Главная

Раздел 34. Введение в композиционные материалы

Содержание

Понятие о композиционных материалах

История создания и развития композиционных материалов

Закономерность внедрения КМ в технике

Особенности проектирования и внедрения изделий из КМ

Классификация композиционных материалов

Зависимость свойств композитов от характеристик исходных компонентов и структурно-технологических параметров

Проектирование изделий из КМ

Преимущества и недостатки современных композиционных материалов

Вопросы для самопроверки

Понятие о композиционных материалах

Бурное развитие науки и техники, крупные достижения в освоении космоса и овладении новыми источниками энергии, в создании новых видов транспорта и связи, в освоении глубин Мирового океана - вот характерные черты нашего времени. Прогресс науки и техники во многом зависит от успехов в области создания новых материалов. Это относится, прежде всего, к тем областям, где соотношение между прочностью (жесткостью) и массой конструкции определяет ее эффективность.

Разработка новых надежных и экономичных конструкций в машиностроении нуждается в применении материалов с высокими физико-механическими, технологическими и эксплуатационными свойствами: высокой прочностью, тепло- и жаростойкостью, коррозионной устойчивостью, сопротивлением распространению трещин, малой плотностью, специальными свойствами (электромагнитными, оптическими и др.). Традиционные материалы (преимущественно металлы) не в полной мере отвечают этим высоким требованиям. Например, на раннем этапе развития космонавтики в качестве теплоизоляционного покрытия возвращаемого на Землю аппарата использовались тугоплавкие сплавы на основе вольфрама. С учетом высокого значения его удельного веса -19,3 г/см³ - защитный слой изготавливался минимальной толщины. Это привело к тому, что при завершении программы полета летчиком-космонавтом Комаровым В.М. на «Союзе-1» в апреле 1967 г. из-за запоздалого включения системы торможения температура на внешней поверхности возвращаемого аппарата поднялась выше расчетных значений. В результате произошел прогар и разгерметизация аппарата, не оставив никаких шансов на выживание космонавта. В дальнейшем был разработан искусственно созданный материал для теплозащиты, теплофизические характеристики которого не уступают тугоплавким сплавам на основе вольфрама, а удельный вес его более чем в 10 раз меньше, чем указанных сплавов - это углерод-углеродный композиционный материал (УУКМ).

Композиционные материалы (КМ) открывают широкие возможности для улучшения существующих и разработки новых конструкций.

Композиционные материалы по праву считаются материалами будущего, поскольку сочетают в себе целый ряд уникальных свойств: лёгкость, прочность, достаточно высокую жёсткость, немагнитность, радиопрозрачность и т.д.

Чаще всего композиты представляют собой двухкомпонентные гетерофазные системы, образованные объемным сочетанием химически разнородных компонентов с четкой границей раздела между ними и свойствами, которыми не обладают каждый из компонентов в отдельности. Обычно КМ состоят из армирующих элементов (наполнитель, арматура) и соединяющей их непрерывной среды (связующее, матрица).

Каждому компоненту, входящему в состав КМ, отводится своя роль:

- наполнитель - обеспечивает прочностные и жесткостные характеристики КМ, локализует появившиеся трещины и т.д.;

- матрица - передает нагрузки между элементами арматуры, предохраняет ее от внешних повреждающих воздействий, обеспечивает монолитность, фиксирует форму и размеры изделий из КМ.

Особенность использования таких материалов заключается в том, что для конкретного изделия необходимо создать свой, зачастую уникальный, материал, то есть подобрать соответствующие компоненты, выбрать требуемую условиями нагружения схему расположения армирующих наполнителей, применить определённый технологический процесс изготовления.

История создания и развития композиционных материалов

Первым создателем КМ была природа. Стволы деревьев, кости животных, зубы имеют характерную волокнистую структуру. Она состоит из сравнительно пластичного матричного вещества и более твердых и прочных веществ, имеющих форму волокон. Например, древесина - это композиция, состоящая из пучков высокопрочных целлюлозных волокон трубчатого сечения, связанных между собой матрицей из органического вещества - лигнина, придающего древесине поперечную прочность. Древесина - природный анизотропный материал с различными свойствами. Зубы людей и животных состоят из твердого вязкого поверхностного слоя - эмали и более мягкой сердцевины - дентина. И эмаль, и дентин содержат неорганические кристаллы игольчатой формы, расположенные в мягкой органической матрице. Примерную структуру имеет и слоновая кость.

Такие природные образования, как минералы, также можно рассматривать как КМ. Например, нефрит состоит из плотно упакованных игольчатых кристаллов, связанных друг с другом на поверхностях раздела, что обеспечивает высокую вязкость разрушения.

История использования и развития КМ связана с производственной деятельностью человека. Уже более миллиона лет назад, с момента выделения человека из животного мира, люди сознательно использовали природные КМ - кости животных, кожу, древесину и др. За 5 тыс. лет до н.э. при изготовлении глиняных изделий и кирпичей в них добавляли песок, измельченные камни, солому, камыш и т.п. для снижения усадки, уменьшения растрескивания, повышения прочности. В Библии упоминается, что за 4000-2000 лет до н.э. вавилоняне использовали в строительстве материалы на основе тростника, пропитанного битумом. Позже из них египтяне строили свои суда. В Азии более чем за 1000 лет до н.э. изготавливали луки, стрелы из композиционных материалов, в которых использовали древесину, слои рога, сухожилия животных, соединенных с помощью клея. Такие луки характеризовались большой убойной силой и радиусом действия. В Китае, Индии в качестве связующего широко использовался лак на основе природной смолы - шеллака (сложная смесь полиэфирных смол). Лак смешивали с песком, спекали и получали точильные камни. В 1555-1560 гг. при постройке храма Василия Блаженного в Москве зодчие Барма и Постник использовали армированные железными полосами каменные плиты. Таких примеров можно привести много, однако это все были хоть и удачные, но случайные находки.

В некоторых источниках первым осознанно созданным КМ называют железобетон, запатентованный в 1867 году французским ученым Ж. Монье и получивший широкое применение с конца XIX века. Железобетон можно отнести к числу первых образцов армированной керамики.

Первый патент на полимерный композиционный материал (ПКМ) был выдан в 1909 г. Он предусматривал упрочнение синтетических смол природными волокнами. Армировали первые ПКМ рубленными природными волокнами, целлюлозной бумагой, хлопчатобумажными и льняными тканями. Хотя о приоритете патента на ПКМ вопрос спорный. В описании технологии изготовления первого фанерного самолета братьями Уилбером и Орвиллом Райт, на котором они 17 декабря 1903 года совершили первый полет продолжительностью 59 сек указано, что для защиты фанерных крыльев от дождя и других атмосферных воздействий их оклеивали пропитанной смолой тканью - а это и есть ПКМ.

