مواد مبتنی بر چندین مؤلفه است که ویژگی های عملیاتی و فنی آنها را تعیین می کند. کامپوزیت ها بر اساس یک ماتریس مبتنی بر فلز، پلیمر یا سرامیک هستند. تقویت اضافی با پرکننده ها به شکل الیاف، سبیل و ذرات مختلف انجام می شود.

آیا کامپوزیت ها آینده هستند؟

پلاستیک، استحکام، دامنه کاربرد گسترده - این چیزی است که مواد کامپوزیت مدرن را متمایز می کند. این از نظر تولید چیست؟ این مواد از پایه فلزی یا غیرفلزی تشکیل شده است. برای تقویت مواد، از تکه های با استحکام بیشتر استفاده می شود. در میان آنها می توان پلاستیک را برجسته کرد که با بور، کربن، الیاف شیشه یا آلومینیوم تقویت شده با نخ های فولادی یا بریلیوم تقویت شده است. اگر محتویات اجزا را با هم ترکیب کنید، می توانید کامپوزیت هایی با استحکام، کشسانی و مقاومت در برابر مواد ساینده متفاوت به دست آورید.

انواع اصلی

طبقه بندی کامپوزیت ها بر اساس ماتریس آنها است که می تواند فلزی یا غیرفلزی باشد. مواد با ماتریس فلزی بر پایه آلومینیوم، منیزیم، نیکل و آلیاژهای آنها به دلیل مواد فیبری یا ذرات نسوز که در فلز پایه حل نمی شوند، استحکام بیشتری به دست می آورند.

کامپوزیت‌های با ماتریس غیرفلزی بر پایه پلیمرها، کربن یا سرامیک ساخته می‌شوند. در بین ماتریس های پلیمری، محبوب ترین آنها اپوکسی، پلی آمید و فنل فرمالدئید است. شکل ترکیب توسط ماتریس داده می شود که به عنوان نوعی چسب عمل می کند. برای تقویت مواد از الیاف، رشته ها، نخ ها و پارچه های چند لایه استفاده می شود.

تولید مواد کامپوزیتبر اساس روش های فن آوری زیر انجام می شود:

• اشباع الیاف تقویت کننده با مواد ماتریس؛
• قالب گیری نوارهای تقویت کننده و ماتریس در قالب؛
• پرس سرد اجزاء با پخت بیشتر؛
• پوشش الکتروشیمیایی الیاف و پرس بیشتر؛
• رسوب ماتریکس توسط اسپری پلاسما و فشرده سازی بعدی.

چه سخت کننده ای؟

مواد کامپوزیت در بسیاری از زمینه های صنعت کاربرد پیدا کرده اند. قبلاً گفتیم که چیست. اینها مواد مبتنی بر چندین مؤلفه هستند که لزوماً با الیاف یا کریستال های خاص تقویت می شوند. استحکام خود کامپوزیت ها به استحکام و خاصیت ارتجاعی الیاف بستگی دارد. بسته به نوع تقویت، تمام کامپوزیت ها را می توان تقسیم کرد:

• روی فایبرگلاس؛
• کامپوزیت های فیبر کربن با الیاف کربن؛
• الیاف بور؛
• الیاف ارگانیک

مواد تقویت کننده را می توان در دو، سه، چهار یا بیشتر رشته قرار داد، هر چه تعداد آنها بیشتر باشد، مواد کامپوزیت قوی تر و قابل اعتمادتر عمل می کنند.

کامپوزیت های چوب

کامپوزیت چوب به طور جداگانه قابل ذکر است. از طریق ترکیب مواد خام به دست می آید انواع متفاوت، که چوب جزء اصلی آن است. هر کامپوزیت چوب-پلیمر از سه عنصر تشکیل شده است:

• ذرات چوب خرد شده؛
• پلیمر ترموپلاستیک (PVC، پلی اتیلن، پلی پروپیلن)؛
• مجموعه ای از افزودنی های شیمیایی به شکل اصلاح کننده - حداکثر 5٪ از آنها در مواد.

محبوب ترین نوع کامپوزیت های چوبی- این یک تخته کامپوزیت است. منحصر به فرد بودن آن در این واقعیت نهفته است که خواص چوب و پلیمرها را با هم ترکیب می کند، که به طور قابل توجهی دامنه کاربرد آن را گسترش می دهد. بنابراین، تخته با چگالی آن (شاخص آن تحت تأثیر رزین پایه و چگالی ذرات چوب) و مقاومت خمشی خوب متمایز می شود. در عین حال، این ماده سازگار با محیط زیست است، بافت، رنگ و عطر را حفظ می کند چوب طبیعی. استفاده از تخته های کامپوزیت کاملا بی خطر است. با توجه به افزودنی های پلیمری، تخته کامپوزیت به دست می آید سطح بالامقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر رطوبت. می توان از آن برای تکمیل تراس استفاده کرد، مسیرهای باغحتی اگر بار سنگینی داشته باشند.

ویژگی های تولید

کامپوزیت های چوب به دلیل ترکیب پایه پلیمری با چوب ساختار خاصی دارند. از جمله موادی از این نوع می توان به تخته نئوپان با تراکم های مختلف، تخته نئوپان جهت دار و کامپوزیت های چوب-پلیمر اشاره کرد. تولید مواد کامپوزیتی از این نوع در چند مرحله انجام می شود:

1. چوب خرد شده است. برای این کار از سنگ شکن استفاده می شود. پس از خرد کردن، چوب الک شده و به قطعات تقسیم می شود. اگر رطوبت ماده اولیه بالای 15 درصد باشد باید خشک شود.
2. اجزای اصلی دوز شده و به نسبت های خاصی مخلوط می شوند.
3. محصول نهایی فشرده و فرمت می شود تا ظاهری قابل فروش داشته باشد.

ویژگی های اصلی

ما محبوب ترین مواد کامپوزیت پلیمری را شرح داده ایم. آنچه هست اکنون مشخص است. به لطف ساختار لایه ای، امکان تقویت هر لایه با الیاف پیوسته موازی وجود دارد. شایان ذکر است که به طور جداگانه ویژگی های کامپوزیت های مدرن را ذکر کنیم که متفاوت است:

• ارزش بالای مقاومت موقت و حد استقامت؛
• سطح بالایی از کشش؛
• استحکام، که با تقویت لایه ها به دست می آید.
• به دلیل الیاف تقویت کننده صلب، کامپوزیت ها در برابر تنش کششی بسیار مقاوم هستند.

کامپوزیت های مبتنی بر فلز با استحکام و مقاومت در برابر حرارت بالا مشخص می شوند، در حالی که عملا غیر کشسان هستند. به دلیل ساختار الیاف، سرعت انتشار ترک هایی که گاهی در ماتریس ظاهر می شوند کاهش می یابد.

مواد پلیمری

کامپوزیت های پلیمری در گزینه های مختلفی ارائه می شوند که باز می شود فرصت های بزرگاستفاده از آنها در زمینه های مختلف، از دندانپزشکی گرفته تا تولید هواپیما. کامپوزیت های مبتنی بر پلیمرها با مواد مختلفی پر می شوند.

امیدوار کننده ترین زمینه های استفاده را می توان ساخت و ساز، صنعت نفت و گاز، تولید خودرو و حمل و نقل ریلی در نظر گرفت. این صنایع هستند که حدود 60 درصد از حجم استفاده از پلیمرها را به خود اختصاص می دهند. مواد کامپوزیت.

به لطف پایداری بالای آن کامپوزیت های پلیمریدر برابر خوردگی، سطح صاف و متراکم محصولات حاصل از قالب گیری، قابلیت اطمینان و دوام محصول نهایی را افزایش می دهد.

بیایید به انواع محبوب نگاه کنیم

فایبرگلاس

الیاف شیشه تشکیل شده از شیشه معدنی مذاب برای تقویت این مواد کامپوزیتی استفاده می شود. این ماتریس بر اساس رزین های مصنوعی گرما فعال و پلیمرهای ترموپلاستیک است که با استحکام بالا، هدایت حرارتی کم و خواص عایق الکتریکی بالا متمایز می شوند. در ابتدا در تولید رادوم های آنتنی به شکل سازه های گنبدی استفاده می شد. که در دنیای مدرنپلاستیک های فایبرگلاس به طور گسترده در صنعت ساخت و ساز، کشتی سازی، تولید تجهیزات خانگی و اقلام ورزشی و الکترونیک رادیویی استفاده می شود.

در بیشتر موارد فایبرگلاس بر اساس پاشش تولید می شود. این روش به ویژه در تولید در مقیاس کوچک و متوسط ​​موثر است، به عنوان مثال، بدنه قایق، قایق، کابین برای حمل و نقل جاده ای، واگن های راه آهن. فناوری اسپری راحت و مقرون به صرفه است، زیرا نیازی به برش مواد شیشه ای نیست.

پلاستیک های تقویت شده با فیبر کربن

خواص مواد کامپوزیتی مبتنی بر پلیمر امکان استفاده از آنها را در زمینه‌های بسیار متنوعی می‌دهد. آنها از الیاف کربن به عنوان پرکننده استفاده می کنند که از الیاف مصنوعی و طبیعی بر پایه سلولز و زمین به دست می آید. فیبر در چندین مرحله به صورت حرارتی پردازش می شود. در مقایسه با پلاستیک های فایبرگلاس، الیاف کربن دارای چگالی کمتر و چگالی بالاتری هستند در حالی که سبک و قوی هستند. پلاستیک های تقویت شده با فیبر کربن به دلیل ویژگی های عملکردی منحصر به فرد خود در مهندسی مکانیک و موشک، تولید تجهیزات فضایی و پزشکی، دوچرخه و تجهیزات ورزشی استفاده می شوند.

