Композиты прочность

В предьщущем разделе рассматривалась прочность сцепления покрытия (молибден) с основой (сталь) при установлении оптимальных режимов прокатки (оптимальная температура прокатки 950° С, степень обжатия 50%). Необходимо было выяснить, какими механическими свойствами обладает биметаллический композит. Особое внимание было уделено исследованию характера разрущения (определению ударной вязкости, температуры перехода в хрупкое состояние), тем более что этот вопрос в ранних работах по различным биметаллическим композициям практически вообще не изучался. [c.101]

Основная сложность в производстве металлических компози-щюниых материалов состоит в том, что необходимо обеспечить равномерное распределение порошка или волокна в объеме матрицы. Примером металлического композиционного материала является спеченный алюминиевый материал САП, представляющий собой алюминий, упрочненный дисперсными частицами оксида алюминия. Исходным продуктом для производства этого материала служит алюминиевая пудра, содержащая от 6 до 22% оксида алюминия в виде чешуек со средним размером до 10—15 мкм н толщиной менее 1 мкм. Для получения материала САП исходную смесь порошков подвергают холодному прессованию, затем спекают при 450—500 °С. Этот материал отличается большой удельной прочностью (прочность, отнесенная к плотности), особенно тепло-прочностью. С увелнченнем содержания частиц оксида алюминия предел прочности и твердость материала растут, а пластичность н удельная теплопроводность снижаются. САП успешно заменяет теплостойкие или нержавеющие стали в авиации, атомной технике, в химической промышленности и др. [c.395]

Наибольшую прочность имеет композит, полученный пропиткой углеродного волокна расплавом алюминия, содержащим 11% кремния. В этом случае механическое разрущение волокна минимально, однако время контакта волокна с расплавом дол- [c.185]

При использовании этого материала в композитах или втросах и кабелях, когда испытывают пропитанные эпоксидной смолой стренги на основе нитей с КК = О и относительно невысоким содержанием волокна ( 40 %), обычно получают значения прочности, сопоставимые с соответствующими величинами для филамента или выше. С другой стороны, практические требования к массе канатов и композитов диктуют необходимость использования максимальных объемных наполнений, и в этом случае прочность волокна в композите сильно зависит от прочности, модуля упругости и удлинения при разрыве смолы (рис. VI. 15, а). Для жестких эпоксидных смол, имеющих модул и упругости 4,1 ГПа и удлинение при разрыве 4 %, прочность стренг Кевлара-49 с линейной плотностью 158 текс на 0,5 ГПа выше при 40 % (сб.), чем для исходной нити с КК =1,1, но быстро снижается с увеличением содержания волокна из-за снижения равномерности нагружения стренги. Для мягких эпоксидных смол, имеющих модули упругости 2,3 ГПа и удлинение при разрыве 70 %, прочность при наполнении 40 % (об.) ниже, чем в предыдущем случае, но она заметно не падает вплоть до 70 %-ного наполнения. Для полиуретановой смолы с модулем упругости [c.145]

Для определения прочности стеклянных волокон при растяжении существует достаточно надежная и корректная методика. К сожалению, для оценки их прочности при сжатии такой методики пока нет. Однако, исходя из общих физических представлений о прочности изотропного твердого тела и учитывая значительную дефектность поверхности стеклянных волокон, можно предполагать, что их прочность при сжатии должна быть выше, чем при растяжении. Анализируя результаты физико-механических испытаний стеклянных волокон и стеклопластиков на их основе (рис. 1.9), нетрудно убедиться, что в композите прочность волокна при сжатии (кривая 6) в 2—3 раза выше, чем при растяжении (кривая 4), н с ростом диаметра волокна это различие возрастает. Это объясняется, с одной стороны, масштабным эффектом, а с другой — положительным влиянием диаметра арматуры на прочность стеклопластика при сжатии. Следует однако оговориться, что прочность волокна в композите при сжатии определялась расчетным путем, исходя из фактической прочности композита. [c.24]

Наибольшую прочность (18 МПа) композит приобретает при содержании полимера 12% от массы минерального наполнителя. [c.104]

Композиты использовались в авиации, при изготовлении клюшек для гольфа и удочек однако композит, используемый в центрифуге, подвергается воздействию центробежной силы, близкой к пределу прочности материала. Этот эффект, в свою очередь, приводит к потере долгосрочной вращательной устойчивости. Для решения этой проблемы были уточнены и систематизированы данные относительно вязкоупругости материалов, произведена замена некоторых компонент, изменена конфигурация. С помощью аналитических оценок было показано, что время жизни ротора должно быть не меньше десяти лет. Эти и другие проблемы были решены в 1991 году, и объединённое исследование увенчалось строительством пилотного завода с использованием центрифуг с ротором из композита. [c.143]