Стеклопластики запатентованы в 1935 году - это первые полимерные КМ, в которых в качестве упрочняющего элемента использовались неорганические волокна. Промышленный выпуск стеклопластиков налажен после Второй мировой войны, и с тех пор их интенсивно используют в технике.

В 1941 году в США был подписан первый правительственный контракт на создание материала из хлопкового волокна, пропитанного фенольной смолой. Целенаправленно стеклопластики в авиастроении начали использовать с 1943 года, когда из них стали изготавливать кресла летчиков для учебных самолетов и облицовывать кабины.

В 1940-1950 гг. появляются современные, созданные сознательно, композиционные материалы - полимерные, керамические, металлические и другие. Они были вызваны к жизни потребностями передовых областей науки и техники: судо- и авиастроения, военной техники, зарождающейся космонавтики и др. (в США, Германии, Франции, СССР и др.). Их создание и совершенствование продолжается и в настоящее время.

В 50-х годах XX века было обнаружено, что многие материалы в виде тонких монокристаллов игольчатой формы обладают фантастически высокой прочностью 10000 МПа и выше. Были получены новые виды неорганических поликристаллических волокон - углеродные, борные с прочностью 3000-3500 МПа и модулем упругости (3-5)∙10⁵ МПа. Эти сверхпрочные волокна стали использовать для армирования различных матриц.

История развития современных КМ насчитывает чуть больше половины столетия, но успехи в этом направлении достигнуты значительные. Они нашли применение в самолетостроении и аэрокосмической промышленности, в автомобилестроении, в медицине и строительстве, в судостроении и производстве спортинвентаря, в быту и во многих других направлениях деятельности человека.

Сейчас самолеты-невидимки на 75-85% по массе состоят из КМ, престижные иномарки автомобилей содержат от 120 до 150 кг деталей из КМ, не только облицовочные материалы в строительстве, но и целые временные постройки выполнены из КМ. По объему производства эти материалы в развитых странах находятся на третьем, а в некоторых -на втором месте.

Закономерность внедрения КМ в технике

Основой научно-технического прогресса, его фундаментом всегда было и остается машиностроение. От уровня развития машиностроения, от степени совершенства машин в значительной мере зависят производительность общественного труда и благосостояние народа. В настоящее время возможности повышения качества изделий лежат не только в совершенствовании их конструкций, но и в дальнейшем улучшении свойств конструкционных материалов, в использовании принципиально новых технологических процессов их обработки.

Перспективной тенденцией современного машиностроения является замена традиционных конструкционных материалов (поликристаллических) на КМ в деталях различного назначения, как несущих, так и ненесущих. Это вызвано целым рядом причин научного, технического, экономического и социального характера.

Совершенство конструкций в значительной степени определяется параметрами прочности и жесткости конструкционных материалов, из которых они изготавливаются. В связи с этим рассмотрим, каковы резервы повышения прочностных характеристик традиционных конструкционных материалов, например, стали и алюминиевых сплавов, для чего сравним их характеристики в начале 40-х годов и по прошествии 50-ти лет.

Предел прочности алюминиевых сплавов в 40-х годах был порядка 400 МПа, а стали - 1200 МПа. К началу 90-х годов они изменились в сторону увеличения и составили соответственно 650 МПа и 2200 МПа, причем дальнейшее увеличение этих характеристик дается с большим трудом. Специалисты приходят к выводу, что в связи с исчерпанием потенциальных возможностей механическая технология вступает в полосу своего заката. Совершенствование механических методов воздействия на предмет труда не дает теперь большого экономического эффекта, не приносит больших качественных изменений в продуктах труда. Следовательно, резервы прочностных характеристик стали и алюминиевых сплавов исчерпываются. Анализируя другую, не менее важную характеристику материалов - модуль упругости первого рода, предварительно отметим, что в настоящее время особое значение придается материалоемкости и весовым параметрам конструкций. В связи с этим при оценке механических свойств материалов необходимо обращать внимание и на его удельный вес - γ. Оказалось, что обобщающими и показательными характеристиками являются удельные модуль упругости и предел прочности, т.е. отношение модуля или предела прочности к удельному весу. Для алюминиевых сплавов γ = 2,5 г/см³, для стали - 7,8 г/см³. Оказывается, что значение удельного модуля упругости для всех металлов изменяется в довольно узком диапазоне -2300-2600 км, причем изменить эту характеристику обычными технологическими приемами невозможно.

Таким образом, можно сделать вывод: механические характеристики традиционных конструкционных материалов, широко используемых в промышленности, находятся на предельном уровне.

Второй ограничительный фактор, которому до настоящего времени не уделялось должное внимание, - это исчерпание энергетических ресурсов, постепенное истощение наиболее богатых и наиболее доступных месторождений полезных ископаемых, большинство из которых принадлежит к невозобновляемым, их добыча становится все сложнее и дороже.

Этот фактор характерен для большинства развитых стран. Одна из причин этого - постоянно увеличивающийся объем потребления металлов, что неизбежно приведет к тому, что месторождения руд, богатых по содержанию металлов, наиболее близко расположенных к существующим коммуникациям, удобных для добычи, будут в ближайшем будущем выработаны. В период 1970-1990 гг. мировое производство же леза увеличилось в 2,7 раза, меди - в 2,3, алюминия - в 4,7, никеля - в 4, цинка - в 2 и титана - в 17 раз. По мнению специалистов, объемы производства и потребления металлов будут расти и дальше. Если предположить, что среднегодовое потребление, например, стали во всем мире приблизится к сегодняшнему уровню развитых стран (500 кг на душу населения), и условно допустить, что дальнейшего роста объемов потребления в этих странах не произойдет, то тогда на земном шаре должно производиться 2,5...3 млрд. тонн стали ежегодно.

Из анализа тенденций роста производства металлов естественно вытекает вопрос: является ли увеличение их производства единственной формой удовлетворения растущих с каждым годом потребностей человечества в металлах или есть рациональная альтернатива - более эффективное их использование, появление и стремительное увеличение использования наполненных КМ. В развитых странах (США, государствах Западной Европы, Японии) за последние 25 лет объем производства КМ возрос более чем в 100 раз, что позволило наращивать производство товаров, снизив потребление стали. Производство стали в США снизилось со 134 млн. тонн в 1977 г. до 99 млн. тонн в 1990 г., в странах Евросоюза - с 117 млн. тонн до 103 млн. тонн за тот же период. В этой связи интересно сопоставить потребление стали в бывшем Советском Союзе: потребление возросло за сопоставляемый период с 145 млн. тонн до 161 млн. тонн.