بوروپلاستی

اینها مواد چند جزئی مبتنی بر الیاف بور هستند که به یک ماتریس پلیمری ترموست وارد شده اند. خود الیاف توسط رشته های تک رشته ای نشان داده می شوند که با نخ شیشه ای کمکی بافته می شوند. سختی بالای رزوه ها استحکام و مقاومت مواد را در برابر عوامل تهاجمی تضمین می کند، اما در عین حال پلاستیک های بور شکننده هستند که پردازش را پیچیده می کند. الیاف بور گران هستند، بنابراین دامنه پلاستیک های بور عمدتاً به صنایع هوانوردی و فضایی محدود می شود.

ارگانوپلاستی

در این کامپوزیت ها، پرکننده ها عمدتاً الیاف مصنوعی هستند - یدک، نخ، پارچه، کاغذ. از جمله خواص ویژه این پلیمرها می توان به چگالی کم، سبکی نسبت به پلاستیک های شیشه ای و فیبر کربنی، مقاومت کششی بالا و مقاومت بالا در برابر ضربه و بارهای دینامیکی اشاره کرد. این ماده کامپوزیت به طور گسترده در زمینه هایی مانند مهندسی مکانیک، کشتی سازی، ساخت خودرو، در تولید فناوری فضایی و مهندسی شیمی استفاده می شود.

اثربخشی چیست؟

مواد کامپوزیت به دلیل ترکیب منحصر به فرد خود می توانند در زمینه های مختلفی استفاده شوند:

• در هوانوردی در تولید قطعات و موتورهای هواپیما؛
• فناوری فضایی برای تولید سازه های قدرت دستگاه هایی که در معرض گرمایش هستند.
• صنعت خودرو برای ایجاد بدنه های سبک وزن، قاب ها، پانل ها، ضربه گیرها.
• صنعت معدن در تولید ابزار حفاری;
• مهندسی عمران برای ایجاد دهانه پل، عناصر سازه های پیش ساخته در ساختمان های بلند.

استفاده از کامپوزیت ها باعث افزایش قدرت موتورها و نیروگاه ها و در عین حال کاهش وزن ماشین آلات و تجهیزات می شود.

چشم انداز چیست؟

به گفته نمایندگان صنعت روسیه، مواد کامپوزیت متعلق به نسل جدیدی از مواد است. برنامه ریزی شده است که تا سال 2020 حجم تولید داخلی محصولات در صنعت کامپوزیت افزایش یابد. پروژه های آزمایشی با هدف توسعه نسل جدید مواد کامپوزیتی در حال حاضر در سراسر کشور اجرا می شود.

استفاده از کامپوزیت ها در زمینه های مختلف توصیه می شود، اما بیشترین تاثیر را در صنایع مرتبط دارد تکنولوژی پیشرفته. به عنوان مثال، امروزه حتی یک هواپیما بدون استفاده از کامپوزیت ساخته نمی شود و برخی از آنها حدود 60 درصد از کامپوزیت های پلیمری استفاده می کنند.

به لطف امکان ترکیب عناصر و ماتریس های تقویت کننده مختلف، می توان ترکیبی با مجموعه مشخصی از ویژگی ها به دست آورد. و این به نوبه خود امکان استفاده از این مواد را در زمینه های مختلف فراهم می کند.

مواد کامپوزیت sudlal، مواد کامپوزیت impex
مواد کامپوزیت(کیلومتر)، کامپوزیت- یک ماده پیوسته ناهمگن به طور مصنوعی ایجاد شده متشکل از دو یا چند جزء با یک رابط واضح بین آنها. در بیشتر کامپوزیت ها (به استثنای کامپوزیت های لایه ای)، اجزا را می توان به یک ماتریس (یا بایندر) و عناصر تقویت کننده (یا پرکننده ها) در آن تقسیم کرد. در کامپوزیت‌ها برای اهداف ساختاری، عناصر تقویت‌کننده معمولاً ویژگی‌های مکانیکی لازم ماده (استحکام، صلبیت و غیره) را فراهم می‌کنند و ماتریس عملکرد مشترک عناصر تقویت‌کننده و محافظت از آنها را در برابر آسیب‌های مکانیکی و محیط‌های شیمیایی تهاجمی تضمین می‌کند.

رفتار مکانیکی ترکیب با رابطه بین خواص عناصر تقویت کننده و ماتریس و همچنین استحکام پیوندهای بین آنها تعیین می شود. ویژگی ها و خواص محصول ایجاد شده به انتخاب اجزای اولیه و فناوری ترکیب آنها بستگی دارد.

هنگامی که عناصر تقویت کننده و ماتریس با هم ترکیب می شوند، ترکیبی تشکیل می شود که دارای مجموعه ای از خواص است که نه تنها ویژگی های اصلی اجزای آن را منعکس می کند، بلکه ویژگی های جدیدی را نیز منعکس می کند که اجزای جداگانه آن را ندارند. به عنوان مثال، وجود رابط بین عناصر تقویت کننده و ماتریس به طور قابل توجهی مقاومت ترک خوردگی ماده را افزایش می دهد و در ترکیبات، بر خلاف فلزات همگن، افزایش استحکام ساکن منجر به کاهش نمی شود، بلکه به عنوان یک قاعده، منجر به کاهش می شود. افزایش ویژگی های چقرمگی شکست.

برای ایجاد ترکیب، از انواع پرکننده ها و ماتریس های تقویت کننده استفاده می شود. اینها getinax و textolite (پلاستیک های چند لایه ساخته شده از کاغذ یا پارچه چسبانده شده با چسب ترموست)، شیشه و پلاستیک گرافیت (پارچه یا الیاف زخمی ساخته شده از شیشه یا گرافیت، آغشته به چسب های اپوکسی)، تخته سه لا هستند. موادی وجود دارد که در آنها الیاف نازک ساخته شده از آلیاژهای با استحکام بالا با جرم آلومینیوم پر شده است. Bulat یکی از قدیمی ترین مواد کامپوزیتی است. در آن، نازک‌ترین لایه‌ها (گاهی اوقات نخ‌ها) فولاد پر کربن با آهن نرم کم کربن به هم چسبانده می‌شوند.

دانشمندان مواد با هدف ایجاد موادی که برای ساخت راحت‌تر و در نتیجه کارآمدتر هستند، آزمایش می‌کنند. مواد ارزان قیمت. ساختارهای کریستالی خود رشد با چسب پلیمری (سیمان با افزودن چسب های محلول در آب)، ترکیبات ترموپلاستیک با الیاف تقویت کننده کوتاه و غیره در یک توده چسبانده شده اند.

• 1 طبقه بندی کامپوزیت ها
• 2 مزایای مواد کامپوزیت
• 3 معایب مواد کامپوزیت
  • 3.1 هزینه بالا
  • 3.2 ناهمسانگردی خواص
  • 3.3 قدرت ضربه کم
  • 3.4 حجم خاص بالا
  • 3.5 رطوبت سنجی
  • 3.6 سمیت
  • 3.7 سرویس دهی کم
• 4 برنامه های کاربردی
  • 4.1 کالاهای مصرفی
  • 4.2 تجهیزات ورزشی
  • 4.3 پزشکی
  • 4.4 مهندسی مکانیک
    • 4.4.1 خصوصیات
    • 4.4.2 مشخصات فنی
    • 4.4.3 مزایای فنی و اقتصادی
    • 4.4.4 زمینه های کاربرد فناوری
  • 4.5 هوانوردی و فضانوردی
  • 4.6 تسلیحات و تجهیزات نظامی
• 5 همچنین ببینید
• 6 یادداشت
• 7 ادبیات
• 8 پیوند

طبقه بندی کامپوزیت ها

کامپوزیت ها معمولا بر اساس نوع پرکننده تقویت کننده طبقه بندی می شوند:

• فیبری (جزء تقویت کننده - ساختارهای فیبری)؛
• لایه لایه
• پلاستیک های پر شده (جزء تقویت کننده - ذرات)
  • فله (همگن)،
  • اسکلتی (ساختارهای اولیه پر شده با چسب).

کامپوزیت ها نیز گاهی بر اساس مواد ماتریس طبقه بندی می شوند:

• کامپوزیت ها با ماتریس پلیمری،
• کامپوزیت با ماتریس سرامیکی،
• کامپوزیت های زمینه فلزی،
• کامپوزیت های اکسید-اکسید

مزایای مواد کامپوزیت

مزیت اصلی CM این است که مواد و ساختار به طور همزمان ایجاد می شوند. استثناء پیش آغشته ها هستند که محصولات نیمه تمام برای ساخت سازه ها هستند.

بلافاصله باید تصریح کرد که CM ها برای انجام این وظایف ایجاد می شوند و بر این اساس نمی توانند تمام مزایای ممکن را داشته باشند، اما در هنگام طراحی یک کامپوزیت جدید، مهندس مختار است که ویژگی هایی را به آن بدهد که به طور قابل توجهی نسبت به ویژگی های مواد سنتی در هنگام انجام یک کار برتری دارد. در یک مکانیسم مشخص هدف داده شده است، اما در هر جنبه دیگری از آنها پایین تر است. این بدان معنی است که CM نمی تواند در همه چیز بهتر از مواد سنتی باشد، یعنی برای هر محصول، مهندس تمام محاسبات لازم را انجام می دهد و تنها پس از آن بین مواد بهینه را برای تولید انتخاب می کند.

• استحکام ویژه بالا (مقاومت 3500 مگاپاسکال)
• سفتی بالا (مدول الاستیک 130…140 - 240 GPa)
• مقاومت در برابر سایش بالا
• قدرت خستگی بالا
• ساخت سازه های پایدار از نظر ابعادی از CM امکان پذیر است
• سهولت

علاوه بر این، کلاس های مختلف کامپوزیت ها ممکن است یک یا چند مزیت داشته باشند. برخی از مزایا را نمی توان به طور همزمان به دست آورد.

معایب مواد کامپوزیت

مواد کامپوزیت به اندازه کافی دارند تعداد زیادی ازمعایبی که مانع گسترش آنها می شود.

