ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Разновидности композиционных материалов и их классификаДисперсность, пористость и удельная поверхность частиц из "Физикохимия неорганических полимерных и композиционных материалов" В соответствии с характером структуры и свойствами композиционных материалов (КМ) необходимо их отличать от композиционных слоистых и коаксиальных систем [1]. С точки зрения материаловедения называть КМ композицией не совсем верно, поскольку этот термин относится к процессу и результату любого комбинирования и смешивания разнородных тел. Композициями можно было бы называть смеси — истинные (гомофазные) и гетерофазные растворы, в том числе суспензии и аэрозоли. [c.11] Композиционный материал — это образованный в природе в результате протекания естественных процессов или искусственно созданный человеком двух- или многофазный компактный материал с существованием границ раздела между отдельными составными компонентами (фазами). При этом одна из фаз — матрица (фаза I) — обычно непрерывна и находится в твердом (кристаллическом или стеклообразном) состоянии. В матрице распределены дискретно частицы фазы П, которые могут быть в твердом, жидком или газообразном агрегатном состояниях. Они представляют собой своеобразные поры в матрице. [c.11] В связи с данным определением к КМ можно отнести кер-меты, многие сплавы металлов, ситаллы, цементы, большинство стекол (из-за существования ликваций и наличия в них микрообъемов кристаллического вещества), простые вещества, частично аморфизованные или содержащие разные кристаллические модификации. К ним относятся также органические полимеры с наполнителями минералы, содержащие примеси частиц другой фазы или их смеси (руды), а также материалы, аморфизованные частично за счет метамиктного распада. [c.11] Не рекомендуется использовать встречающиеся в литературе [1] определения КМ как материалов, только искусственно приготовленных или состоящих из химически разнородных компонентов. [c.11] Естественно, что идеального определения КМ не существует [19]. Следует отметить, что приведенное выше определение КМ не может быть использовано в том случае, когда существуют взаимопроникающие КМ, т. е. понятия о фазах I и II исключаются. [c.11] В завершение обсуждения вопроса о терминологии следует высказать критическое замечание в адрес некоторых специалистов, использующих термин композит применительно к композиционным материалам. [c.11] Композиционные материалы предложено классифицировать по методам их приготовления по характеру расположения фаз по назначению или их принадлежности к определенным классам веществ — металлические, неметаллические, полимерные (подразумевая чаще всего фазу I как органический полимер), керамические (также полимерные, но неорганической природы), волокнистые и т. д. На рис. 2 приводится структурно-размерная классификация КМ как двуфазных материалов. [c.12] Предложенные классификации КМ являются в значительной мере условными. Отсутствие универсальной классификации, однако, не затрудняет развитие работ в области создания и использования композиционных материалов. [c.12] В литературных источниках [1, 10, 16, 17, 19—22] описаны следующие виды КМ. [c.12] Взаимопроникающие — получаемые пропиткой скелета (остова) тугоплавкого материала (керамика, Мо, Ш, Ре) более легкоплавким, чаще всего находящимся в жидком состоянии (РЬ, Си, Ад, органические полимеры). К этому типу относятся также КМ с отсутствием собственно матрицы или фазы П вследствие структурной переплетенности составных фаз. [c.12] Волокнистые — характеризуемые обычно наличием менее прочной матрицы, включающей упрочняющую ее волокнистую фазу II (непрерывные или дискретные волокна или усы из металлов, углерода, оксидов, карбидов и других веществ). [c.12] Высокотемпературные — составными частями которых являются следующие системы А Оз—Мо — проволока (или 81С, покрытый углеродом) 51—Si SiзN4—Ш (Та, Ке) 51С—а-С, а-С—р-С. Эти материалы обладают стойкостью к окислению и устойчивостью к механическому разрушению при высоких температурах. При изменениях температуры могут происходить полиморфные превращения составляющих КМ веществ или протекать реакции с образованием новых веществ. [c.12] Полимерные (органические) с неорганическими фазами II, для которых могут быть использованы оксиды, нитриды, простые вещества, стекла (порошки или волокна). Для фазы I применяют эпоксидные и полиакриловые смолы, полиэтилен и другие материалы [19]. [c.12] Поликом позиционные (гибридные) — состоят из одной матрицы и двух или более веществ фазы II (например, Си—5102—АЬОз, полимер — а-С — стеклянное волокно). При этом каждая из дисперсных фаз имеет определенное назначение упрочняющая, защищающая от окисления и т. д. [c.12] Это соотношение используется для оценки размеров чрезвычайно малых частиц (вплоть до й= нм) по величине 5уд, определяемой различными методами [23, 24]. Эта оценка является усредненной (приведенной), поскольку реальные частицы преимущественно полидисперсны, имеют неправильную форму и содержат внутренние полости (поры). Для микро- и макрочастиц ввиду легкости определения их размеров вычисляют 5уд, характеризующую суммарную межфазную границу или их каталитическую и адсорбционную способность. Для частиц иных, чем куб или шар, форм при равных диаметрах значения 5уд в 2—5 раз больше. Расчеты 5уд полидисперсных и полиморфных частиц производятся по соответствующим интегральным уравнениям [23]. [c.13] Первичные частицы любого агрегатного состояния в стремлении уменьшить свободную энергию системы объединяются в зависимости от природы сил взаимодействия в слабо связанные агрегаты, либо в более прочные вторичные частицы, называемыми агломератами [24]. Агрегаты легко распадаются на первичные частицы при разбавлении или легком физическом воздействии. Агломераты, связанные более прочными связями за счет большего значения АС при их образовании, разрушаются намного труднее. [c.13] Поры (пустоты) также являются дисперсной фазой в КМ [1], поскольку они создаются определенным веществом (воздух, газы) и имеют границу раздела с матрицей. К ним можно отнести микропузырьки и микрокапли жидкости, распределенные в суспензиях и эмульсиях, из которых получают композиционные покрытия (КП). При включении в твердую среду они будут являться фазой П. [c.13] Параметры дисперсности, выражаемые косвенно через 5уд и (1,. определяются в основном при использовании методов оптической или электронной микроскопии или по адсорбции азота (или других газов). По данным работы [24], для большого числа ультрадисперсных частиц а-С, 5102, Т102, 2пО и др. параметры дисперсности, вычисленные указанными способами, близки. [c.14] Вернуться к основной статье