В мировом потреблении стали происходит перераспределение доли разных стран по этому показателю: доля США и Канады снизилась с 20,9% до 15,5%, а доля развивающихся стран возросла с 12,9% до 15,5%.

Композиционные материалы можно конструировать и получать с заранее заданными физико-механическими характеристиками, их плотность в 3...6 раз ниже стали, они безотходны при переработке в изделия, инертны к окружающей и агрессивным средам, т.е. не подвержены коррозии, обладают направленной тепло- и электропроводностью, звуконепроницаемостью и т.д. Обычно эти характеристики превосходят характеристики поликристаллических материалов в несколько раз и даже на несколько порядков. Считается, что 1 тонна изделий из КМ заменяет, в среднем, 10 тонн стали.

Создание и внедрение КМ сопровождается рядом сопутствующих положительных эффектов. Так, во многих случаях существенно упрощается технология изготовления деталей машин и конструкций из этих материалов, что позволяет экономить энергетические, человеческие и материальные ресурсы. Важны также эффекты снижения эксплуатационных расходов, выражающиеся в экономии топлива, увеличении долговечности, удлинении сроков межремонтной эксплуатации и т.д.

Композиционные материалы, за редким исключением, еще несколько десятков лет назад относились к разряду экзотических. Они создавались с целью обеспечения все возрастающих требований к летательным аппаратам в области весового совершенства, обеспечения надежности, которые, в свою очередь, определялись экстремальными условиями эксплуатации элементов конструкции.

Следует отметить различия в подходах при освоении КМ, существовавшие в бывшем Советском Союзе и в зарубежных странах. Отечественные разработки по КМ по многим направлениям не уступали, а в некоторых случаях превосходили зарубежные, но в нашей стране они засекречивались, и только после снижения их актуальности разрешалось их использование в гражданской авиации, автомобилестроении и т.д. Все это ограничивало объемы применения и приводило к высокой стоимости КМ в сравнении с металлами за единицу веса. За рубежом они, помимо использования в военно-промышленном комплексе в упрощенном варианте применялись при производстве большого количества изделий народного потребления. Массовый и крупносерийный характер производства обеспечивал совершенствование технологий их переработки, высокое качество и степень автоматизации используемого оборудования.

В настоящее время композиты все шире используются в различных отраслях, где преобладают обычные, традиционные условия эксплуатации, далекие от экстремальных. Это приводит к существенному удешевлению их стоимости и созданию большой группы КМ из разнообразных составляющих элементов, различающихся как по геометрическим, так и по физическим параметрам. Однако внедрение КМ связано с рядом специфических факторов, которые надо учитывать при разработке элементов конструкций на их основе.

Особенности проектирования и внедрения изделий из КМ

При проектировании, изготовлении и внедрении изделий из композиционных материалов на основе волокнистых наполнителей (ВКМ) необходимо учитывать ряд особенностей, присущих этому классу материалов:

а) Анизотропия физико-механических характеристик ВКМ.

Если традиционные материалы (сталь, чугун), а также дисперсно-упрочненные КМ обладают изотропностью свойств, то ВКМ имеют ярко выраженную анизотропию характеристик. При значительном различии характеристик волокнистой арматуры и матрицы соотношение между характеристиками ВКМ в различных направлениях может варьироваться в широких пределах: от 3-5 раз до 100 раз и более.

б) При проектировании конструкций, сооружений из традиционных материалов конструктор имеет дело с полуфабрикатами в виде листового, профильного проката, литья и т.д. с гарантированными поставщиком свойствами. Его задача состоит в выборе подходящих полуфабрикатов, определении геометрии, исходя из функционального назначения, и способов соединения отдельных деталей. Задача технолога - обеспечить заданную форму, размеры и качество соединения конструктивных элементов. Анализ процессов, протекающих на всех этапах создания полуфабриката, получение материала с требуемым уровнем характеристик относится к компетенции материаловедов. Сложилось временное и организационное разделение процесса получения изделий из традиционных материалов на три этапа:

- материаловедческий - получение материала с требуемыми характеристиками;

- конструкторский - проектирование изделий конструкций;

- технологический - изготовление изделий и машин.

Эти этапы разнесены по времени и могут считаться не связанными между собой, если конструктор руководствуется характеристиками материала, достигнутыми материаловедами, и имеет общие представления об уровне современных технологий.

Изготовление конструкций из КМ происходит, как правило, за одну технологическую операцию с созданием материала. При этом синхронно с изготовлением конструкции протекают сложные физико-химические и теплофизические процессы, связанные с образованием структуры и агрегатными превращениями матрицы, взаимодействием ее с армирующим материалом. Им сопутствуют механические явления, прямо влияющие на свойства материала и несущую способность композитных деталей, на образование в ней дефектов в ненагруженном состоянии. Поэтому конструктор, проектирующий изделия из КМ, должен знать и учитывать при разработке материаловедческие принципы создания КМ и технологические приемы получения изделий из КМ. Технолог без конструкторских знаний по условиям нагружения и эксплуатации создаваемого изделия из ВКМ не может изготовить изделия, эффективно используя отличия КМ от традиционных материалов, т.к. свойства КМ зависят от структурно-геометрических факторов (объемного содержания армирующих волокон и матрицы, количества и расположения слоев и др.), которые заранее не известны. Поэтому подход должен быть конструкторско-технологическим, а это определяет организационные особенности производства изделий из КМ.

в) В связи с тесной взаимосвязью этапов изготовления конструкций из КМ - создание материала, конструкций и технологии получения - более эффективно становится использовать специализированные КБ, имеющие конструкторский и технологический потенциал, оснащенные вычислительной техникой и мощным, но гибким опытным производством, потому как все конструктивные решения необходимо отрабатывать на опытных образцах изделий. Такой поход в организации производства должен быть в каждой отрасли, где КМ находят широкое применение: в строительстве, на транспорте, в авиации, химическом машиностроении, электротехнической промышленности и др., т.к. предъявляемые к ним требования сильно различаются.