قیمت بالا

هزینه بالای CM به دلیل دانش بالای تولید، نیاز به استفاده از تجهیزات و مواد اولیه گران قیمت خاص و در نتیجه توسعه یافته است. تولید صنعتیو پایگاه علمی کشور. با این حال، این تنها زمانی صادق است که محصولات نورد ساده ساخته شده از فلزات آهنی با کامپوزیت ها جایگزین شوند. در مورد محصولات سبک وزن، محصولات با اشکال پیچیده، محصولات مقاوم در برابر خوردگی، محصولات دی الکتریک با مقاومت بالا، کامپوزیت ها برنده هستند. علاوه بر این، هزینه محصولات کامپوزیت اغلب کمتر از آنالوگ های ساخته شده از فلزات غیر آهنی یا فولاد ضد زنگ است.

ناهمسانگردی خواص

ناهمسانگردی وابستگی خواص CM به انتخاب جهت اندازه گیری است. به عنوان مثال، مدول الاستیسیته فیبر کربن یک طرفه در طول الیاف 10-15 برابر بیشتر از جهت عرضی است.

برای جبران ناهمسانگردی، ضریب ایمنی افزایش می‌یابد که می‌تواند مزیت CM را در استحکام خاص جبران کند. نمونه آن تجربه استفاده از CM در ساخت دم عمودی جنگنده MiG-29 است. با توجه به ناهمسانگردی CM مورد استفاده، دم عمودی با ضریب ایمنی که مضربی از ضریب استاندارد هوانوردی 1.5 بود طراحی شد که در نهایت به این واقعیت منجر شد که دم عمودی مرکب Mig-29 مشخص شد. از نظر وزن برابر با ساختار دم عمودی کلاسیک ساخته شده از دورالومین است.

با این حال، در بسیاری از موارد، ناهمسانگردی ویژگی مفید است. برای مثال، لوله هایی که تحت فشار داخلی کار می کنند، دو برابر تنش شکستگی را در جهت محیطی نسبت به جهت محوری تجربه می کنند. بنابراین لوله نباید در همه جهات از استحکام یکسانی برخوردار باشد. در مورد کامپوزیت ها با دوبرابر شدن آرماتورها در جهت محیطی نسبت به محوری به راحتی می توان به این شرایط دست یافت.

قدرت ضربه کم

مقاومت ضربه کم نیز باعث نیاز به افزایش ضریب ایمنی می شود. علاوه بر این، استحکام ضربه کم باعث آسیب زیاد به محصولات CM و احتمال بالای عیوب پنهان می شود که تنها با روش های تست ابزاری قابل تشخیص است.

حجم مخصوص بالا

حجم مخصوص بالاست ضرر قابل توجههنگام استفاده از CM در مناطقی با محدودیت های شدید در حجم اشغال شده. این به عنوان مثال در زمینه هوانوردی مافوق صوت صدق می کند، جایی که حتی افزایش جزئی در حجم هواپیما منجر به افزایش قابل توجه درگ آیرودینامیکی موج می شود.

هیگروسکوپی

مواد کامپوزیت رطوبت سنجی هستند، یعنی تمایل به جذب رطوبت دارند که به دلیل ناپیوستگی ساختار داخلی CM است. در طول عملیات طولانی مدت و انتقال مکرر دما تا 0 درجه سانتیگراد، نفوذ آب به ساختار CM باعث از بین رفتن محصول CM از داخل می شود (اثر از نظر ماهیت مشابه تخریب است. بزرگراه هادر خارج از فصل). برای انصاف، باید توجه داشت که این اشکال در مورد نسل اول کامپوزیت ها، که چسبندگی موثر بایندر به پرکننده و همچنین حجم زیادی از حفره ها در ماتریس بایندر را داشتند، صدق می کند. انواع مدرنکامپوزیت هایی با چسبندگی زیاد بایندر به پرکننده (که با استفاده از روان کننده های ویژه به دست می آیند) که با روش های قالب گیری خلاء با حداقل مقدار حفره های گاز باقی مانده به دست می آیند، مشمول این اشکال نیستند، که به ویژه این امکان را فراهم می کند که ساخت کشتی های کامپوزیت، تولید تقویت کامپوزیتو پشتیبانی کامپوزیت برای خطوط برق هوایی.

با این حال، CM می تواند مایعات دیگری را با قابلیت نفوذ بالا جذب کند، به عنوان مثال، نفت سفید هواپیمایی یا سایر فرآورده های نفتی.

سمیت

در حین کار، CM ها می توانند بخارهایی را منتشر کنند که اغلب سمی هستند. اگر از CM برای ساخت محصولاتی استفاده شود که در مجاورت انسان قرار دارند (بدنه کامپوزیت بوئینگ 787 دریم لاینر ممکن است به عنوان مثال باشد)، آنگاه تحقیقات بیشتری در مورد اثرات اجزای CM بر انسان برای تایید مواد مورد نیاز است. در ساخت CM استفاده می شود.

راندمان عملیاتی پایین

مواد کامپوزیت می توانند تولید کم، قابلیت نگهداری کم و هزینه های عملیاتی بالا داشته باشند. این به دلیل نیاز به استفاده از روش های ویژه کار فشرده (و گاهی اوقات کار دستی)، ابزارهای ویژه برای اصلاح و تعمیر اشیاء ساخته شده از CM است. اغلب محصولات ساخته شده از CM به هیچ وجه تحت هیچ گونه اصلاح یا تعمیر نیستند.

مناطق استفاده

کالاهای مصرفی

• بتن مسلح یکی از قدیمی ترین و ساده ترین مواد کامپوزیتی است
• میله های ماهیگیری ساخته شده از فایبرگلاس و فیبر کربن
• قایق های فایبرگلاس
• لاستیک های خودرو
• کامپوزیت های فلزی

تجهیزات ورزشی

کامپوزیت ها خود را محکم در ورزش تثبیت کرده اند: دستاوردهای بالا مستلزم استحکام بالا و وزن کم است و قیمت نقش خاصی ندارد.

• دوچرخه
• تجهیزات برای اسکی کردن- میله و اسکی
• چوب هاکی و اسکیت
• کایاک، کانو و پارو برای آنها
• قطعات بدنه برای اتومبیل های مسابقه ای و موتور سیکلت
• کلاه کاسکت

دارو

مواد برای پر کردن دندان ماتریس پلاستیکی برای پر کردن خوب عمل می کند، پرکننده ذرات شیشه مقاومت در برابر سایش را افزایش می دهد.

مهندسی مکانیک

در مهندسی مکانیک، مواد کامپوزیت به طور گسترده ای برای ایجاد استفاده می شود پوشش های محافظ روی سطوح اصطکاکیو همچنین برای ساخت قطعات مختلف موتور احتراق داخلی(پیستون، شاتون).

مشخصه

این فناوری برای تشکیل پوشش های محافظ اضافی روی سطوح به صورت جفت اصطکاک فولاد-لاستیک استفاده می شود. استفاده از فناوری باعث می شود چرخه کاری آب بند و شفت تجهیزات صنعتی که در محیط آبی کار می کنند افزایش یابد.

مواد کامپوزیت از چندین عملکرد تشکیل شده است مواد عالی. اساس مواد معدنی سیلیکات های منیزیم، آهن و آلومینیوم است که با افزودنی های مختلف اصلاح شده اند. انتقال فاز در این مواد در بارهای محلی نسبتاً بالا، نزدیک به استحکام نهایی فلز رخ می دهد. در این حالت، یک لایه فلزی-سرامیکی با استحکام بالا در ناحیه ای با بارهای موضعی زیاد روی سطح تشکیل می شود که به دلیل آن امکان تغییر ساختار سطح فلز وجود دارد.

مواد پلیمری مبتنی بر پلی تترا فلوئورواتیلن با پودرهای بسیار ریز الماس-گرافیت به دست آمده از مواد منفجره و همچنین پودرهای بسیار ریز فلزات نرم اصلاح می شوند. پلاستیک سازی مواد در دمای نسبتاً پایین (کمتر از 300 درجه سانتیگراد) انجام می شود.

مواد آلی فلزی مشتق شده از اسیدهای چرب طبیعی حاوی مقادیر قابل توجهی از گروه های عاملی اسیدی هستند. به لطف این، برهمکنش با اتم های فلز سطحی را می توان در حالت استراحت انجام داد. انرژی اصطکاک روند را تسریع می کند و ظاهر پیوندهای متقابل را تحریک می کند.

مشخصات فنی

بسته به ترکیب مواد کامپوزیت، پوشش محافظ را می توان با ویژگی های زیر مشخص کرد:

• ضخامت تا 100 میکرون؛
• کلاس تمیزی سطح شفت (تا 9)؛
• دارای منافذ با اندازه های 1 تا 3 میکرون؛
• ضریب اصطکاک تا 0.01؛
• چسبندگی بالا به سطوح فلزی و لاستیکی

مزایای فنی و اقتصادی

• یک لایه فلزی-سرامیکی با مقاومت بالا در ناحیه بارهای محلی زیاد روی سطح تشکیل می شود.
• لایه تشکیل شده روی سطح پلی تترافلوئورواتیلن دارای ضریب اصطکاک کم و مقاومت کم در برابر سایش ساینده است.
• پوشش های آلی فلزی نرم، دارای ضریب اصطکاک کم، سطح متخلخل و ضخامت لایه اضافی چند میکرون است.

زمینه های کاربرد فناوری

• درخواست به سطح کارآب بندی به منظور کاهش اصطکاک و ایجاد یک لایه جداکننده که از چسبیدن لاستیک به شفت در طول دوره استراحت جلوگیری می کند.
• موتورهای احتراق داخلی پرسرعت برای ساخت خودرو و هواپیما.

