Композиционные или композитные материалы

9.1. Композиционные или композитные материалы (КМ), компози́т — искусственно созданный неоднородный сплошной материал, состоящий из двух или более компонентов с чёткой границей раздела между ними. В большинстве композитов (за исключением слоистых) компоненты можно разделить на матрицу (или связующее) и включённые в неё армирующие элементы (или наполнители). В композитах конструкционного назначения армирующие элементы обычно обеспечивают необходимые механические характеристики материала (прочность, жёсткость и т. д.), а матрица обеспечивает совместную работу армирующих элементов и защиту их от механических повреждений и агрессивной химической среды. Композитные материалы, представляющие собой гетерофазные системы, полученные из двух или более компонентов с сохранением индивидуальности каждого отдельного компонента. КМ является однородным в макромасштабе и неоднородным в микромасштабе.

9.2.Механическое поведение композита определяется соотношением свойств армирующих элементов и матрицы, а также прочностью связи между ними. Эффективность и работоспособность материала зависят от правильного выбора исходных компонентов и технологии их совмещения, призванной обеспечить прочную связь между компонентами при сохранении их первоначальных характеристик.

В результате совмещения армирующих элементов и матрицы образуется комплекс свойств композита, не только отражающий исходные характеристики его компонентов, но и включающий свойства, которыми изолированные компоненты не обладают. В частности, наличие границ раздела между армирующими элементами и матрицей существенно повышает трещиностойкость материала, и в композитах, в отличие от металлов, повышение статической прочности приводит не к снижению, а, как правило, к повышению характеристик вязкости разрушения.

 

9.3 Наибольшее применение в строительстве и технике получили композиционные материалы, армированные высокопрочными и высокомодульными непрерывными волокнами. К ним относят: полимерные композиционные материалы на основе термореактивных (эпоксидных, полиэфирных, феноло-формальд., полиамидных и др.) и термопластичных связующих, армированных стеклянными (стеклопластики), углеродными (углепластики), орг. (органопластики), борными (боропластики) и др. волокнами; металлич. композиционные материалы на основе сплавов Al, Mg, Cu, Ti, Ni, Сг, армированных борными, углеродными или карбидкремниевыми волокнами, а также стальной, молибденовой или вольфрамовой проволокой;

Композиционные материалы на основе углерода, армированного углеродными волокнами (углерод-углеродные материалы); композиционные материалы на основе керамики, армированной углеродными, карбидокремниевыми и др. жаростойкими волокнами и SiC. При использовании углеродных, стеклянных, арамидных и борных волокон, содержащихся в материале в кол-ве 50-70%, созданы композиции (см. табл) с уд. прочностью и модулем упругости в 2-5 раз большими, чем у обычных конструкционных материалов и сплавов. Кроме того, волокнистые композиционные материалы превосходят металлы и сплавы по усталостной прочности, термостойкости, виброустойчивости, шумопоглощению, ударной вязкости и др. свойствам. Так, армирование сплавов Аl волокнами бора значительно улучшает их механические характеристики и позволяет повысить т-ру эксплуатации сплава с 250-300 до 450-500 °С. Армирование проволокой (из W и Мо) и волокнами тугоплавких соединений используют при создании жаропрочных композиционных материалов на основе Ni, Cr, Co, Ti и их сплавов. Так, жаропрочные сплавы Ni, армированные волокнами, могут работать при 1300-1350 °С. При изготовлении металлических волокнистых композиционных материалов нанесение металлической матрицы на наполнитель осуществляют в основном из расплава материала матрицы, электрохимическим осаждением или напылением. Формование изделий проводят гл. обр. методом пропитки каркаса из армирующих волокон расплавом металла под давлением до 10 МПа или соединением фольги (матричного материала) с армирующими волокнами с применением прокатки, прессования, экструзии при нагр. до т-ры плавления материала матрицы.

Существует очень много типов композитных материалов, одним из ярчайших его примеров является пластик. Формируется материал такого типа непосредственно вместе с изделием. Сам композит имеет в своем составе смолу (матрицу), кожуха из стеклоткани и примесей. Добавки и основные материалы композита подбираются таким образом, чтобы материал наиболее соответствовал требуемым свойствам. В качестве примера можно взглянуть на кабинки телефонов, расставленные по городу повсеместно. Такие изделия очень крепки и долговечны мало того, они не требуют абсолютно никакого обслуживания.

На ряду с пластиком можно выделить по долговечности металлокерамику - искусственный материал, представляющий собой гетерогенную композицию металлов или сплавов с неметаллами (керамикой), а так же металлополимерные композиты, например композитные металлополимерные трубы, они обладают превосходными техническими характеристиками, которые заслужено обусловливают их хорошую репутацию. материала. Они кислородонепроницаемы, прочны, долговечны, практичны и удобны в использовании, отлично сохраняют придаваемую им форму, не подвержены влиянию коррозийных процессов, и застойных явлений.

 

Список использованной литературы

1. Кашкаев И. С., Шейнман Е. Ш. / Производство глиняного кирпича / Изд. – «Высшая школа» М – 1970г.

2. Павлов В. Ф. / Физико – химические основы обжига изделий строительной керамики / Изд. – Стройиздат М-1977 г.

3. Савельев В.Г., Федоров Н.Ф./ Физическая химия силикатов и других тугоплавких соединений / М., 1988

4. Горчаков Г.И. Баженов Ю.М. Строительные материалы: Учебник для вузов.-М.: Стройиздат, 1986.

5. Строительные материалы. Учебник для вузов/ под общ. ред. В.Г. Микульского.--М.: издательство АСВ, 1996.

6. Воробьев В.А. Лабораторный практикум по общему курсу строительных материалов: Учебное пособие для вузов -- М., 1997.

7. Оценка качества строительных материалов: Учебное пособие/ К.Н. Попов, М.Б. Каддо, О.В. Кульков. -- М: изд. АСВ, 1999.

8. Попов К.Н., Каддо М.Б. Строительные материалы и изделия: Учебник/ К.Н. Попов.-- М.: Высшая школа, 2005

9. Примеры и задачи по строительным материалам: Учебное пособие/ под ред. Шубенкина М.Н., Скротаева Б.Г.