г) При конструировании деталей из полимерных КМ необходимо учитывать их недостатки:

- малую сдвиговую прочность;

- невысокие характеристики при сжатии;

- повышенную ползучесть;

- сравнительно низкую теплостойкость ПКМ.

Особое внимание следует уделить соединениям изделий из ПКМ в связи с малой сдвиговой и контактной прочностью.

д) Несмотря на большой интерес к вопросам предельного состояния, надежных методик, позволяющих определить запасы прочности конструкционных элементов из КМ, нет. В связи со сложностью проблем, связанных с прочностью изделий из КМ, возрастает значение выбора методов при обработке результатов экспериментальных испытаний.

В настоящее время оценка прочности конструкций из КМ состоит из комплекса испытаний, включающих:

- 100% испытания эксплуатационными нагрузками;

- выборочные испытания с доведением конструкции до разрушения.

Гарантию качества и успешное прохождение этих двух видов испытаний обеспечивает стабильность технологических процессов.

В последние годы на первый план выходит индивидуальная оценка прочности каждой детали с помощью неразрушающих методов испытания - ультразвук, акустическая эмиссия и др.

е) Определение допусков и посадок на детали из КМ.

Т.к. формирование поверхностей в изделиях из КМ происходит различными способами (намотка, прессование, выкладка и т.д.) и они чаще всего не подвергаются механической обработке, то система допусков и требования к чистоте поверхности должны строится весьма гибко. Аналогичный подход должен быть и к регламентации разброса массы, связанной с разбросом параметров исходных материалов и их соотношением в КМ, появлением в ходе технологического процесса объемов, различающихся по ориентации наполнителя, и т.д.

ж) Переход на КМ при изготовлении машиностроительной продукции затрагивает вопросы детализации узлов машин. Т.к. материал конструируется под конкретные детали, которые в дальнейшем нежелательно подвергать механической обработке, то, естественно, встает вопрос стыковки отдельных деталей. Методы, принятые при изготовлении аналогичных узлов машин из металлов, в данном случае либо малоэффективны, либо вообще неприемлемы. В связи с этим целесообразно изготавливать из КМ целиком узел, ранее расчленяемый на ряд деталей, которые затем собирались в изделие с помощью разъемных или неразъемных соединений. Это направление весьма эффективно, т.к. сокращаются трудозатраты и энергозатраты, хотя сокращение операций требует перестройки технологического оборудования и процесса производства.

Например, в США в 1970 г. в массовое производство легковых автомобилей была внедрена передняя панель с проемом под облицовку радиатора, впервые изготовлявшаяся из листового КМ. Помимо снижения массы на 50%, было достигнуто значительное сокращение расходов за счет объединения нескольких деталей в одну. Эта цельная панель исключила множество операций листовой штамповки, механической обработки на станках и сборки, устранила связанные с ними штампы, формы и станочные зажимные приспособления. Она объединила 16 листовых штамповок и отлитых под давлением деталей в одну деталь из КМ. В 1979 г. на более чем 35 моделях легковых автомобилей стали применять передние панели из КМ, включающие корпуса и гнезда фар, стояночных фонарей, стоп-сигналов, сигналов поворота и габаритных огней.

з) Необходимо изменение подходов к определению экономической эффективности применения КМ. Как правило, экономический эффект от применения КМ образуется у «Потребителя» в виде повышения тактико-технических, эксплуатационных характеристик изделия, его долговечности, ремонтопригодности и т.п. Поэтому экономический эффект можно определить только при использовании системного подхода, учитывающего все составляющие общего эффекта от замены традиционного материала на КМ, и перехода на новую технологию при изготовлении деталей или конструкций в целом.

Только индивидуальный подход с учетом указанных особенностей делает переход к использованию КМ взамен металлов эффективным и перспективным, раскрывающим новые горизонты для развития и совершенствования техники.

Классификация композиционных материалов

По типу армирующих наполнителей современные КМ могут быть разделены на две группы:

- дисперсно-упрочненные;

- волокнистые.

Дисперсно-упрочненные композитные материалы (ДУКМ) представляют собой материалы, в матрице которых равномерно распределены мелкодисперсные частицы, которые призваны исполнять роль упрочняющей фазы. Дисперсные частицы наполнителя вводят в матрицу специальными технологическими приемами. Частицы не должны активно взаимодействовать с матрицей и не должны растворяться в ней вплоть до температуры плавления. В этих материалах основную нагрузку воспринимает матрица, в которой за счет армирующей фазы создается структура, затрудняющая движение дислокаций. Дисперсно-упрочненные КМ - изотропны. Их применяют в авиации, ракетостроении и др. Содержание дисперсной фазы составляет ~5-7% (трубки, проволоки, фольга, прутки и т.п.).

Механизм упрочняющего действия от включения дисперсных частиц в матрице, отличается для разных типов ДУКМ.

1) Дисперсно-упрочненные композиционные материалы «пластичная матрица – хрупкий наполнитель»

Для этого типа материалов матрица может быть представлена, например, следующими металлами: Al, Ag, Cu, Ni, Fe, Co, Ti. В качестве наполнителя чаще всего выбираются соединения из оксидов (Al₂O₃; SiO₂; Cr₂O₃; ThO₂; TiO₂), карбидов (SiC; TiC), нитридов (Si₃N₄; AlN), боридов (TiB₂; CrB₂; ZrB₂).

На основании опытных данных могут быть сформулированы следующие требования к материалу наполнителя, обеспечивающие наиболее эффективное его использование в качестве упрочняющей фазы. Он должен обладать:

- высокой тугоплавкостью (t_пл_.> 1000°С);

- высокой твердостью и высоким модулем упругости;

- высокой дисперсностью (удельная поверхность – S_уд ≥ 10 м²/г);

- должна отсутствовать коалесценция (слияние) дисперсных частиц в процессе получения и эксплуатации;

- должно иметь место низкое значение скорости диффузии дисперсных частиц в металлическую матрицу.

Механизм упрочнения композиционные материалы «пластичная матрица – хрупкий наполнитель».

Упрочнение идет по дислокационному механизму: если расстояние между частицами достаточно, то дислокация под действием касательного напряжения выгибается между ними, ее участки смыкаются за каждой частицей, образуя вокруг частиц петли. В областях между дислокационными петлями возникает поле упругих напряжений, затрудняющее проталкивание новых дислокаций между частицами (рис. 1). Этим достигается повышение сопротивления зарождению (инициированию) трещины.