هوانوردی و فضانوردی

در صنعت هوانوردی و هوافضا از دهه 1960، نیاز مبرمی به تولید سازه هایی قوی، سبک و مقاوم در برابر سایش وجود داشته است. از مواد کامپوزیت برای ساخت سازه های باربر استفاده می شود هواپیما، ماهواره های مصنوعی، پوشش های عایق حرارتی شاتل ها، کاوشگرهای فضایی. به طور فزاینده ای از کامپوزیت ها برای ساخت هوا استفاده می شود فضاپیماو پر بارترین عناصر قدرت.

سلاح و تجهیزات نظامی

CM ها با توجه به ویژگی های خود (استحکام و سبکی) در امور نظامی برای تولید استفاده می شوند. انواع مختلفزره:

• زره بدن (همچنین به کولار مراجعه کنید)
• زره برای تجهیزات نظامی

تا قرن چهارم. قبل از میلاد مسیح ه. به طور گسترده ای در کمان به عنوان سلاح استفاده می شد.

همچنین ببینید

• تقویت کامپوزیت
• مواد هیبریدی

یادداشت

1. جی لوبین. 1.2 اصطلاحات و تعاریف // هندبوک مواد کامپوزیت: 2 کتاب = هندبوک کامپوزیت ها. - M.: مهندسی مکانیک، 1988. - T. 1. - 448 p. - شابک 5-217-00225-5.

ادبیات

• Kerber M. L.، مواد کامپوزیت پلیمری. ساختار. خواص. فن آوری ها. - سن پترزبورگ: حرفه، 2008. - 560 ص.
• Vasiliev V.V., مکانیک سازه های ساخته شده از مواد کامپوزیت. - م.: مهندسی مکانیک، 1367. - 272 ص.
• Karpinos D.M.، مواد کامپوزیت. فهرست راهنما. - کیف، نائوکووا دوما

پیوندها

• مجله مکانیک مصالح و سازه های مرکب
• داستان تلویزیونی "کامپوزیت هایی از شهر علم".
• داستان تلویزیونی «تکنولوژی بال سیاه».

مواد مرکب impex، مواد مرکب سودلال، مواد کامپوزیت، علم مواد ترکیبی

اطلاعات مواد مرکب درباره

مواد کامپوزیت - مواد ساخته شده مصنوعی که از دو یا چند جزء تشکیل شده اند که از نظر ترکیب متفاوت هستند و با یک مرز مشخص از هم جدا می شوند و دارای ویژگی های جدیدی هستند که از قبل طراحی شده اند.

اجزای ماده کامپوزیت از نظر هندسی متفاوت است. جزءی که در کل حجم یک ماده کامپوزیت پیوسته باشد نامیده می شود ماتریس. یک جزء ناپیوسته جدا شده در حجم یک ماده مرکب نامیده می شود اتصالات. ماتریس شکل مورد نیاز را به محصول می دهد، بر ایجاد خواص مواد کامپوزیت تأثیر می گذارد و از آرماتور در برابر آسیب های مکانیکی و سایر تأثیرات محیطی محافظت می کند.

پلیمرهای آلی و معدنی، سرامیک، کربن و مواد دیگر را می توان به عنوان ماتریس در مواد کامپوزیتی استفاده کرد. خواص ماتریس تعیین می کند پارامترهای تکنولوژیکیفرآیند به دست آوردن ترکیب و آن: چگالی، استحکام ویژه، دمای عملیاتی، مقاومت در برابر شکست خستگی و قرار گرفتن در معرض محیط های تهاجمی. اجزای تقویت کننده یا تقویت کننده به طور مساوی در ماتریس توزیع می شوند. آنها، به عنوان یک قاعده، دارای بالا هستند، و در این شاخص ها به طور قابل توجهی برتر از ماتریس هستند. به جای عبارت تقویت کننده، می توان از اصطلاح پرکننده استفاده کرد.

طبقه بندی مواد کامپوزیتی

با توجه به هندسه پرکننده، مواد کامپوزیت به سه گروه تقسیم می شوند:

• با پرکننده های صفر بعدی که اندازه های آنها در سه بعدی به یک ترتیب است.
• با پرکننده های یک بعدی که یکی از اندازه های آن به طور قابل توجهی بزرگتر از دو مورد دیگر است.
• با پرکننده های دو بعدی که دو اندازه آن به طور قابل توجهی بزرگتر از سوم است.

با توجه به آرایش پرکننده ها، سه گروه از مواد کامپوزیت متمایز می شوند:

• با آرایش تک محوری (خطی) پرکننده به شکل الیاف، نخ ها، سبیل ها در ماتریس به موازات یکدیگر.
• با آرایش دو محوری (مسطح) پرکننده تقویت کننده، تشک های سبیل، فویل در یک ماتریس در صفحات موازی.
• با آرایش سه محوری (حجمی) پرکننده تقویت کننده و عدم وجود جهت ترجیحی در محل آن.

با توجه به ماهیت اجزاء، مواد کامپوزیت به چهار گروه تقسیم می شوند:

• مواد کامپوزیت حاوی یک جزء فلزی یا آلیاژی؛
• مواد کامپوزیت حاوی اجزایی از ترکیبات معدنی اکسیدها، کاربیدها، نیتریدها و غیره.
• مواد کامپوزیتی حاوی اجزایی از عناصر غیرفلزی، کربن، بور و غیره؛
• مواد کامپوزیت حاوی ترکیبات آلی، اپوکسی، پلی استر، فنولیک و غیره.

خواص مواد کامپوزیتی نه تنها به خواص فیزیکوشیمیایی اجزا، بلکه به استحکام پیوند بین آنها نیز بستگی دارد. حداکثر مقاومت در صورتی حاصل می شود که تشکیل یا بین ماتریس و آرماتور رخ دهد.

در مواد کامپوزیت با پرکننده صفر بعدیماتریس فلزی بیشترین استفاده را دارد. ترکیبات مبتنی بر فلز توسط ذرات پراکنده به طور یکنواخت با پراکندگی متفاوت تقویت می شوند. این مواد متفاوت هستند.

در چنین موادی، ماتریس کل بار را جذب می کند و ذرات پرکننده پراکنده از ایجاد تغییر شکل پلاستیک جلوگیری می کند. سخت شدن موثر با محتوای 5...10 درصد ذرات پرکننده به دست می آید. ذرات اکسیدهای نسوز، نیتریدها، بوریدها و کاربیدها به عنوان پرکننده های تقویت کننده عمل می کنند. مواد کامپوزیتی تقویت‌شده با پراکندگی با روش‌های متالورژی پودر یا با وارد کردن ذرات پودر تقویت‌کننده به یک فلز مذاب مایع یا آلیاژ تولید می‌شوند.

مواد کامپوزیتی مبتنی بر اکسید آلومینیوم (Al 2 O 3) تقویت شده با ذرات اکسید آلومینیوم کاربرد صنعتی پیدا کرده اند. آنها با فشار دادن پودر آلومینیوم و سپس تف جوشی (SAP) تولید می شوند. مزایای SAP در دمای بالاتر از 300 درجه سانتیگراد، زمانی که آلیاژهای آلومینیوم نرم می شوند، ظاهر می شود. آلیاژهای تقویت شده با پراکندگی اثر سخت شدن را تا دمای 0.8 T حفظ می کنند. pl.

آلیاژهای SAP به طور رضایت بخشی تغییر شکل می دهند، به راحتی ماشینکاری می شوند، جوش داده می شوند و غیره. SAP محصولات نیمه تمام را به شکل ورق، پروفیل، لوله و فویل تولید می کند. تیغه های کمپرسورها، فن ها و توربین ها و میله های پیستون از آنها ساخته می شود.

در مواد کامپوزیت با پرکننده های یک بعدیتقویت کننده ها عناصر تک بعدی به شکل سبیل، الیاف و سیم هستند که توسط یک ماتریس به صورت یکپارچه در کنار هم نگه داشته می شوند. مهم است که الیاف قوی به طور مساوی در ماتریس پلاستیکی توزیع شوند. برای تقویت مواد کامپوزیت، الیاف گسسته پیوسته با ابعاد سطح مقطعاز کسری تا صدها میکرومتر.

مواد تقویت شده با تک کریستال های سبیل مانند در اوایل دهه هفتاد برای هواپیماها و سازه های فضایی ایجاد شد. روش اصلی برای رشد سبیل، رشد آنها از بخار فوق اشباع (فرایند PC) است. برای تولید کریستال‌های سبیل با استحکام بالا از اکسیدها و سایر ترکیبات، رشد طبق مکانیسم P-J-C انجام می‌شود: رشد مستقیم کریستال‌ها از حالت بخار از طریق فاز مایع میانی رخ می‌دهد.

سبیل ها با کشیدن مایع از داخل قالب ها ایجاد می شوند. استحکام کریستال ها به سطح مقطع و صاف بودن سطح بستگی دارد.

مواد کامپوزیتی از این نوع امیدوارکننده به عنوان... برای افزایش راندمان موتورهای حرارتی، تیغه های توربین گاز از آلیاژهای نیکل تقویت شده با نخ های یاقوت کبود (Al 2 O 3) ساخته می شوند، این امکان افزایش قابل توجه دما در ورودی توربین را فراهم می کند (استحکام کششی کریستال های یاقوت کبود در یک دما). 1680 درجه سانتیگراد بالای 700 مگاپاسکال است).

تقویت نازل های موشک از پودرهای تنگستن و مولیبدن با کریستال های یاقوت کبود هم به صورت نمد و هم به صورت الیاف جداگانه انجام می شود که در نتیجه امکان دو برابر شدن مواد در دمای 1650 درجه سانتی گراد وجود داشت. تقویت پلیمر اشباع کننده لمینت های فایبرگلاس با الیاف نخ مانند استحکام آنها را افزایش می دهد. آرماتورهای فلزی ریخته گری آن را در سازه ها کاهش می دهد. تقویت شیشه با سبیل های غیر جهت دار امیدوار کننده است.

