Преимущества композиционных материалов

Главное преимущество КМ в том, что материал и конструкция создается одновременно. Стоит сразу оговорить, что КМ создаются под выполнение данных задач, соответственно не могут вмещать в себя все возможные преимущества, но, проектируя новый композит, инженер волен задать ему характеристики значительно превосходящие характеристики традиционных материалов при выполнении данной цели в данном механизме, но уступающие им в каких-либо других аспектах. Это значит, что КМ не может быть лучше традиционного материала во всём, то есть для каждого изделия инженер проводит все необходимые расчёты и только потом выбирает оптимум между материалами для производства.

• высокая удельная прочность (прочность 3500 МПа)

• высокая жёсткость (модуль упругости 130…140 - 240 ГПа)

• высокая износостойкость

• высокая усталостная прочность

• из КМ возможно изготовить размеростабильные конструкции

• легкость

Причём, разные классы композитов могут обладать одним или несколькими преимуществами. Некоторых преимуществ невозможно добиться одновременно.

Недостатки композиционных материалов:

Большинство классов композитов (но не все) обладают недостатками:

• высокая стоимость

• анизотропия свойств

• повышенная наукоёмкость производства, необходимость специального дорогостоящего оборудования и сырья, а следовательно развитого промышленного производства и научной базы страны

Области применения:

Товары широкого потребления

Примеры:

• Железобетон — один из старейших и простейших композиционных материалов

• Удилища для рыбной ловли из стеклопластика и углепластика

• Лодки из стеклопластика

• Автомобильные покрышки

Металлокомпозиты

Макрогетерогенный металлокомпозит или MMC - англ. metal matrix composit - материал, разработанный в лаборатории компании 3 Victoria Engineering в 1990 году.

В настоящее время в результате оригинального решения задач триботехники и металловедения – создан, не имеющий аналогов, макрогетерогенный металлокомпозит (авторское название – MMC ) с комплексом неординарных физико-механических свойств.

MMC представляет собой материал, полученный путем жидкофазного совмещения матрицы – основы (медный сплав) и армирующего компонента – наполнителя (металлические гранулы). Присутствие армирующего компонента, распределенного в матрице по определенной схеме, предотвращает преждевременную пластическую деформацию материала при его избыточном нагружении.

Заданный состав и целенаправленно сформированная структура материала обеспечивают самоорганизацию поверхности нагруженного контакта и энергетического синергизма посредством согласованного взаимодействия матрицы и наполнителя.

Безызносный режим работы изделий является следствием свойств поверхности с чередующимися «твердыми» и «мягкими» участками для упруго-эластичной передачи функциональной нагрузки и демпфирования ударно-вибрационных воздействий. Самосмазывание контактирующей поверхности изделий обусловлено присутствием специфического субстрата – «третьего тела» (результат динамического взаимодействия), состоящего из продуктов износа матрицы и частиц внешней среды. При этом обеспечивается:

• жидкостно-подобный режим трения при низких скоростях перемещения;

• постоянное наличие смазывающего субстратного слоя;

• увеличение фактической площади контакта.

Система до нагружения	Система во время нагружения

1. «матрица» – основа, содержащая медный сплав заданного состава. 2. «армирующий компонент» – наполнитель в виде упрочненных металлических гранул. 3. «вал» – контртело, производящее вращательно-силовое воздействие. 4. «третье тело» – специфический субстрат, динамически сформированный из продуктов износа матрицы и мелкодисперсных частиц внешней среды. 5. «медьсодержащий слой» – субстратный состав, перенесенный на поверхность контртела.