Рис. 1. Схематическое изображение процесса формирования дислокационных петель в пластичной матрице:

1 – дисперсные частицы; 2 – линии дислокаций; 3 – дислокационные петли; 4 – поле упругих напряжений;

d – размер частицы наполнителя; L – расстояние между соседними частицами наполнителя;

τ – направление действия касательных напряжений.

Получение композиционных материалов «пластичная матрица – хрупкий наполнитель».

В общем случае последовательность технологических операций для получения ДУКМ типа «пластичная матрица – хрупкий наполнитель» является следующей:

а) Получение композитного порошка;

б) Прессование;

в) Спекание;

г) Деформация полуфабриката;

д) Отжиг.

2) Дисперсно-упрочненные композиционные материалы «хрупкая матрица – пластичный наполнитель»

Структура таких ДУКМ представлена керамической матрицей с равномерно распределенными в ней дисперсными металлическими частицами наполнителя. Эти композиты относятся к классу керметов. Расстояние между соседними частицами задается путем варьирования их объемной доли, а эффект от армирования может проявляться при содержании частиц 15-20% объема.

В качестве керамической фазы могут использоваться тугоплавкие оксиды и некоторые тугоплавкие неоксидные соединения: Al₂O₃, 3Al₂O₃∙2SiO₂, Cr₂O₃, ZrO₂, ThO₂, Y₂O₃, Si₃N₄, TiN, ZrN, BN, ZrB₂, TiB₂, NbB₂, HfB₂. В качестве металлической фазы – Fe, Co, Ni, Si, Cu, W, Mo, Cr, Nb, Ta, V, Zr, Hf, Ti. Выбор каждой конкретной керметной пары для получения композита обусловлен возможностью создания стабильной границы раздела в результате твердофазного взаимодействия при температуре, не превышающей температуру плавления наиболее легкоплавкой составляющей пары, либо температуру образования эвтектического расплава.

Механизм торможения разрушения композиционных материалов «хрупкая матрица – пластичный наполнитель».

Процесс разрушения таких композитов условно можно разделить на две стадии. На первой стадии в ходе нагружения сначала инициируется хрупкое разрушение в матрице вследствие повышенной концентрации напряжений на микронеоднородностях ее структуры: микропорах, границах зерен, крупных неравноосных зернах. При достижении некоторого критического уровня напряжений происходит старт трещины.

На второй стадии распространяющаяся трещина взаимодействует с пластичными металлическими частицами (рис. 2): у ее вершины действуют максимальные напряжения, которые приводят к деформации, удлинению и разрыву металлических частиц. При этом работа разрушения данного композита существенно возрастает по сравнению с таковой характеристикой для неармированного материала. Это происходит за счет затрат энергии трещины на работу пластической деформации всех частиц, попадающих во фронт трещины. В результате сопротивление развитию трещины повышается, поскольку ее берега перекрываются «мостиками связи» из пластичного металла.

Рис. 2. Иллюстрация процесса торможения разрушения в хрупкой матрице:

1 – металлические частицы перед фронтом трещины; 2 – «мостики связи» образованные деформированными

металлическими частицами; 3 – разрушенные металлические частицы; 4 – берега трещины; σ_р – растягивающие напряжения

Получение композиционных материалов «хрупкая матрица – пластичный наполнитель».

Последовательность технологических операций, используемых для получения:

а) Получение композиционной порошковой смеси;

б) Введение в смесь органической связки;

в) Прессование;

г) Удаление органической связки;

д) Спекание;

е) Механическая обработка.

Для обеспечения прессуемости (придания пластичности) смеси порошков компонентов вводят органическую связку путем смешивания с раствором какого-либо органического вещества (поливиниловый спирт, поливинилбутираль, этиленгликоль, каучук и др.) с последующей сушкой для удаления растворителя. В результате выполнения этой операции каждая частица порошковой смеси покрыта тонким слоем пластификатора. Тогда при приложении давления прессования к порошковой смеси, засыпанной в пресс-форму, происходит связывание ее частиц по прослойкам пластификатора. После, путем термообработки изделий в вакууме или в порошковой засыпке из глинозема или сажи, происходит удаление связующего вещества при температуре термодеструкции или сгорания (300 – 400°С). После удаления органической связки частицы в объеме изделия удерживаются преимущественно за счет сил трения. Температура спекания композита лимитируется температурой спекания керамической матрицы. Оно проводится в нейтральных газовых средах (аргон, гелий) или в вакууме. В случае необходимости спеченный материал подвергают механической обработке с помощью алмазного инструмента.

Волокнистые КМ можно классифицировать по типу армирующего наполнителя. При их изготовлении в качестве арматуры применяются высокопрочные стеклянные, углеродные, борные, органические волокна, металлические проволоки, нитевидные кристаллы ряда карбидов, оксидов, нитридов и др.

Армирующие материалы используются в виде моноволокон, нитей, жгутов, сеток, тканей, лент, холстов. Волокнистые КМ можно различать также по способу армирования: ориентированное и стохастическое (случайное). В первом случае композиты обладают четко выраженной анизотропией свойств; во втором - квизиизотропны. Объемная доля наполнителя в волокнистых КМ составляет 60-70%.

По типу матрицы композиты различают:

- полимерные (ПКМ);

- металлические (МКМ);

- керамические (ККМ);

- углерод-углеродные (УУКМ).

Полимерные композитные материалы – это гетерофазные композиционные материалы с непрерывной полимерной фазой (матрицей), в которой хаотически или в определенном порядке распределены твердые, жидкие или газообразные наполнители. Эти вещества заполняют часть объема матрицы, сокращая тем самым расход дефицитного или дорогостоящего сырья, и (или) модифицируют композицию, придавая ей нужные качества, обусловленные назначением, особенностями технологических процессов производства и переработки, а также условиями эксплуатации изделий. К ним относятся подавляющее большинство пластмасс, резин, лакокрасочных материалов, полимерных компаундов, клеев и др.

В зависимости от типа полимерной матрицы различают наполненные реактопласты, термопласты (полиэтилен, поливинилхлорид, капрон и др.), синтетические смолы (полиэфирные, эпоксифенольные и др.) и каучуки. В зависимости от типа наполнителя ПКМ делят на дисперсно-наполненные пластики (наполнитель - дисперсные частицы разнообразной формы, в т. ч. измельченное волокно), армированные пластики (содержат упрочняющий наполнитель непрерывной волокнистой структуры), газонаполненные пластмассы, масло-наполненные каучуки; по природе наполнителя наполненные полимеры подразделяют на асбопластики (наполнитель-асбест), графито-пласты (графит), древесные слоистые пластики (древесный шпон), стеклопластики (стекловолокно), углепластики (углеродное волокно), органопластики (химические волокна), боропластики (борное волокно) и др., а также на гибридные, или поливолокнистые пластики (наполнитель-комбинация различных волокон).