برای تقویت مواد کامپوزیت، از سیم فلزی ساخته شده از فلزات مختلف استفاده می شود: فولاد با ترکیبات مختلف، تنگستن، نیوبیم، بسته به شرایط عملیاتی. مفتول فولادی به مش های بافته شده تبدیل می شود که برای تولید مواد کامپوزیتی با تقویت کننده در دو جهت استفاده می شود.

برای تقویت فلزات سبک از الیاف بور و کاربید سیلیکون استفاده می شود. بخصوص خواص ارزشمنددارای الیاف کربن هستند، از آنها برای تقویت مواد کامپوزیت فلزی، سرامیکی و پلیمری استفاده می شود.

مواد کامپوزیتی یوتکتیک- آلیاژهایی با ترکیب یوتکتیک یا نزدیک به یوتکتیک، که در آن مرحله تقویت، کریستال هایی جهت دار است که در طی فرآیند تبلور جهت دار تشکیل می شوند. بر خلاف مواد مرکب معمولی، یوتکتیک ها در یک عملیات به دست می آیند. یک ساختار جهت دار را می توان روی محصولات آماده به دست آورد. شکل کریستال های حاصل می تواند به صورت الیاف یا صفحه باشد. روش‌های تبلور مستقیم برای تولید مواد کامپوزیتی بر پایه کبالت، نیوبیم و سایر عناصر استفاده می‌شود، بنابراین در محدوده دمایی وسیعی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

1. مواد مرکب یا کامپوزیت - مواد آینده.

پس از اینکه فیزیک مدرن فلزات دلایل انعطاف پذیری، استحکام و افزایش آن را به تفصیل برای ما توضیح داد، توسعه سیستماتیک فشرده مواد جدید آغاز شد. این احتمالاً در آینده قابل تصور منجر به ایجاد موادی با استحکام بسیار بیشتر از آلیاژهای معمولی امروزی خواهد شد. در این مورد، توجه زیادی به مکانیسم های از قبل شناخته شده سخت شدن فولاد و پیری آلیاژهای آلومینیوم، ترکیبی از این مکانیسم های شناخته شده با فرآیندهای تشکیل و امکانات متعدد برای ایجاد مواد ترکیبی معطوف خواهد شد. مواد ترکیبی تقویت شده با الیاف یا ذرات جامد پراکنده دو مسیر امیدوارکننده را ارائه می دهند. اولین کسی که بهترین الیاف با استحکام بالا از شیشه، کربن، بور، بریلیم، فولاد یا تک کریستال های نخ مانند را در یک فلز غیر آلی یا ماتریس پلیمری آلی معرفی کرد. در نتیجه این ترکیب، حداکثر استحکام با مدول الاستیک بالا و چگالی کم ترکیب می شود. اینها مواد آینده هستند که مواد مرکب هستند.

مواد کامپوزیت یک ماده ساختاری (فلزی یا غیرفلزی) است که حاوی عناصر تقویت کننده به شکل نخ ها، الیاف یا تکه های یک ماده قوی تر است. نمونه هایی از مواد کامپوزیتی: پلاستیک تقویت شده با بور، کربن، الیاف شیشه، رشته ها یا پارچه های مبتنی بر آنها. آلومینیوم تقویت شده با نخ های فولادی و بریلیوم. با ترکیب محتوای حجمی اجزا، می توان مواد کامپوزیتی را با مقادیر مورد نیاز استحکام، مقاومت حرارتی، مدول الاستیک، مقاومت سایشی و همچنین ایجاد ترکیباتی با مغناطیسی، دی الکتریک، رادیو جاذب لازم و غیره به دست آورد. خواص ویژه

2. انواع مواد کامپوزیتی.

2.1. مواد کامپوزیتی با ماتریس فلزی.

مواد کامپوزیتی یا مواد مرکب از یک زمینه فلزی (معمولاً Al، منیزیم، نیکل و آلیاژهای آنها) تشکیل شده است که با الیاف با مقاومت بالا (مواد الیافی) یا ذرات نسوز پراکنده ریز که در فلز پایه حل نمی شوند (مواد تقویت شده با پراکندگی) تقویت شده است. . ماتریس فلزی الیاف (ذرات پراکنده) را به یک کل واحد متصل می کند. الیاف (ذرات پراکنده) به اضافه یک چسب (ماتریس) که این یا ترکیب دیگری را تشکیل می دهند، مواد کامپوزیتی نامیده می شوند.

2.2. مواد کامپوزیتی با ماتریس غیر فلزی.

مواد کامپوزیتی با ماتریس غیرفلزی کاربرد وسیعی یافته اند. مواد پلیمری، کربنی و سرامیکی به عنوان ماتریس های غیرفلزی استفاده می شوند. پرکاربردترین ماتریس های پلیمری اپوکسی، فنل فرمالدئید و پلی آمید هستند.
ماتریس های کربن کک شده یا پیروکربن از پلیمرهای مصنوعی در معرض پیرولیز به دست می آیند. ماتریس ترکیب را متصل می کند و به آن شکل می دهد. تقویت کننده ها الیاف هستند: شیشه، کربن، بور، آلی، بر اساس کریستال های سبیل (اکسیدها، کاربیدها، بوریدها، نیتریدها و غیره)، و همچنین فلز (سیم) که دارای استحکام و استحکام بالایی هستند.

خواص مواد کامپوزیت به ترکیب اجزا، ترکیب آنها، نسبت کمی و استحکام پیوند بین آنها بستگی دارد.
مواد تقویت کننده می توانند به شکل الیاف، رشته ها، نخ ها، نوارها، پارچه های چند لایه باشند.

میزان سختی گیر در مواد گرا 60-80 جلد است. ٪، در غیر جهت (با الیاف گسسته و سبیل) - 20-30 جلد. ٪. هر چه استحکام و مدول الاستیک الیاف بیشتر باشد، استحکام و استحکام مواد کامپوزیت بیشتر است. خواص ماتریس استحکام ترکیب تحت برش و فشار و مقاومت در برابر شکست خستگی را تعیین می کند.

مواد کامپوزیت بر اساس نوع تقویت کننده به الیاف شیشه، الیاف کربن با الیاف کربن، الیاف بور و الیاف ارگانیک طبقه بندی می شوند.

در مواد لایه ای، الیاف، نخ ها، نوارهای آغشته به یک کلاسور به موازات یکدیگر در صفحه تخمگذار قرار می گیرند. لایه های مسطح در صفحات جمع می شوند. خواص ناهمسانگرد هستند. برای اینکه مواد در یک محصول کار کنند، مهم است که جهت بارهای عامل را در نظر بگیرید. امکان ایجاد موادی با خواص همسانگرد و ناهمسانگرد وجود دارد.
شما می توانید الیاف را در زوایای مختلف قرار دهید و خواص مواد کامپوزیت را تغییر دهید. سفتی خمشی و پیچشی مواد به ترتیبی که لایه ها در ضخامت بسته بندی قرار می گیرند بستگی دارد.

از تقویت کننده های سه، چهار یا بیشتر نخ استفاده می شود.
اکثر برنامه های کاربردیدارای ساختاری از سه رزوه عمود بر یکدیگر است. تقویت کننده ها را می توان در جهات محوری، شعاعی و محیطی قرار داد.

مواد سه بعدی می توانند با هر ضخامتی به شکل بلوک یا استوانه باشند. پارچه های حجیم استحکام پوسته شدن و مقاومت برشی را در مقایسه با پارچه های لمینت افزایش می دهند. یک سیستم چهار رشته ای با تجزیه آرماتور در امتداد مورب های مکعب ساخته می شود. ساختار چهار رزوه تعادلی است و باعث افزایش صلبیت برشی در صفحات اصلی شده است.
با این حال، ایجاد مواد چهار جهته دشوارتر از ایجاد مواد سه جهته است.

3. طبقه بندی مواد کامپوزیت.

3.1. مواد کامپوزیت فیبر.

اغلب مواد کامپوزیت یک ساختار لایه ای است که در آن هر لایه با تعداد زیادی الیاف پیوسته موازی تقویت می شود. هر لایه همچنین می تواند با الیاف پیوسته بافته شده در پارچه ای تقویت شود که نمایانگر شکل اصلی، عرض و طول متناظر با ماده نهایی است. اغلب الیاف به ساختارهای سه بعدی بافته می شوند.

مواد کامپوزیتی در مقادیر بالاتر مقاومت کششی و حد استقامت (50-10٪)، مدول الاستیک، ضریب سختی و کاهش حساسیت به ترک با آلیاژهای معمولی متفاوت هستند. استفاده از مواد کامپوزیت باعث افزایش صلبیت سازه و در عین حال کاهش مصرف فلز آن می شود.

استحکام مواد کامپوزیت (الیافی) توسط خواص الیاف تعیین می شود. ماتریس عمدتاً باید تنش ها را بین عناصر تقویت کننده دوباره توزیع کند. بنابراین، استحکام و مدول الاستیک الیاف باید به طور قابل توجهی بیشتر از استحکام و مدول الاستیک ماتریس باشد.
الیاف تقویت‌کننده صلب، تنش‌های ایجاد شده در ترکیب را در طول بارگذاری درک می‌کنند و به آن استحکام و استحکام در جهت جهت الیاف می‌دهند.

برای تقویت آلومینیوم، منیزیم و آلیاژهای آنها از بور و همچنین الیاف حاصل از ترکیبات نسوز (کاربیدها، نیتریدها، بوریدها و اکسیدها) با مدول الاستیسیته و استحکام بالا استفاده می شود. سیم ساخته شده از فولادهای با مقاومت بالا اغلب به عنوان الیاف استفاده می شود.

برای تقویت تیتانیوم و آلیاژهای آن از سیم مولیبدن، الیاف یاقوت کبود، کاربید سیلیکون و بورید تیتانیوم استفاده می شود.