В образцах N5—11 с добавкой Хт при напряжениях, превышающих предел упругости, наблюдается монотонное падение (деградация) критического тока с ростом нагрузки [475]. При снятии нагрузки (при разгрузке) значение полностью восстанавливается (рис. 9.1). Такова же зависимость от приложенной нагрузки в сплаве КЬ—Т1 с 60 %Т1 обнаружено обратимое изменение Т . При увеличении нагрузки падает если в свободном состоянии - 9,18 К, то при напряжениях = 1500 МПа критическая температура уменьшается До Г, = 8,8 К, а затем возвращается к исходному значению после снятия нагрузки [476]. Подобные обратимые изменения наблюдались в композите при напряжениях, приближающихся к пределу прочности материала (обзор исследований зависимости у. от нагрузки в сплавах на основе N6—Т1 можно найти в статье [471]), [c.235]

В работе [85] предложено рассчитывать свойства композита, учитывая неравномерность волокон по разрывной деформации, а в работах [86, 87] указывается на особую роль закона распределения прочности и деформации волокна на реализацию его свойств в композите. [c.168]

При сжатии показало, что эта характеристика непосредственно связана с адгезией волокна к матрице и углом между направлением приложенной нагрузки и направлением армирования [95, 126]. Прочность углепластиков к сжимающим нагрузкам может быть повышена путем поверхностной обработки или вискеризации волокон [126 2, с. 214] или применения углеродных волокон большого диаметра [127]. Так, в случае обработанного углеродного волокна прочность при сжатии углепластика при увеличении содержания волокна в композите повышается с 40 до 130 кг/мм , в то время как для необработанного она в этих же условиях остается на уровне 30 кг/мм . Процесс разрушения отдельных углеродных волокон при осевом сжатии подробно исследован в работе [128] при этом было показано, что у высокомодульных волокон при сжатии наблюдается продольное растрескивание, которое отсутствует у средне- и низкомодульных волокон. [c.174]

Точный расчет прочности композита по формуле аддитивности в случае металлической матрицы затруднен, так как прочность углеродного волокна в ходе получения композита падает, В табл. 11 приведены значения прочности композитов на основе различных типов волокон и матриц, а также коэффициенты использования прочности, рассчитанные по прочности исходных волокон (Л) и волокон (В), выделенных из композита. Данные табл. 11 позволяют сделать вывод, что, за исключением композитов, полученных пропиткой под давлением, все композиты характеризуются коэффициентом реализации более 80%. Исследование показало, что увеличение длительности контакта между волокном и расплавом металлической матрицы при получении композита повыщает прочность связи углеродное волокно—металл., Однако этот, в общем положительный, факт приводит к ограничению размеров критической трещины при разрущении композита, которая может достигать величины порядка нескольких диаметров волокна. В этом случае композит теряет пластичность и становится хрупким. [c.185]

Основные требования к волокнистым наполнителям связаны с обеспечением высокой прочности композита и изотропии его свойств. Важность последнего показателя связана с устойчивостью композита к тепловому удару. Для повышения изотропии расположения волокон в композите применяют войлок, трехмерные тканые структуры, а также особые методы, например полученный композит размалывают, повторно прессуют и карбонизуют [202], [c.191]

Рис. VI.15. Соотношения между объемным содержанием волокна Кевлар-49 (158 текс) в композите и прочностью нити (а), а также прочностью стренги (б) (rkg — число кручений/дюйм).

Прочностные свойства стеклопластиков зависят от большого числа факторов физико-механических свойств армирующего материала и связующего, их соотношения в композите, ориентации арматуры, технологических параметров формования и т.д. На анизотропию прочности наибольшее влияние оказывает ориентация арматуры и ее концентрация в композите. [c.120]

Пути создания высокопрочных стеклопластиков мало изучены и в попытках получения таких материалов преобладают эмпирические методы, которые не могут быстро дать необходимый результат, связаны с большими материальными затратами, а также не позволяют оценить, достигнут ли максимальный теоретически возможный уровень показателей. Это приводит к тому, что высокая прочность современных армирующих волокон реализуется в композите далеко не полностью. [c.131]

Волокно Длина волокна, нм Содержание волокна в композите, % (об.) Прочность при изгибе, 107 Па Модуль Юнга прн изгибе, 107 Па Прочность при растяжении, 107 Па Модуль Юнга прн растяжении, 107 Па [c.317]