По способу изготовления ПКМ можно разделить на полученные: выкладкой, намоткой, пултрузией, прессованием и др.

Металлические КМ по способу получения делят на литейные и деформируемые. Литейные получают пропиткой арматуры расплавленным матричным сплавом или направленной кристаллизацией, а для деформируемых КМ применяют спекание, горячее и взрывное прессование, диффузионную сварку, штамповку, плазменное напыление и др.

С точки зрения механики, композиты можно разделить на силовые, несиловые и специальные. К силовым КМ предъявляются требования высокой прочности и жесткости. Несиловые КМ используются для различных изделий бытового назначения, ограждений, покрытий и др. В специальных КМ обеспечивается достижение определенных физических свойств (жаропрочность, термостойкость, фрикционные свойства, ударопрочность, радиопрозрачность и др.).

Зависимость свойств композитов от характеристик исходных компонентов и структурно-технологических параметров

При создании новейших образцов современной техники требования, предъявляемые к конструкционным материалам, предельно высоки. Поэтому композиционные материалы находят в настоящее время все более широкое применение в различных отраслях машиностроения. Как только в какой-либо области новой техники появляется необходимость создания материалов с комплексом свойств, которые ни один гомогенный материал не может обеспечить, то такими материалами становятся композиты.

Интерес к этим материалам связан, прежде всего, с тем, что они обладают комплексом свойств и особенностей, существенно отличающих их от традиционных конструкционных материалов (металлов, сплавов) и в совокупности открывающих широкие возможности как для совершенствования существующих конструкций самого разнообразного назначения, так и для разработки новых перспективных конструктивных форм и технологических процессов.

Эти свойства порождаются, во-первых, характеристиками исходных компонентов - армирующих элементов (волокон, нитей, жгутов, тканей) и матрицы (полимерной, углеродной, металлической, керамической). Во-вторых, имеет место так называемым эффект синергизма, связанный с появлением у композиции свойств, которыми не обладает ни один из исходных компонентов в отдельности.

Из характеристик первого рода следует, прежде всего, отметить высокую удельную (по отношению к весу) прочность и жесткость композитов при нагружении в направлении армирования, которые определяются как прочностью и жесткостью волокон, так и способностью матрицы обеспечить их эффективную совместную работу по восприятию внешней нагрузки. Необходимость сочетания жесткости и прочности с низкой плотностью уже заставили конструкторов самолетов и автомобилей обратиться к композитам как конструкционным материалам.

Из характеристик второго рода можно выделить высокую вязкость разрушения композиций, образованных из хрупких и обладающих низкой трещиностойкостью компонентов, например, стеклянных волокон и эпоксидной матрицы. Наличие многочисленных поверхностей раздела как между волокнами и матрицей, так и между отдельными слоями существенно повышает сопротивляемость хрупкому разрушению и позволяет создавать материалы, у которых высокий уровень статической прочности сочетается с высокой ударной вязкостью. Следует отметить, что повышение прочности металлов, как правило, сопровождается снижением ударной вязкости.

Свойства изделий из КМ можно проектировать под заданные требования эксплуатации. Распределяя волокна или частицы одного материала в матрице другого (используя его как связующее вещество), конструктор КМ может получить материал с совершенно новыми свойствами.

Поэтому направления их использования самые разнообразные, иногда диаметрально противоположные - это теплозащитные материалы, высокопрочные конструкции, фрикционные и антифрикционные элементы, электропроводные и электроизоляционные материалы и многие другие.

Может показаться, что КМ - неоправданно сложные структуры. Ведь элементы с задатками идеальных конструкционных материалов находятся, что называется, под рукой - в центральной части периодической системы Д.И. Менделеева. Эти элементы, среди которых углерод, алюминий, азот и кислород, образуют соединения с прочными стабильными связями. Такие соединения, типичными представителями которых являются керамические материалы, например, оксид алюминия (основа рубинов и сапфиров), карбид кремния и диоксид кремния (главный компонент стекла), обладают высокими прочностью и жесткостью, а также теплостойкостью и устойчивостью к химическим воздействиям. Они имеют низкую плотность, а составляющие их элементы широко распространены в природе. Один из элементов, углерод, имеет такие же хорошие свойства и в свободном состоянии - в форме углеродного волокна (УВ).

Однако эти вещества имеют серьезный недостаток, из-за которого они редко используются в качестве конструкционных материалов, - хрупкость. Наличие царапины или внутреннего дефекта достаточно для образования трещины, которая может привести к разрушению всего изделия, поэтому теоретическая прочность этих материалов на практике достигается редко. Трудно представить, чтобы они были совершенно свободны от дефектов или оставались таковыми долго при эксплуатации изделия.

Когда такой материал производится в форме мелких частиц или тонких волокон, его полезная прочность становится гораздо выше. Например, оконное стекло - достаточно непрочный материал, но стеклянная нить из волокон с диаметром в несколько микрон имеет прочность при растяжении, превышающую аналогичную характеристику стали в несколько раз. Заметное увеличение прочности на микроуровне обусловлено статистическими факторами. Вероятность того, что образец материала содержит дефект, достаточно большой, чтобы вызвать хрупкое разрушение, падает с уменьшением размера образца. Кроме того, если в стеклянной нити разрушилось одно волокно, дефект не распространяется и не затрагивает остальные волокна, а при наличии связующего материала повреждение отдельного волокна «залечивается», т.е. нагрузка перераспределяется на другие волокна.

Представление о том, что многие материалы проявляют лучшие свойства, если имеют форму тонких волокон, справедливо и для многих органических полимерных материалов. Полимеры состоят из длинных цепей атомов, в основном, атомов углерода, связанных ковалентными связями. В большинстве случаев цепи либо свободно переплетаются, либо образуют структуры сложной формы. Они легко отделяются друг от друга, и в результате такой материал гибок и непрочен. Однако, если цепи ориентированы в направлении приложения нагрузки или тонкими слоями распределяется между армирующим волокном, то полимер может приобретать очень высокую прочность и жесткость. Некоторые полимерные молекулы (поливинилацетат, полиамид) имеют стержнеоб-разную форму и легко ориентируются нужным образом, когда полимер вытягивается в волокно. На этом эффекте основано производство ара-мидных волокон, обладающих высокой прочностью и жесткостью. Из некоторых полимеров, например, полиэтилена, с гибкими цепями, которые при вытяжке ориентируются вдоль оси, получаются высокопрочные и жесткие волокна.

