Când se confruntă cu un compozit, aspectul pereților va rămâne în starea inițială pentru o lungă perioadă de timp, deoarece o astfel de acoperire este rezistentă la intemperii și la influențele chimice. Datorită faptului că suprafața este netedă, praful și murdăria nu se acumulează pe ea. Fațada cortină este foarte profitabil să se pună dintr-un compozit pe clădiri înalte, deoarece în acest caz suprafața are capacitatea de a se autocurăța.

Placarea cu panouri compozite se realizează în termen scurt... Acestea vor oferi clădirii un aspect modern și elegant și îi vor oferi proprietăți estetice semnificative.

Materialele compozite reduc pierderile de căldură, sunt ecologice și nu pot stoca energie electrică. Ele pot rezista influențelor externe pentru o lungă perioadă de timp. Acest material este foarte rezistent la razele UV. Compozitul reacționează cu greu în vreun fel la mediile agresive.

Placarea fațadelor instalațiilor de producție periculoase este recomandată doar cu acest tip de compozit.

Cu toate acestea, trebuie avut în vedere faptul că materialul are și dezavantaje. Deci produsul nu este termoizolant. Este necesar să se țină cont de caracterul său scăzut pentru reparații. În cazul în care placarea panoului compozit este deteriorată, este destul de dificil de reparat. Dacă este necesară înlocuirea casetelor, vor trebui înlocuite și cele din apropiere. Într-un material compozit de proastă calitate, placa se poate delamina, iar apoi se formează bule pe fațadă.

Domenii de utilizare a panourilor din aluminiu

În zilele noastre, fațadele ventilate din panouri compozite sunt foarte populare. Exteriorul tuturor tipurilor de structuri este cel mai comun domeniu de aplicare. Fațada compozită este formată din panouri de aluminiu multistrat, care sunt utilizate pentru placarea exterioară a clădirilor.

Fațada ventilată finisată cu compozit capătă un aspect modern unic. Dacă aveți și izolație, puteți obține economii tangibile energie electrica fără a atrage costuri suplimentare pentru consolidarea fundației și a pereților portanti.

Instalarea fațadelor ventilate este simplă datorită faptului că este posibil să se instaleze panouri pe pereții din material diferit... În același timp, nu este nevoie să le pregătiți în avans, ceea ce înseamnă că puteți economisi în mod semnificativ bani. bani gheata... O fațadă ventilată ușoară, ușoară, realizată din materiale compozite, face posibilă întruchiparea oricărui designer în realitate.

Acest material se găsește adesea în spațiul intern al instituțiilor publice în:

• centre de cumparaturi;
• spitale;
• policlinici;
• aeroporturi;
• stații de tren;
• showroom-uri auto;
• scoli.

Acestea sunt locurile unde este nevoie material rezistent, capabil să reziste la funcționare continuă într-o stare neschimbată. Pe lângă fațadele ventilate, compozitul este folosit în alte locuri. Este adesea folosit în restaurarea unei clădiri, construcția de structuri neobișnuite pentru publicitate în aer liber, construcția de clădiri temporare ușoare. Adesea, panourile compozite de aluminiu sunt implicate în construcția diferitelor cornișe decorative, curele, exterior plafoane false, în paramentul coloanelor.

Fațadele compozite creează un stil arhitectural modern. Și toate acestea au devenit posibile datorită greutății reduse, ușurinței procesării, flexibilitate crescutăși o varietate de culori.

Materiale compozite

Material compozit (compoziție, KM) este un material solid eterogen format din două sau mai multe componente, dintre care se pot distinge elemente de armare care asigură caracteristicile mecanice necesare materialului și o matrice (sau liant) care asigură munca în comun elemente de armare.

Comportarea mecanică a compozitului este determinată de raportul dintre proprietățile elementelor de armare și ale matricei, precum și de rezistența legăturii dintre ele. De eficiența și performanța materialului depind alegerea corecta componentele originale și tehnologia combinației lor, concepute pentru a asigura o legătură puternică între componente, păstrând în același timp caracteristicile originale.

Ca urmare a combinării elementelor de armare și a matricei, se formează un complex de proprietăți ale compozitului, care nu reflectă doar caracteristicile inițiale ale componentelor sale, dar include și proprietăți pe care componentele izolate nu le posedă. În special, prezența interfețelor între elementele de armare și matrice crește semnificativ rezistența la fisurare a materialului, iar în compozite, spre deosebire de metale, o creștere a rezistenței statice nu duce la o scădere, ci, de regulă, la o creștere. în caracteristicile de duritate la rupere.