افزایش مقاومت حرارتی آلیاژهای نیکل با تقویت آنها با سیم تنگستن یا مولیبدن حاصل می شود. الیاف فلزی نیز در مواردی که رسانایی حرارتی و الکتریکی بالا مورد نیاز است استفاده می شود. تقویت کننده های امیدوار کننده برای مواد کامپوزیتی فیبری با استحکام بالا و مدول بالا، سبیل های ساخته شده از اکسید آلومینیوم و نیترید، کاربید و نیترید سیلیکون، کاربید بور و غیره هستند.

مواد کامپوزیتی مبتنی بر فلز استحکام و مقاومت حرارتی بالایی دارند و در عین حال دارای انعطاف پذیری پایینی هستند. با این حال، الیاف در مواد کامپوزیتی سرعت انتشار ترک‌های آغاز شده در ماتریس را کاهش می‌دهند و شکست ناگهانی شکننده تقریباً به طور کامل از بین می‌رود. ویژگی متمایزمواد کامپوزیتی تک محوری فیبری با ناهمسانگردی خواص مکانیکی در امتداد و در سراسر الیاف و حساسیت کم به متمرکز کننده‌های تنش مشخص می‌شوند.

ناهمسانگردی خواص مواد کامپوزیت الیافی هنگام طراحی قطعات برای بهینه سازی خواص با تطبیق میدان مقاومت با میدان های تنش در نظر گرفته می شود.

تقویت آلیاژهای آلومینیوم، منیزیم و تیتانیوم با الیاف نسوز پیوسته بور، کاربید سیلیکون، دوبورید تیتانیوم و اکسید آلومینیوم به طور قابل توجهی مقاومت حرارتی را افزایش می دهد. یکی از ویژگی های مواد کامپوزیت سرعت کم نرم شدن در طول زمان با افزایش دما است.

عیب اصلی مصالح کامپوزیت با آرماتورهای یک بعدی و دو بعدی مقاومت کم در برابر برش بین لایه ای و شکستگی عرضی است. مواد با تقویت حجمی این را ندارند.

3.2. مواد کامپوزیتی تقویت شده با پراکندگی

بر خلاف مواد کامپوزیت فیبری، در مواد کامپوزیتی تقویت شده با پراکندگی، ماتریس عنصر باربر اصلی است و ذرات پراکنده از حرکت نابجایی ها در آن جلوگیری می کنند.
استحکام بالا با اندازه ذرات 10-500 نانومتر با فاصله متوسط ​​بین آنها 100-500 نانومتر و توزیع یکنواخت آنها در ماتریس حاصل می شود.
استحکام و مقاومت حرارتی، بسته به محتوای حجمی فازهای تقویتی، از قانون افزایشی تبعیت نمی کند. مقدار بهینه فاز دوم برای فلزات مختلف متفاوت است، اما معمولاً از 5-10 حجم تجاوز نمی کند. ٪.

استفاده از ترکیبات نسوز پایدار (اکسیدهای توریم، هافنیوم، ایتریوم، ترکیبات پیچیده اکسیدها و فلزات خاکی کمیاب) که در فلز زمینه نامحلول هستند به عنوان فازهای تقویت کننده، امکان حفظ استحکام بالای ماده تا 0.9-0.95 T را فراهم می کند. در این راستا، چنین مواد اغلب به عنوان مقاوم در برابر حرارت استفاده می شود. مواد کامپوزیتی تقویت شده با پراکندگی را می توان بر اساس اکثر فلزات و آلیاژهای مورد استفاده در فناوری به دست آورد.

پرکاربردترین آلیاژهای مبتنی بر آلومینیوم SAP (پودر آلومینیوم متخلخل) هستند.

چگالی این مواد برابر با چگالی آلومینیوم است، از نظر مقاومت در برابر خوردگی کمتر از آن نیستند و حتی می توانند در محدوده دمایی 250-500 درجه سانتی گراد، جایگزین تیتانیوم و فولادهای مقاوم در برابر خوردگی شوند. از نظر استحکام طولانی مدت نسبت به آلیاژهای آلومینیوم فرفورژه برتری دارند. استحکام طولانی مدت برای آلیاژهای SAP-1 و SAP-2 در دمای 500 درجه سانتی گراد 45-55 مگاپاسکال است.

مواد تقویت شده با پراکندگی نیکل چشم انداز بسیار خوبی دارند.
آلیاژهای پایه نیکل با 2-3 حجم بالاترین مقاومت حرارتی را دارند. ٪ دی اکسید توریم یا دی اکسید هافنیوم. ماتریس این آلیاژها معمولاً محلول جامد نیکل + 20 درصد کروم، نیکل + 15 درصد مو، نیکل + 20 درصد کروم و مو است. آلیاژهای VDU-1 (نیکل تقویت شده با دی اکسید توریم)، ​​VDU-2 (نیکل تقویت شده با دی اکسید هافنیوم) و VD-3 (ماتریس Ni + 20% کروم، تقویت شده با اکسید توریم) به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند. این آلیاژها مقاومت حرارتی بالایی دارند. مواد کامپوزیتی تقویت شده با پراکندگی، درست مانند مواد فیبری، با افزایش دما و مدت زمان قرار گرفتن در یک دمای معین، در برابر نرم شدن مقاوم هستند.

3.3. فایبرگلاس.

فایبرگلاس ترکیبی متشکل از یک رزین مصنوعی که یک اتصال دهنده است و پرکننده الیاف شیشه است. فیبر شیشه ای پیوسته یا کوتاه به عنوان پرکننده استفاده می شود. استحکام فایبرگلاس با کاهش قطر آن (به دلیل تأثیر ناهمگنی ها و ترک هایی که در مقاطع ضخیم ایجاد می شود) به شدت افزایش می یابد. خواص فایبرگلاس همچنین به محتوای قلیایی در ترکیب آن بستگی دارد. بهترین عملکرد در شیشه های بدون قلیایی از ترکیب آلومینوبروسیلیکات یافت می شود.

الیاف شیشه غیر جهت دار حاوی فیبر کوتاه به عنوان پرکننده هستند. این به شما امکان می دهد تا با استفاده از تقویت کننده های فلزی، قسمت هایی از اشکال پیچیده را فشار دهید. این ماده با ویژگی های استحکام ایزوتوپی بسیار بالاتر از پودرهای پرس و حتی الیاف به دست می آید. نمایندگان این ماده الیاف شیشه AG-4V و همچنین DSV (الیاف شیشه اندازه گیری شده) هستند که برای ساخت قطعات برق قدرت، قطعات مهندسی مکانیک (شیرهای قرقره، مهر و موم پمپ و غیره) استفاده می شود. هنگام استفاده از پلی استرهای غیر اشباع به عنوان چسب، پیش مخلوط های PSC (خمیری) و پیش آغشته سازی AP و PPM (بر اساس حصیر شیشه ای) به دست می آید. Prepregs را می توان برای محصولات با اندازه های بزرگ با اشکال ساده (بدنه ماشین، قایق، بدنه ابزار و غیره) استفاده کرد.

الیاف شیشه جهت دار دارای پرکننده ای به شکل الیاف بلند هستند که به صورت رشته های جداگانه مرتب شده و با دقت به هم چسبیده اند. این امر استحکام بالاتر فایبرگلاس را تضمین می کند.

فایبرگلاس می تواند در دمای 60- تا 200 درجه سانتیگراد و همچنین در دمای کار کند شرایط گرمسیری، بارهای اینرسی زیادی را تحمل می کند.
هنگام پیری به مدت دو سال، ضریب پیری K = 0.5-0.7 است.
پرتوهای یونیزان تأثیر کمی بر مکانیکی و خواص الکتریکی. از آنها برای تولید قطعات با مقاومت بالا با آرماتور و رزوه استفاده می شود.

3.4. الیاف کربن.

الیاف کربن (الیاف کربن) ترکیباتی متشکل از یک اتصال دهنده پلیمری (ماتریس) و عوامل تقویت کننده به شکل الیاف کربن (الیاف کربن) هستند.

انرژی بالا اتصالات S-Sالیاف کربن به آنها اجازه می دهد تا استحکام را در حد بسیار بالایی حفظ کنند دمای بالا(در محیط های خنثی و کاهنده تا 2200 درجه سانتیگراد) و همچنین در دماهای پایین. الیاف از اکسیداسیون سطح محافظت می کنند پوشش های محافظ(پیرولیتیک). بر خلاف الیاف شیشه، الیاف کربن به خوبی توسط چسب خیس می شوند
(انرژی سطحی کم)، بنابراین حک می شوند. در عین حال، درجه فعال شدن الیاف کربن از نظر محتوای گروه کربوکسیل در سطح آنها افزایش می یابد. استحکام برشی بین لایه ای پلاستیک های تقویت شده با فیبر کربن 1.6-2.5 برابر افزایش می یابد. از احشای کریستال های رشته ای TiO، AlN و SiN استفاده می شود که منجر به افزایش سفتی بین لایه ای 2 برابر و استحکام 2.8 برابری می شود. از سازه های تقویت شده فضایی استفاده می شود.

بایندرها پلیمرهای مصنوعی (الیاف کربن پلیمری) هستند. پلیمرهای مصنوعی در معرض پیرولیز (فیبر کربن کک شده)؛ کربن پیرولیتیک (الیاف کربن پیرو کربن).

الیاف کربن اپوکسی فنل تقویت شده با KMU-1l، تقویت شده با نوار کربن، و KMU-1u روی طناب، با سبیل ها، می توانند برای مدت طولانی در دمای تا 200 درجه سانتیگراد کار کنند.

الیاف کربن KMU-3 و KMU-2l با استفاده از چسب اپوکسیانیلین-فرمالدئید تولید می شوند. الیاف کربن KMU-2 و
KMU-2l مبتنی بر چسب پلی‌آمید را می‌توان در دماهای تا
300 درجه سانتی گراد

الیاف کربن با مقاومت در برابر خستگی آماری و دینامیکی بالا متمایز می شوند و این خاصیت را در دماهای معمولی و بسیار پایین حفظ می کنند (هدایت حرارتی بالای فیبر مانع از گرم شدن خود مواد به دلیل اصطکاک داخلی می شود). آنها در برابر آب و مواد شیمیایی مقاوم هستند. پس از قرار گرفتن در معرض هوا، اشعه ایکس و E تقریباً تغییر نمی کنند.