Прочность и жесткость КМ определяются, главным образом, свойствами армирующего материала, но и матрица вносит свой вклад в свойства КМ. Например, тепло- и электропроводность КМ сильно зависят от проводимости матрицы. Матрица играет роль адгезива, соединяющего волокна в материал, и придает изделию необходимую форму.

Кроме того, она защищает волокна от различных воздействий, источником которых может быть окружающая среда, а также от физических повреждений, которые могут инициировать разрушение.

Сохранение прочности волокон при создании КМ - основная цель при получении армированных материалов. Просто пучок волокон имеет довольно низкую конструкционную ценность. В отсутствие матрицы разрыв каждого волокна приводит к уменьшению носителей нагрузки. Нагрузка, которую нес пучок волокон, перераспределяется на оставшиеся волокна, увеличивая действующие усилия в них. Чтобы полнее использовать их прочность, конструктор должен поместить их в матрицу другого материала. Если волокна находятся в матрице, то разрыв одного или нескольких волокон не приводит к полной потере их механических функций.

Причина заключается в том, что матрица вязкая - упругая и пластичная. Когда концы разорванного волокна под действием растягивающей нагрузки вытягиваются из матрицы, то адгезионные связи между волокном и связующим вызывают появление упругих или пластических деформаций матрицы. Возникающие при этом сдвиговые напряжения включают в работу разорванное волокно. Волокно, даже поврежденное или разорванное продолжает вносить свой вклад в механические характеристики КМ.

Требования к пластичности материала матрицы, его совместимости с армирующим волоконном в какой-то степени обусловливают его выбор. Однако обычно основным определяющим фактором служит область температур, в которой предполагается эксплуатировать изделие из КМ. Если температура эксплуатации 100-200°С, то обычно для КМ выбирают полимерную матрицу. Из них изготавливают лодки, корпусные изделия автомобилей, самолетов, товары широкого потребления и др. Применение ПКМ часто не только снижает вес изделия, но и удешевляет его производство, например, позволяет изготавливать детали сложной формы за одну операцию.

Для производства изделий из ПКМ используют термореактивные и термопластичные пластики. Термореактивные пластики более теплостойкие, чем большинство термопластов. Обычно в качестве термореактивных матриц для КМ используют полиэфирные и эпоксидные смолы и их разновидности, однако в настоящее время все больший интерес вызывает класс смол, называемых полиимидными, которые могут выдерживать длительный нагрев до температур, выше 300°С.

Выбор матричного материала определяет также и способ изготовления изделия из КМ. При использовании термореактивных связующих после изготовления изделия из КМ необходимо провести процесс отверждения, т.е. обеспечить условия для пространственной сшивки молекул полимера - выдержать изделие из КМ при высокой температуре и давлении в течение нескольких часов.

Использование термопластичных материалов ускоряет процесс изготовления, т.к. получение КМ в этом случае требует лишь сравнительно короткого нагрева, достаточного для размягчения пластика. Температура плавления наиболее перспективных термопластов настолько велика, что по теплостойкости они превосходят термореактивы, например, полиэфиркетон плавится при 334°С.

Использование металлических матриц позволяет эксплуатировать КМ при температурах выше 300°С, более высокая прочность металлической матрицы дополняет прочность армирующих волокон, а высокая пластичность придает КМ ударную вязкость. Однако при замене ПКМ на МКМ приходится «жертвовать», во-первых, плотностью (даже при использовании самых легких металлов - алюминия, магния и титана) и, во-вторых, простотой производства. Совмещение волокна с металлическим расплавом требует очень высоких температур, при которых могут протекать поверхностные химические реакции, продукты этих реакций могут ослабить связь между материалом матрицы и волокном, а в ряде случаев разрушить и волокна, и матрицу.

Для работы в условиях, превышающих температуры плавления металлических матриц, используются керамические матрицы, которые обладают повышенной теплостойкостью, легкие и потенциально прочные, жесткие, как и армирующие волокна, но очень хрупкие. Основная упрочняющая роль в ККМ отводится волокнам. Волокна в ККМ тормозят рост трещин. Растущая трещина, столкнувшись с волокном, может либо отклониться, либо вытолкнуть волокно из матрицы. В обоих процессах поглощается энергия и замедляется рост трещины. У многих ККМ с ростом температуры увеличивается вязкость, и в результате они упрочняются. Получают ККМ, в основном, спеканием, которое осуществляется при высоких температурах и давлениях, что усложняет процесс получения изделий из ККМ.

Близкий к ККМ по характеру свойств, но отличающийся от них способом получения - это композит, у которого и матрица, и армирующие волокна состоят из углерода - углерод-углеродный композиционный материал (УУКМ). УУКМ сохраняет свою прочность при 2500°С и используется для теплозащиты носовых частей возвращаемых космических летательных аппаратов при прохождении плотных слоев атмосферы. В отличие от керамических КМ УУКМ подвержен окислению. Чтобы предохранить его от окисления, на его поверхность наносят тонкий слой керамики - силицируют (SiC, SiO₂).

При выборе вида армирующих волокон необходимо учитывать, что все армирующие волокна обладают высоким уровнем прочности, однако по многим другим свойствам отличаются друг от друга. Сравнивая основные виды армирующих волокон: стеклянные, органические, углеродные и борные, можно отметить, что если к материалу предъявляются высокие требования по жесткости, то КМ, армированные стеклянными и органическими волокнами, не приемлемы. Предпочтение надо отдать армирующим углеродным и борным волокнам. По мере возрастания плотности их можно расположить следующим образом: органические (1,4 г/см³), углеродные (1,7 г/см³), борные (2,5 г/см³) и стеклянные (2,58 г/см³); по стоимости: стеклянные, органические, углеродные и борные.

Армирующие волокна должны выбираться не только по механическим свойствам, но и по физическим и химическим. Они должны удовлетворять условия получения композита, определяемые выбранной матрицей. Так, при использовании КМ с металлической матрицей органические волокна могут обугливаться, а углеродные волокна при введении в металлическую или керамическую матрицу могут окисляться и терять свою прочность, если высокотемпературный процесс изготовления КМ не проводить в инертной среде.