Beneficiile materialelor compozite

Ar trebui să se precizeze imediat că CM sunt create pentru aceste sarcini, prin urmare nu pot conține toate avantajele posibile, dar atunci când proiectează un nou compozit, inginerul este liber să-i stabilească caracteristici care sunt semnificativ superioare caracteristicilor materialelor tradiționale atunci când îndeplinește acest obiectiv. în acest mecanism, dar inferior acestora în orice alte aspecte. Aceasta înseamnă că CM nu poate fi mai bun decât materialul tradițional în orice, adică pentru fiecare produs, inginerul conduce totul calculele necesareși abia apoi alege optimul dintre materialele de producție.

• rezistență specifică ridicată
• rigiditate ridicată (modul de elasticitate 130 ... 140 GPa)
• rezistență mare la uzură
• rezistență mare la oboseală
• din CM se pot realiza structuri stabile dimensional

În plus, diferite clase compozitele pot avea unul sau mai multe avantaje. Unele dintre beneficii nu pot fi obținute în același timp.

Dezavantajele compozitelor

Cele mai multe (dar nu toate) clasele compozite au dezavantaje:

• preț mare
• anizotropia proprietăților
• intensitatea științifică crescută a producției, necesitatea de echipamente și materii prime speciale scumpe și, prin urmare, o producție industrială dezvoltată și o bază științifică a țării

Domenii de utilizare

Bunuri de consum

Inginerie Mecanică

Caracteristică

Tehnologia este utilizată pentru a forma acoperiri de protecție suplimentare pe suprafețe în perechi de frecare oțel-cauciuc. Aplicarea tehnologiei permite creșterea ciclului de funcționare al etanșărilor și arborilor echipamentelor industriale care funcționează în mediu apos.

Materialele compozite sunt compuse din mai multe materiale distincte din punct de vedere funcțional. Baza materiale anorganice alcatuit modificat de diversi aditivi silicati de magneziu, fier, aluminiu. Tranzițiile de fază în aceste materiale au loc la sarcini locale suficient de mari, aproape de rezistența finală a metalului. În acest caz, se formează un strat de cermet de înaltă rezistență pe suprafață în zona de sarcini locale mari, datorită căruia este posibilă modificarea structurii suprafeței metalice.

Specificații

Învelișul de protecție, în funcție de compoziția materialului compozit, poate fi caracterizat prin următoarele proprietăți:

• grosime de până la 100 microni;
• clasa de curatenie a suprafetei arborelui (pana la 9);
• au pori cu dimensiuni de 1 - 3 microni;
• coeficient de frecare până la 0,01;
• aderență ridicată la suprafețele metalice și cauciucate.

Evaluare tehnică și beneficii economice

• Un strat de cermet de înaltă rezistență se formează la suprafață în zona încărcărilor locale mari
• Stratul format pe suprafața politetrafluoretilenei are un coeficient de frecare scăzut și rezistență scăzută la uzura abrazivă;
• Acoperirile organometalice sunt moi, au un coeficient de frecare scăzut, o suprafață poroasă, grosimea stratului suplimentar este de câțiva microni.

Domenii de aplicare ale tehnologiei

• a desena pe suprafata de lucru etanșări pentru a reduce frecarea și a crea un strat de separare care exclude lipirea cauciucului pe arbore în timpul perioadei de repaus.
• motoare cu ardere internă de mare viteză pentru construcția de mașini și avioane.

Aviație și astronautică

Armament și echipament militar

Datorită caracteristicilor lor (rezistență și ușurință), materialele compozite sunt folosite în afaceri militare pentru producerea de tipuri diferite armura:

• armuri pentru echipament militar

Vezi si

• IBFM_ (materiale_inovatoare_de_construcție_și_finisare)

Legături

Fundația Wikimedia. 2010.