رسانایی حرارتی پلاستیک های تقویت شده با فیبر کربن 1.5-2 برابر بیشتر از رسانایی حرارتی پلاستیک های تقویت شده با فایبر گلاس است. آنها دارای خواص الکتریکی زیر هستند: = 0.0024-0.0034 اهم سانتی متر (در امتداد الیاف). ? = 10 و tg = 0.001 (در فرکانس فعلی 10 هرتز).

فایبرگلاس کربن حاوی الیاف شیشه به همراه کربن است که باعث کاهش هزینه مواد می شود.

3.5. فیبر کربن با ماتریس کربن.

مواد کک شده از الیاف کربن پلیمری معمولی تولید می شوند که در معرض تجزیه در اثر حرارت در یک اتمسفر بی اثر یا کاهنده قرار می گیرند. در دمای 800-1500 درجه سانتیگراد، الیاف کربنی تشکیل می شود، در دمای 2500-3000 درجه سانتیگراد، الیاف کربن گرافیتی تشکیل می شود. برای به دست آوردن مواد پیروکربنی، سختی گیر را مطابق شکل محصول چیده و در کوره ای قرار می دهند که هیدروکربن گازی (متان) در آن عبور داده می شود. تحت یک رژیم معین (دمای 1100 درجه سانتیگراد و فشار باقیمانده 2660 Pa)، متان تجزیه می شود و کربن پیرولیتیک حاصل بر روی الیاف تقویت کننده رسوب می کند و آنها را به هم متصل می کند.

کک تشکیل شده در طی پیرولیز بایندر دارای قدرت چسبندگی بالایی به فیبر کربن است. در این راستا، ماده کامپوزیت دارای خواص مکانیکی و فرسایشی بالا و مقاومت در برابر شوک حرارتی است.

فیبر کربن با ماتریس کربن از نوع KUP-VM از نظر استحکام و استحکام ضربه ای 5-10 برابر بیشتر از گرافیت های خاص است که در یک اتمسفر بی اثر و خلاء گرم می شود، تا 2200 استحکام را حفظ می کند
درجه سانتی گراد، در هوا در دمای 450 درجه سانتی گراد اکسید می شود و به پوشش محافظ نیاز دارد.
ضریب اصطکاک یک کامپوزیت فیبر کربن با ماتریس کربن بالا است (0.35-0.45) و سایش کم است (0.7-1 میکرون برای ترمز).

3.6. الیاف بور

الیاف بور ترکیبی از یک اتصال دهنده و تقویت کننده پلیمری - الیاف بور هستند.

الیاف بور با مقاومت فشاری، برشی و برشی بالا، خزش کم، سختی بالا و مدول الاستیک، هدایت حرارتی و هدایت الکتریکی مشخص می شوند. ریزساختار سلولی الیاف بور استحکام برشی بالایی را در سطح مشترک ماتریس ایجاد می کند.

علاوه بر الیاف بور پیوسته، از نیترات های شیشه ای بور پیچیده استفاده می شود که در آن چندین الیاف بور موازی با الیاف شیشه بافته می شوند که باعث ثبات ابعادی می شود. استفاده از نخ های شیشه بور فرآیند تکنولوژیکی ساخت مواد را تسهیل می کند.

بایندرهای اپوکسی و پلی آمیدی اصلاح شده به عنوان ماتریس برای تولید نیترات فیبر بور استفاده می شوند. الیاف بور KMB-1 و
KMB-1k برای عملیات طولانی مدت در دمای 200 درجه سانتیگراد طراحی شده است. KMB-3 و KMB-3k نیازی ندارند فشار بالادر طول پردازش و می تواند در دمای بیش از 100 درجه سانتیگراد کار کند. KMB-2k در دمای 300 درجه سانتیگراد کار می کند.

الیاف بور مقاومت خستگی بالایی دارند و در برابر اشعه، آب، حلال های آلی و روان کننده ها مقاوم هستند.

3.7. الیاف ارگانیک

الیاف ارگانیک مواد کامپوزیتی هستند که از یک اتصال دهنده پلیمری و تقویت کننده ها (پرکننده ها) به شکل الیاف مصنوعی تشکیل شده اند. چنین موادی دارای جرم کم، استحکام ویژه و صلبیت نسبتاً بالایی هستند و در اثر بارهای متناوب و تغییرات ناگهانی دما پایدار هستند. برای الیاف مصنوعی، از دست دادن استحکام در طول پردازش نساجی کم است. نسبت به آسیب حساس نیستند.

برای الیاف ارگانیک، مقادیر مدول الاستیک و ضرایب دمایی انبساط خطی تقویت کننده و بایندر نزدیک است.
انتشار اجزای بایندر در فیبر و برهمکنش شیمیایی بین آنها رخ می دهد. ساختار مواد بدون نقص است. تخلخل از 1-3٪ (در سایر مواد 10-20٪) تجاوز نمی کند. از این رو، پایداری خواص مکانیکی الیاف ارگانیک تحت تغییرات شدید دما، ضربه و بارهای چرخه ای است. استحکام ضربه زیاد است (400-700 کیلوژول بر متر مربع). عیب این مواد مقاومت فشاری نسبتا کم و خزش زیاد آنها (به ویژه برای الیاف کشسان) است.

الیاف ارگانیک در برابر محیط های تهاجمی و آب و هوای گرمسیری مرطوب مقاوم هستند. خواص دی الکتریک بالا و هدایت حرارتی پایین است. اکثر الیاف اندام می توانند برای مدت طولانی در دمای 100-150 درجه سانتیگراد کار کنند و آنهایی که مبتنی بر چسب پلی آمید و الیاف پلی اگزادیازول هستند - در دمای 200-300 درجه سانتیگراد.

در مواد ترکیبی به همراه الیاف مصنوعی از الیاف معدنی (شیشه، فیبر کربن و فیبر بور) استفاده می شود. چنین موادی استحکام و استحکام بیشتری دارند.

4. کارایی اقتصادی استفاده از مواد کامپوزیت.

زمینه های کاربرد مواد کامپوزیت محدود نیست. آنها در هوانوردی برای قطعات پر بار هواپیما (پوست، اسپارها، دنده ها، پانل ها و غیره) و موتورها (تیغه های کمپرسور و توربین ها و غیره)، در فناوری فضایی برای اجزای ساختارهای قدرت دستگاه های در معرض گرمایش استفاده می شوند. سفت کننده ها، پانل ها، در صنعت خودروسازی برای سبک سازی بدنه ها، فنرها، قاب ها، پانل های بدنه، ضربه گیرها و غیره، در صنعت معدن (ابزار حفاری، قطعات کمباین و غیره)، در مهندسی عمران (دهه پل، عناصر پیش ساخته سازه های ساختمان های بلند و غیره) و غیره) و در سایر زمینه های اقتصاد ملی.

استفاده از مواد کامپوزیتی جهشی کیفی جدیدی در افزایش قدرت موتورها، تاسیسات انرژی و حمل و نقل و کاهش وزن ماشین‌ها و دستگاه‌ها ایجاد می‌کند.

فناوری تولید محصولات نیمه تمام و محصولات از مواد کامپوزیت کاملاً توسعه یافته است.

مواد کامپوزیتی با ماتریس غیر فلزی، یعنی الیاف کربن پلیمری، در صنایع کشتی سازی و خودروسازی (بدنه خودرو، شاسی، پروانه) استفاده می شود. بلبرینگ ها، پانل های گرمایشی، تجهیزات ورزشی و قطعات کامپیوتر از آنها ساخته می شود. الیاف کربن با مدول بالا برای ساخت قطعات هواپیما، تجهیزات صنایع شیمیایی، تجهیزات اشعه ایکس و غیره استفاده می شود.

الیاف کربن با ماتریس کربن جایگزین انواع گرافیت می شوند. آنها برای حفاظت حرارتی، دیسک های ترمز هواپیما و تجهیزات مقاوم در برابر مواد شیمیایی استفاده می شوند.

محصولات ساخته شده از فیبر بور در فناوری هوانوردی و فضایی (پروفیل ها، پانل ها، روتورها و تیغه های کمپرسور، تیغه های پروانه و شفت انتقال هلیکوپتر و غیره) استفاده می شود.

الیاف ارگانیک به عنوان یک ماده عایق و ساختاری در صنعت برق و رادیو، فناوری هوانوردی و صنعت خودرو استفاده می شود. از آنها برای ساخت لوله ها، ظروف برای معرف ها، پوشش های بدنه کشتی ها و غیره استفاده می شود.

آگهی های خرید و فروش تجهیزات را می توانید مشاهده کنید

شما می توانید در مورد مزایای مارک های پلیمری و خواص آنها صحبت کنید

شرکت خود را در دایرکتوری Enterprise ثبت کنید

1. کامپوزیت های سرامیکی

هنگام ایجاد نسل جدیدی از موتورهای هواپیما، از مواد سبک وزن و بسیار مقاوم در برابر آتش - کامپوزیت های سرامیکی - برای کاهش وزن، کاهش مصرف سوخت و کاهش انتشارات مضر استفاده می شود.

بر شکل 1نمودار ارائه شده است فرآیند تکنولوژیکی، توسط ناسا برای تولید کامپوزیت ها توسعه یافته است کامپوزیت های ماتریکس سرامیکی ذوب شده.

ابتدا، پارچه ای از الیاف کاربید سیلیکون (نام تجاری سیرامیک، قطعه کار با شکل و اندازه معین از آن تشکیل می شود، سپس قطعه کار با کاربید سیلیکون مذاب اشباع شده و پخته می شود.