Решающую роль химическая совместимость матрицы и волокна играет при их контакте на поверхности волокна. Для совместной работы волокна и матрицы в КМ они должны иметь прочное сцепление. Предпосылкой для адгезионного взаимодействия является способность не-отвержденной, или расплавленной матрицы смачивать волокно. На волокна, не смачивающиеся выбранной матрицей, можно нанести специальное покрытие (аппрет), улучшающее сцепление матрицы с волокном. Связь возникает благодаря взаимодействию материала покрытия, как с волокном, так и с матрицей.

По электропроводности ПКМ подразделяются на изоляционные - на основе стеклянных и органических волокон и электропроводные - на основе углеродных и борных волокон.

Армирующие волокна имеют различные коэффициенты линейного температурного расширения (КЛТР). Если стеклянные и борные волокна имеют положительные значения КЛТР, то углеродные и органические - отрицательные в некоторых диапазонах температур.

Для использования КМ в изделиях, требующих высокой ударной прочности, более пригодны органические волокна и стеклянные по сравнению с углеродными и борными. Свойства разрабатываемого изделия из КМ определяются не только типом матрицы и армирующего волокна, но и другими факторами, не связанными с его составом, - технологией получения и структурными параметрами КМ (объемным содержанием армирующего материала, его формой и расположением, пористостью и др.).

Композиты с высокой пористостью имеют хорошие характеристики по тепло- и звукоизоляции. Такие КМ широко используются в строительстве, транспортном машиностроении, авиастроении. При изготовлении таких КМ матрицу вспенивают.

Одним из направлений варьирования свойств КМ является использование в одном материале армирующих волокон нескольких видов, т.е. создание гибридных КМ. Свойства таких КМ определяются как видами совместно используемых волокон в КМ, так и их соотношением.

Для изделий из волокнистых КМ определяющим принципом конструирования является обеспечение соответствия между характером нагрузок и схемой армирования. Если изделие испытывает одноосное растяжение, то оптимальной схемой армирования изделия будет расположение волокон только в направлении действующей силы. При плоском напряженном состоянии целесообразно укладывать волокна послойно с различной ориентацией арматуры в слоях. Недостатком таких КМ является слабая связь как между слоями, так и в каждом слое в поперечном направлении. Под действием экстремальной нагрузки КМ может расслоиться, а волокна внутри слоя разделиться. Для устранения этого явления КМ армируют в трех и более скрещивающихся направлениях, создавая пространственную схему армирования.

Подытоживая приведенный анализ зависимостей свойств КМ от характеристик исходных компонентов и структурно-технологических параметров КМ, можно отметить следующее.

Композиты на основе полимерных матриц отличаются высокой коррозионной стойкостью. Сочетание этих матриц с органическими или стеклянными волокнами позволяет получить материал, обладающий электроизоляционными свойствами и радиопрозрачностью, а комбинация полимерной или металлической матриц и углеродных волокон обеспечивает электропроводность. Низкая теплопроводность большинства КМ позволяет эксплуатировать их без дополнительной защиты в условиях интенсивного кратковременного поверхностного нагрева и определяет возможность их использования в качестве теплозащитных и теплоизоляционных материалов. Высокая теплостойкость углеродной карбонизированной и керамической матриц в сочетании с высокой прочностью, жесткостью и теплостойкостью углеродных волокон обеспечивает получение материалов, сохраняющих уровень механических характеристик близким к исходному, при температурах, превышающих температуры плавления металлических сплавов. Композиции на основе углеродных и органических волокон позволяют осуществлять направленное изменение КЛТР, т.е. создавать конструкции, сохраняющие стабильность геометрических параметров в условиях переменного температурного воздействия.

Таким образом, КМ обладают широким спектром полезных, а в некоторых отношениях и уникальных свойств, а их рациональное сочетание позволяет получать эффективные конструкции с высокой степенью весового совершенства.

Преимущества и недостатки современных композиционных материалов

По сравнению с традиционными конструкционными материалами (металлами) композиты обладают рядом преимуществ, среди которых главнейшие:

- сравнительно низкая плотность;

- высокие удельная прочность и жесткость, средние значения которых, в сравнении с традиционными материалами, приведены в табл. 1;

- высокая химическая и коррозионная стойкость;

- технологичность переработки в изделия;

- высокие усталостные характеристики волокнистых КМ;

- возможность управлять силовыми потоками за счет рационального расположения арматуры;

- наличие специальных свойств (радиопрозрачность, термостойкость и др.).

К недостаткам КМ относятся:

- высокая стоимость большинства КМ по сравнению с металлическими сплавами;

- низкая межслоевая прочность и жесткость;

- низкая прочность полимерных КМ на сжатие, затрудняющая соединение изделий из них крепежными элементами;

- отсутствие зоны текучести, хрупкий характер разрушения;

- необходимость принятия специальных мер по охране труда и при переработке.

Таблица 1. Характеристики прочности и жёсткости

основных конструкционных материалов

Материал	МПа	Е, ГПа	p, кг/м³	Е/р
Сталь ЗОХГСА	1600	210	7850	26,8
Алюминий Д16Т	420	72	2850	25,3
Титан ВТ15	1500	110	4850	22,9
Углепластик высокопрочный	2070	143	1550	95,3
Углепластик высокомодульный	1040	281	1610	174,5
Стеклопластик	2100	70	2200	31,8
Органопластик	2200	95	1400	67,8
Боропластик	1200	250	2600	125
Бороалюминий	1750	260	2700	96,3

Вопросы для самопроверки

- По каким признакам классифицируют композиционные материалы?

- К какому типу композитов относится древесно-стружечная плита? Дайте полную оценку по материаловедческому, конструкционному, технологическому и эксплуатационному признакам.

- К какому типу композитов относятся текстолит, гетинакс, стеклопластик, триплекс, кермет?

- Какие физико-механические характеристики КМ определяются только свойствами входящих компонентов и их соотношением, а какие можно в широких пределах регулировать технологическими и структурными параметрами в
процессе изготовления? Приведите примеры.

- Можно ли изменить форму изделия из КМ на основе термореактивного связующего при его разогреве?

- Какие характеристики композита определяют его удельные прочность и жесткость?

- Как зависит плотность КМ от аналогичной характеристики входящих в него компонентов? Можно ли технологически регулировать плотность КМ и каким образом?

- Почему прочностные характеристики полимерных КМ в направлении армирования на растяжение и сжатие имеют большие отличия?

email: KarimovI@rambler.ru

Адрес: Россия, 450071, г.Уфа, почтовый ящик 21

Теоретическая механика Сопротивление материалов

Прикладная механика Строительная механика Теория машин и механизмов

00:00:00