• Compozit
• Referință enciclopedică marine

Legături flexibile compozite- Figura 1. Schema unui perete cu trei straturi: 1. Partea interioară a peretelui; 2. Comunicare flexibilă; 3. Izolatie; 4. întrefier; 5. Partea din perete orientată spre compozit conexiuni flexibile folosit de... Wikipedia

IBFM (materiale inovatoare de construcție și finisare)- IBFM (prescurtare de la Innovation Buildind and Facing Materials) este o nouă categorie de bunuri pentru construcții, care combină construcțiile și Materiale pentru decorare conform principiului ... ... Wikipedia

CFRP-uri- Termenul CFRP Termen în limba engleză Carbon Fiber Reinforced Plastics Sinonime Abrevieri CFRP Termeni înrudiți materiale compozite, polimer, nanomateriale de carbon Definiția materialelor compozite constând din fibre de carbon și ... ... Dicţionar enciclopedic nanotehnologiei

PLASTICE- (materiale plastice, materiale plastice). O clasă mare de materiale polimerice organice ușor de format din care pot fi fabricate produse ușoare, dure, durabile și rezistente la coroziune. Aceste substanțe sunt compuse în principal din carbon (C), hidrogen (H), ... ... Enciclopedia lui Collier

Cuţit- Acest termen are alte semnificații, vezi Cuțit (dezambiguizare). Cuțit (praslav. * Nožь de la * noziti pentru a perfora) o unealtă de tăiere, al cărei corp de lucru este o bandă de lamă material solid(de obicei metal) cu o lamă pe... Wikipedia

Performanța de zbor a elicopterului Colibri EC120 B- Colibri EC120 B este un elicopter ușor multifuncțional capabil să transporte până la patru pasageri. Zona de încărcare spațioasă poate găzdui cinci valize mari. Accident de elicopter în apropiere de Murmansk Dezvoltator: Franco German Spanish Group ... ... Enciclopedia știrilor

Nanotuburi de carbon- Acest termen are alte semnificații, vezi Nanotuburi. Reprezentarea schematică a unui nanotub ... Wikipedia

Introducere

În ultimii ani, o mare atenție a fost acordată creării și cercetării așa-numitelor multiferoice - materiale care prezintă atât proprietăți feroelectrice, cât și feromagnetice.

Multiferoicele pot fi implementate atât în ​​monofază, cât și în formă compozită. Majoritatea materialelor multiferoice monofazate prezintă proprietăți magnetoelectrice în regiunile cu temperaturi scăzute, în principal la temperaturi criogenice.

O alternativă la aceste multiferoice monofazate practic inaplicabile a fost găsită în materiale, așa-numitele compozite, materiale create artificial printr-o combinație a două faze, de exemplu, o combinație de faze piezoelectrice și piezomagnetice sau faze magnetostrictive și piezoelectrice. Aceste materiale mențin structurile feroelectrice de echilibru la temperaturi apropiate de temperatura camerei. Au un efect magnetoelectric mare (ME), faze magnetostrictive și piezoelectrice de bună calitate și aparțin așa-numitului material multifuncțional. Principala realizare în producția de multiferoice compozite sintetice este fabricarea lor relativ ușoară și ieftină și capacitatea de a controla raportul fazelor moleculare și dimensiunea granulelor fiecărei faze. Există, de asemenea, o problemă legată de prevenirea posibilelor reactie chimica la granițele dintre fazele feroelectrice și magnetice în timpul sintezei, ceea ce duce la o pierdere, de exemplu, a proprietăților dielectrice. În general, în compozite, mărimea granulelor, forma și limitele granulelor sunt principalele elemente care, păstrând proprietățile „parentale” ale fazelor, duc la apariția de noi proprietăți. Astfel, se știe că poate apărea o creștere a rezistenței magnetice colosale (CRM), care se explică în modelul tunelului de spin-polarizare prin apariția unor straturi de barieră neconductoare între boabe.

Apoi mi-au fost atribuite următoarele sarcini:

1) familiarizați-vă cu literatura despre multiferoici compoziți a probei prezentate;

2) studiază proprietățile și structura (La 0,5 Eu 0,5) 0,7 Pb 0,3 MnO 3 și PbTiO 3;

3) sintetizează PbTiO 3 sub formă policristalină și creează un singur cristal (La 0,5 Eu 0,5) 0,7 Pb 0,3 MnO 3;

4) începeți studiul proprietăților magnetice, magnetoelectrice și a altor proprietăți (1-х) (La 0,5 Eu 0,5) 0,7 Pb 0,3 MnO 3 + хPbTiO 3.

Exemple de compozite

Ce sunt compozitele?