برای ساخت کامپوزیت می توان از الیاف استفاده کرد سیرامیکیا سیرامیک با پوشش نیترید بور. چنین کامپوزیت هایی می توانند حرارت را تا 1200 درجه سانتیگراد تحمل کنند.

فناوری مشابهی در ساخت مواد اکسید کامپوزیت استفاده می شود، جایی که پارچه از آن ساخته می شود نکستل 720(حاوی 85% Al 2 O 3 و 15 % SiO 2) در مذاب آلومینوسیلیکات ها اشباع شده است.

مواد کامپوزیت دارای ساختار لایه ای هستند (نگاه کنید به. برنج. 2).

در مقایسه با مواد سرامیکی یکپارچه (به عنوان مثال، Si 3 N 4)، سرامیک های کامپوزیت آنقدر شکننده نیستند و مقاومت در برابر ضربه را افزایش می دهند (شکل 2 را ببینید). برنج. 3 و 4).

مواد کامپوزیت سرامیکی به طور گسترده در ساخت هواپیماهای مافوق صوت (UAV مداری X37، موشک WaveRider X51A (به زیر مراجعه کنید) استفاده می شود. برنج. 5 و 6).

هنگام پرواز با سرعت 68 ماخ، دمای سطوح لبه های جلویی هواپیماها می تواند به 2700 درجه سانتیگراد برسد و دما در محفظه احتراق موتور رم جت با محفظه احتراق مافوق صوت (اسکرم جت) می تواند به 3000 درجه برسد. سی.

برای اطمینان از حفاظت حرارتی و ویژگی های استحکام بالا سازه در هنگام گرمایش آیرودینامیکی، از سازه های ساندویچی چندلایه استفاده می شود. کامپوزیت ماتریس سرامیکی / هسته فوم (کامپوزیت زمینه سرامیکی با لایه داخلی سرامیک متخلخل).

ساندویچ پانل کامپوزیت با چگالی حدود 1.06 گرم بر سانتی متر مکعب استحکام و استحکام بالایی دارد. ضریب انبساط حرارتیمواد روکش کامپوزیت سرامیکی و مواد هسته سرامیکی متخلخل به گونه ای انتخاب می شوند که از گرادیان دمایی در سطوح بیرونی و داخلی ساندویچ پانل در حدود 1000 درجه سانتیگراد بدون لایه برداری و ترک اطمینان حاصل شود.

با داشتن چگالی حدود 1.06 گرم بر سانتی متر، استحکام و استحکام بالایی دارد. ضریب انبساط حرارتی، مواد روکش کامپوزیت سرامیکی و مواد هسته سرامیکی متخلخل به گونه ای انتخاب می شوند که از گرادیان دما در سطوح بیرونی و داخلی پانل ساندویچ حدود 1000 درجه سانتیگراد بدون لایه برداری و ترک خوردگی اطمینان حاصل شود.

محفظه احتراق اسکرام جت استفاده می کند کامپوزیت های سرامیکی بر اساس سرامیک های با دمای بالا. چنین سرامیک‌هایی که از دی‌بورید زیرکونیوم و کاربید سیلیکون تشکیل شده‌اند، با استفاده از تخلیه‌های جرقه الکتریکی با فرکانس بالا (به اصطلاح روش SparcPlasma Sintering) زینتر می‌شوند. در مقایسه با روش پرس ایزواستاتیک گرم، تف جوشی SparcPlasma به شما امکان می دهد ساختار متراکم تری به دست آورید (نگاه کنید به. شکل 7 و 8).

علاوه بر این، برای محفظه احتراق آنها در حال توسعه هستند مواد فرسوده "خود شفابخش".، که در آن جایگزینی ماده در سطح خرد تضمین می شود. اینها به اصطلاح "کاشی های آغشته به لایه پلیمری ثانویه" هستند ( شکاف) (اسلب های چند لایه آغشته به پلیمر بازیافتی) دارای ترکیبی ناهمگن. اصطلاح "ثانویه" به این دلیل استفاده می شود که هر عنصر صفحه حاوی حداقل دو لایه پلیمری است که واکنش گرماگیر ثانویه بین آنها مقدار قابل توجهی گرما را جذب می کند و به جلوگیری از گرم شدن بیش از حد مواد در پشت سپر حرارتی کمک می کند.

برای محافظت از سرامیک های کامپوزیتی مبتنی بر کاربید سیلیکون در برابر واکنش با محصولات احتراق سوخت در محفظه احتراق و بخار آب، پوشش های نانوکامپوزیتی مقاوم در برابر خوردگی.

2. مواد نانوکامپوزیتی ساختاری

آلیاژهای نانوکامپوزیت فلز سرامیک

آلیاژهای آلومینیوم و منیزیم تقویت شده با نانوذرات سرامیکی به عنوان مواد ساختاری سبک وزن استفاده می شوند.
مشکل اصلی هنگام ریخته‌گری این گونه آلیاژها، توزیع یکنواخت نانوذرات سرامیکی در حجم ریخته‌گری است. به دلیل ترشوندگی ضعیف نانوذرات در مذاب، آگلومره می شوند و با هم مخلوط نمی شوند. دانشگاه ویسکانسین مدیسون (ایالات متحده آمریکا) فناوری اختلاط نانوذرات در مذاب را با استفاده از امواج اولتراسونیک توسعه داده است که میکروحباب هایی را در مذاب ایجاد می کند. هنگامی که چنین حباب‌هایی فرو می‌ریزند، امواج ریزشوک تشکیل می‌شوند. امواج ریز شوک شدید به طور موثر نانوذرات را در سراسر حجم فلز مذاب پراکنده می کند.

مواد نانوکامپوزیت سرامیکی

افزودن نانولوله‌های کربنی و فولرن‌ها (از جمله نانو سبیل‌های کربنی) به ماتریس سرامیکی، خواص مکانیکی سرامیک را بهبود می‌بخشد (افزایش شکل‌پذیری و کاهش شکنندگی).

بر برنج. 9میکروگراف های نانولوله های کربنی در یک ماتریس آلومینا نشان داده شده است. ایجاد یک میکروترک قابل مشاهده است.

علاوه بر نانولوله های کربنی، مواد معدنی شبه فولرن (نانوکره های چند لایه یا نانولوله های تنگستن، تیتانیوم، نیوبیم و بی سولفیدهای مولیبدن) به عنوان عناصر تقویت کننده در سرامیک های نانوکامپوزیتی استفاده می شوند.

به طور تجربی تایید شده است که مواد معدنی مانند فولرندر برابر بارهای دینامیکی تا 210 تن بر سانتی‌متر مربع (در مقایسه با 40 تن در سانتی‌متر مربع برای فولاد با استحکام بالا) مقاوم هستند، که آن را به یک ماده بسیار امیدوارکننده برای پرکننده‌های کامپوزیت‌های پلیمری یا سرامیکی تبدیل می‌کند که به عنوان زره سبک استفاده می‌شوند.

سرامیک یک ماده بسیار امیدوارکننده برای استفاده در صنایع مختلف است. MAX فازها (فازهای Mn+1AXn)- نیتریدهای سه تایی نانولامینه پلی کریستالی، کاربیدها یا بوریدهای فلزات واسطه.

بسته به ترکیب این مواد، آنها می توانند خواص چند منظوره کاملا منحصر به فرد داشته باشند: بادوام، در عین حال پردازش آسان، مقاومت در برابر درجه حرارت بالا، هدایت حرارتی بالا و ضریب اصطکاک بسیار پایین. به بیان تصویری، این سرامیک است که می توان آن را با یک اره برقی معمولی برش داد.

مواد MAXphase توسط محقق آمریکایی پروفسور کشف شد. M. Barsoum (دانشگاه Drexel - ایالات متحده آمریکا) در سال 1996

توسط محقق آمریکایی پروفسور کشف شد. M. Barsoum (دانشگاه Drexel - ایالات متحده آمریکا) در سال 1996

زمینه های کاربرد: انرژی (رسانایی الکتریکی بالا، توانایی تحمل بارهای مکانیکی بالا، دمای بالا)، گاز و توربین های بخار(دارای ضریب اصطکاک پایین در دماهای بالا)، هوانوردی و فضانوردی. بر برنج. 10یک میکروگراف از یک ساختار نانوولمینانت ارائه شده است سرامیک MAXphase.

فرآوری مواد کامپوزیت

ظهور مواد کامپوزیتی جدید با خواص بهبود یافته، الزامات جدیدی را بر توسعه فناوری ها و ابزارهای پردازش آنها تحمیل می کند. در خارج از کشور استفاده می شود یک رویکرد پیچیده: تکنسین های پردازش فلز و سرامیک در پروژه های توسعه مواد جدید مشارکت دارند. به ویژه، متخصصانی از آزمایشگاه تحقیقات ارتش و آزمایشگاه نیروی هوایی ایالات متحده در پروژه های ناسا شرکت می کنند.

به عنوان مثال، برای سوراخ کردن صفحات و پانل های ساخته شده از سرامیک کامپوزیت، از ابزارهایی با درج الماس پلی کریستالی و همچنین ابزارهای کاربید جامد با پوشش های چند لایه نانوکامپوزیتی استفاده می شود.

برای اتصال قطعات ساخته شده از سرامیک های با دمای بالا بر پایه زیرکونیوم دیبورید از لحیم های مخصوص استفاده می شود.

به طور خاص، آلیاژهای AgCuTi (علامت تجاری CusilABAو تیکوسیل، و همچنین آلیاژهای مبتنی بر پالادیوم - کبالت و پالادیوم نیکل (علامت تجاری پالکوو پالنی) اتصال قابل اعتماد چنین سرامیک هایی را با مواد ساختاری ساخته شده از آلیاژهای مولیبدن نسوز فراهم می کند.

A.V. فدوتوف
مدیر توسعه
NPF "ElanPraktik"