Содержание

Введение 3

1. Классификация композиционных материалов 4

2. Углерод-углеродные композиционные материалы 7

1. Армирующие каркасы УУКМ 8

2. Матрицы УУКМ 12

1. Применение 19

Заключение 28

Список литературы 29

Введение

Разработка новых материалов и технологии их получения является объективной необходимостью технического и социального развития общества. Новые материалы принято называть материалами ХХI века. Без них нельзя представить существенные достижения ни в одном из важных направлений развития науки и техники. Роль новых материалов с каждым годом возрастает. По оценке американских экспертов, в ближайшие 20 лет 90% современных материалов будут заменены принципиально новыми, что приведет к технической революции практически во всех отраслях техники.

По опубликованным данным, сегодня наиболее быстро развивающимися секторами науки являются медико-биологические исследования, далее следуют информационные технологии и третье место занимают новые материалы. В 1998 году расходы только на эти исследования в США значительно превышали расходы на оборону и космические исследования.

В настоящее время в России в области металловедения работает 41 научная школа в системах Академии наук, высшего образования и отраслевых институтов. Исследования, ведущиеся в области новых материалов, охватываются также Федеральной подпрограммой Министерства промышленности, науки и технологий.

1. Классификация композиционных материалов

Композиционный материал (КМ) – это материал, состоящий из двух или нескольких компонентов, которые отличаются по своей природе или химическому составу, где компоненты объединены в единую монолитную структуру с границей раздела между структурными составляющими (компонентами), оптимальное сочетание которых позволяет получить комплекс физико-химических и механических свойств, отличающихся от комплекса свойств компонентов.

Компонент, непрерывный во всем объеме композиционного материала, называется матрицей. Компонент или компоненты прерывистые, разъединенные матрицей, называются арматурой или армирующим компонентом, или, иногда, наполнителем. Понятие «армирующий» означает «введенный в материал с целью изменения его свойств», но не несет в себе однозначного понятия «упрочняющий».

Композиционный материал классифицируется по нескольким основным признакам: а) материалу матрицы и армирующих компонентов; б) структуре: геометрии (морфологии) и расположению компонентов (структурных составляющих); в) методу получения; г) области применения. Рассмотрим некоторые аспекты классификационных характеристик композиционных материалов.

Материал матрицы и армирующих компонентов. Характеристика композиционных материалов по материалу матрицы и армирующих компонентов указывает на их физико-химическую природу. В настоящее время по материалу матрицы различают:

1. Металлические композиционные материалы или композиционные материалы на основе металлов и сплавов. Чаще всего используются алюминий, магний, титан, медь и сплавы на их основе. Также делаются попытки использовать в качестве матрицы высокопрочные стали, тугоплавкие металлы и сплавы.

2. Композиционные материалы на основе интерметаллидов, когда в качестве матрицы используются интерметаллиды — химические соединения металлов с металлами. Это относительно новый класс композиционных материалов, в котором в качестве материала матрицы используются жаропрочные интерметаллиды Тi₃АI, ТiАI, NiА1, Ni₃АI и др.

Иногда к этой группе КМ относят композиты на основе силицидов металлов типа МоSi₂, Nb₅Si₃ т. д.

З. Керамические композиционные материалы. В качестве матрицы этих материалов используются неорганические соединения оксидов, карбидов, нитридов и т. п. Это относительно новый класс композиционных материалов который имеет перспективы, как класс супержаропрочных материалов.

4. Композиционные материалы на основе неметаллических компонентов. Это прежде всего композиционные материалы на основе углерода, которые считаются одними из самых перспективных конструкционных материалов, особенно в сочетании с углеродными волокнами.

5. Композиционные материалы с матрицей из полимеров. Эпоксидные, полиэфирные и некоторые другие термоактивные смолы, а также полимерные термопласты являются наиболее широко распространенной группой конструкционных композитов. В качестве армирующих компонентов (наполнителей) полимерных композиционных материалов (ПКМ) обычно применяют твердые наполнители непрерывные и дискретные волокна различной природы, ткани и нетканые материалы на основе этих волокон. Наибольшее распространение получили пластики, армированные стеклянными, углеродными, органическими, борными и некоторыми другими видами волокон.

Армирующие компоненты, или наполнители во многом определяют свойства КМ. В настоящее время широкое применение нашли армирующие компоненты, изготовленные из: 1) металлов и сплавов (сталь, бериллий, вольфрамат титана и др.); 2) неметаллов, таких как углерод и бор; 3) керамики Al₂О_З, SiС, ТiВ₂, ТiС и др.; 4) стекол, таких как стекло Е и стекло S 5) органических веществ, таких как лавсан, кевлар, полиэтилен и др.

Структура: геометрия (морфология) и расположение компонентов структурных составляющих. Классификация композиционных материалов по геометрии компонентов в определенной степени остается дискуссионной, так как она тесно связана с классификацией по структуре и расположению компонентов и очень часто их не разделяют. Тем не менее мы полагаем, что для лучшего понимания механики и физико-химии композиционных материалов такую классификацию провести целесообразно.