Materialele compozite sunt cele formate din două sau mai multe faze diferite și care au caracteristici care nu sunt inerente componentelor originale. Această definiție reflectă bine ideea de compozit, dar este prea largă, deoarece acoperă marea majoritate a materialelor și aliajelor (de exemplu, oțel, fontă, beton etc.). Aparent, o altă definiție ar fi mai bună: compozitele sunt o combinație artificială monolitică volumetrică de două sau mai multe materiale (componente) de diferite forme și proprietăți, cu o interfață clară, folosind avantajele fiecăruia dintre componente și prezentând noi proprietăți datorită proceselor limită. .

De obicei, compozitele sunt o bază (matrice) a unui material, întărită cu umpluturi din fibre, straturi, particule dispersate dintr-un alt material. În acest caz, proprietățile de rezistență ale ambelor componente sunt combinate. Prin selectarea compoziției și proprietăților umpluturii și matricei, raportul acestora, orientarea umpluturii, este posibil să se obțină un material cu combinația necesară de caracteristici operaționale și tehnologice.

Un compozit diferă de un aliaj prin faptul că, în compozitul finit, componentele individuale își păstrează proprietățile inerente. Componentele ar trebui să interacționeze la interfața compozitului, prezentând numai proprietăți noi pozitive. Un astfel de rezultat poate fi obținut numai dacă proprietățile componentelor sunt combinate cu succes în materialul compozit, adică. în timpul funcționării compozitului, trebuie să se manifeste numai proprietățile necesare ale componentelor, iar deficiențele acestora sunt eliminate complet sau parțial.

În acest fel:

Compozitul rezultat capătă proprietăți noi, mai bune și, prin urmare, poate îndeplini funcții suplimentare (material multifuncțional);

Caracteristicile compozitului sunt mai bune decât cele ale componentelor sale luate separat sau împreună fără a lua în considerare procesele limită;

Acțiunile componentelor individuale ale compozitului se manifestă întotdeauna în totalitatea lor, ținând cont de procesele care au loc la interfață.

Utilizarea activă a compozitelor a început la începutul anilor 70, deși ideea de a folosi două sau mai multe materii prime ca componente care alcătuiesc un mediu compozițional, au existat de când oamenii au început să se ocupe de materiale.

Scopul creării unui compozit este de a obține o combinație de proprietăți care nu sunt inerente fiecăreia dintre materiile prime separat. Astfel, compozitul poate fi realizat din materiale care în sine nu îndeplinesc cerințele. Deoarece aceste cerințe se pot referi la proprietăți fizice, chimice, tehnologice și alte proprietăți, știința compozitelor se află la intersecția diferitelor domenii de cunoaștere și necesită participarea cercetătorilor de diferite specialități.

Selecția tradițională a materialelor și proiectarea componentelor structurale au fost provocări separate. Pe măsură ce compozitele au început să înlocuiască metalele și aliajele din domenii precum avioanele, construcțiile navale și autovehiculele, designul industrial și selecția materialelor au fuzionat și au devenit pur și simplu aspecte diferite ale aceluiași proces.

Trebuie remarcat faptul că, alături de anizotropia structurală a compozitului, există o anizotropie tehnologică care rezultă din deformarea plastică a materialelor izotrope și o anizotropie fizică, inerentă, de exemplu, cristalelor și asociată cu caracteristicile structurale ale rețelei cristaline.

După metoda de obținere, se disting două tipuri de compozite: artificiale și naturale. Toate compozitele obținute ca urmare a introducerii artificiale a unei faze de armare în matrice aparțin celor artificiale, celor naturale - aliaje de compoziții eutectice și similare. În compozitele eutectice, faza de armare este orientată de cristale fibroase sau lamelare formate în mod natural în procesul de cristalizare direcțională.

Pe măsură ce se creează noi compozite, tipurile „vechi” de clasificare se extind și pot apărea altele noi.

În timp ce studiam literatura despre compozitele magnetice și magnetoelectrice, am găsit următoarele compozite pe bază de oxizi care au fost sintetizate și studiate:

1. "MgFe203-BaTi03";

2. "BaTi03-(Ni, Zn) Fe204";

3. "La 0,67 Ca 0,33 MnO3-CuFe2O4";

4. „(La 0,7 Ca 0,3 Mn03) 1-x/(MgO)x”;

5. "La 2/3 Ca 1/3 MnO 3 / SiO 2";

6. „La 0,7 Sr 0,3 MnO 3 / Ta 2 O 5”.