Недостатками конструкционных углепластиков, как уже отмечалось выше, являются относительно невысокие напряжение сдвига, предел прочности при сжатии и анизотропия свойств. Проводя соответствующую подготовку поверхности волокна, напряжение сдвига удалось повысить до приемлемых значений. Анизотропию свойств можно уменьшить за счет различной укладки волокна в композите [2, 25]. Повысить устойчивость к удару и прочность при сжатии можно при использовании гибридных композиций. [c.324]

Создание композиционных материалов или композитов — важнейшее направление в разработке новых силикатных материалов. Композитами (от латинского сотрозШо — сочетание) называются материалы, образованные в результате объемного сочетания химически разнородных компонентов с четкой границей раздела между ними. В результате этого, в композитах появляются свойства, которыми не обладает ни один из входящих в композит компонентов. Это позволяет получать материалы, сочетающие лучшие свойства составляющих их фаз прочность, пластичность, износостойкость, малая плотность и т.п. [c.327]

Ответ. Поры хитиновых панцирей ракообразных заполнены СаСОз, что превращает их в прочный природный композит. У летающих и других насекомых поры заполнены насекомым воском , придающим им как прочность, так и эластичность. [c.330]

Содержание углеродного волокна в композите определяет его прочность. Чем выше объемное содержание высокопрочного волокна, тем больше прочность композита. Однако эта зависимость не подчиняется правилу смесей и механические свойства ниже на 20-30%. Отдельные показатели соответствуют различным коэффициентам использования волокна. Оптимальные результаты получаются при 50-55% (объем.), 60-65% (масс.), волокна. Для КМУУ с указанным составом наблюдается повышенная объемная усадка при первичной карбонизации. Она вызывает при 450-550"С образование трещин, которые располагаются перпендикулярно оси волокон. Наибольшее число трещин возникает в объемах композитов с повышенным содержанием связующего. Увеличение содержания волокна до 70-75% (масс.) снижает усадку до десятых долей процента. Это позволяет получить КМУУ с улучшенными механическими свойствами. [c.645]

Кроме того, в крупные поры сита можно помещать полимерные цепочки с заранее заданными свойствами. Химики из Парижского университета ввели в р бавленный раствор таких трубок полимер, получили композит, а затем нарезали его алмазным ножом на тонкие ломтики (толщиной от 50 нм до 1 мкм). И увидели, что при такой операции трубочки не ломаются, а укладываются параллельно в пачки. Учитывая, что углеродные коаксиальные нанотрубки могут соединяться боковыми поверхностями, то половица связей между ними должна быть такой же как в алмазе, а половина - как в фафите. Геомефическое расположение связей дает очень гибкое, но чрезаычайно прочное соединение. Разрушить его не просто - ковалентные связи обеспечивают прочность материала всего на треть меньше, чем у алмаза. Это прекрасный материал для покрытий, работающих в условиях трения. [c.102]

Если в композите реализуются первые два типа связи, то такой материал, как правило, структурно стабилен, и длительное пребывание при высоких температурах не приводит к существенному изменению его свойств. Если же компоненты композита взаилюдействуют между собой по третьему типу, то эксплуатация композита при повыщенных температурах вызывает существенные структурные изменения в нем, появление новых фаз, изменение свойств (охрупчивание, снижение прочности, изменение электро- и теплопроводности, коррозионной стойкости и др.). Поэтому важно уметь управлять межфазным взаимодействием в композитах и тем самьти воздействовать на их структурную стабильность. [c.73]

В зависимости от типа связи и прочности границы разрушение композита может происходить по-разному. Если распространяющаяся в композите трещина пересекает волокна, то вязкость разрушения увеличивается тем больше, че.м больше волокна отслаиваются от матрицы. В этом случае ДJTЯ повышения вязкости разрушения предпочтительной является слабая связь на границе раздела волокно - матрица. При распространении трещины параллельно волокнам предпочтительнее прочная связь на границе волокно - матрица, что позволяет предотвратить разрушение по поверхности раздела. [c.75]

Рассмофенные выше фор.мулы для определения прочности композита справедливы, когда армирующие волокна непрерывны. Если же композит армирован короткими дискретными волокнами, то нужно учитывать так называемый концевой эффект , связанный с концентрацией напряжений. Для однонаправленных дискретных волокон, напряжение на каждом волокне вдоль его длины неравномерно, оно возрастает от конца к середине. Поэтому прочность при растяжении таких материалов зависит от относительной величины - средней длины волокна [c.86]

Возможны и противоположные случаи, когда прочность однонаправленного армированного композита оказывается выше, чем определяемая уравнением (7.26), Например, если пластичная матрица армирована пластичными волокнами, то при растяжении композита связь между волокнами и матрицей затрудняет образование шейки на волокнах, В резу,тьтате волокна в композите деформируются более равномерно и увеличивается условный предел прочности волокон и композита в цело.м. [c.88]

Керамическая матрица придает композит - высокую теплостойкость. Боросиликатное стекло, армированное волокнами из карбида кремния сохраняет прочность при 1000°С. Такие матрицы, как карбид кремния, нитрид кремния, оксид алюминия и, [ ллит (сложное соединение алюминия, кремния и кислорода), обеспечивают композитам работоспособность при еще более высоких температурах (1700°С), Между кристаллическими зернами, из которых в основном состоят керамические материалы, имеются стеклообразные области, которые при высоких температурах размягчаются и начинают действовать как элементы, останавливающие рост трещин. [c.157]

КК 4 с волокнами карбида кремния. При практически равной прочности эти ККМ имеют преимущества перед аналогичными материалами с углеродными волокнами - повышенную стойкость к окислению при высоких температурах и значительно меньшую анизотропию коэффициента термического расширения. В качестве матрицы используют порошки боросиликатного, алюмосиликатного, литиевосиликатного стекла или смеси стекол. Волокна карбида кремния применяют в виде моноволокна или непрерывной пряжи со средним диаметром отдельных волокон 10 - 12 мкм ККМ, армированные моноволокном, по-лу чают горячим прессованием слоев из лент волокна и стеклянного порошка в среде аргона при температуре 1423К и давлении 6,9МПа. Керамический композит Si-Si , получаемый путем пропитки углеродного волокна (в состоянии свободной насыпки или в виде войлока) расплавом кремния, может содержать карбидную фазу в пределах 25 - 90%. Механические характеристики ККМ увеличиваются с ростом содержания Si . ККМ с волокнами углерода и карбида кремния обладают повышенной вязкостью разрушения, высокой удельной прочностью и жесткостью, малым коэффициентом теплового расширения. [c.159]

В качестве полимерных термопластичных связующих в настоящее время применяется широкий набор полимеров поли-олефины 64], полистирол, полиамиды [65—72], полиацетали [66], поликарбонаты [65, 73], политетрафторэтилен [70, 74], по-лисульфон [75—77] и др. [78]. Основным преимуществом применения термопластичной матрицы для получения композитов является использование более простых способов переработки — инжекционного литья и экструзии. Эти методы отличаются большей скоростью формования, лучшими возможностями для реализации конструкции, меньшими отходами и, как правило, более дешевыми исходными материалами. Основными недостатками углепластиков с термопластичной матрицей являются больший крин, относительно меньший коэффициент реализации модуля и прочности углеродных волокон в композите, а также пониженные термо- и химостойкость. [c.167]

Применение непрерывных волокон в качестве наполнителя позволяет использовать высокую прочность волокна и регулировать его ориентацию в матрице. Имеются три возможности введения непрерывных волокон в композит однонаправленная укладка слоев и лент, биспиральная намотка, обеспечивающая соединение соседних слоев, и многомерные ткани [186]. Основной проблемой в 1-м случае является тенденция к расслоению или послойному раздиру под действием повышенных температур и сдвиговых нагрузок. Соединение слоев, препятствующее их расслоению, достигается, в частности, использованием сетки, которая получается при винтовой намотке или ворсованием ткани [195]. [c.191]

Высокой прочностью (до 83 кГ/мм ) обладает композит, полученный на основе волокна Торнел 75 с обработанной поверхностью и карбонизованного фенольного связующего марки С-1008 [205, 206]. Однако, вследствие недостаточной прочности при межслоевом сдвиге и наличия пор вдоль волокна, трансвер-сальная прочность такого композита чрезвычайно мала (0,47 кг/мм ). В работе [219] описан углерод-углеродный композит с прочностью до 119 кГ/мм при модуле упругости 14— 16 т/мм . [c.196]

Данные об изменении прочности при изгибе (в %) компози-в течение 2000 ч в различных агрессивных средах приведены ниже ционных материалов на основе полифенилена после их выдержки [c.160]

Композит 11 редел прочности на растяжение, КС см- Предел прочноетп на сжатие. кг. с.м- [c.753]

Экспериментально выявлено снижение предела прочности пр растяжении и относительного удлинения при разрыве компози ционных материалов при воздействии тепла и ультрафиолетово го облучения. Большей стойкостью к тепловому воздействш обладают композиции, пластифицированные парафином, а ультрафиолетовому облучению - пластифицированные рубраксом [c.162]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология