Komposittmaterialer: hva er det, egenskaper, produksjon og bruk

I ulike bransjer,komposittmaterialer. Hva er det Disse materialene er basert på flere komponenter, som bestemmer deres operasjonelle og teknologiske egenskaper. Grunnlaget for komposittene er en matrise basert på metall, polymer eller keramikk. Ytterligere forsterkning utføres av fyllstoffer i form av fibre, whiskers og forskjellige partikler.

Kompositter - fremtiden?

Plasticitet, styrke, bred applikasjon- Dette er hva som skiller moderne komposittmaterialer. Hva er dette med hensyn til produksjon? Disse materialene består av et metallisk eller ikke-metallisk substrat. For å styrke materialet, brukes tråder, fibre, flager med større styrke. Blant de komposittmaterialer kan skilles plast som er forsterket med bornitt, karbon, glassfiber eller aluminium forsterket med stål eller beryllium tråder. Hvis du kombinerer innholdet i komponenter, kan du få kompositter av forskjellig styrke, elastisitet, motstand mot slipemidler.

Grunntyper

Klassifiseringen av kompositter er basert på deres matrise,som kan være metallisk og ikke-metallisk. Materialer med en metallmatrise basert på aluminium, magnesium, nikkel og deres legeringer får ytterligere styrke på grunn av fibrøse materialer eller ildfaste partikler som ikke oppløses i grunnmetallet.

Kompositter med en ikke-metallisk matrise i basenHar polymerer, karbon eller keramikk. Blant de mest populære polymermatriksen epoksy, polyamid og fenol-formaldehyd. Formen av sammensetningen er festet til matrisen, som virker som en slags bindemiddel. For å styrke materialene brukes fibre, bunter, tråder, flerskiktsstoffer.

Produksjonen av komposittmaterialer er basert på følgende teknologiske metoder:

impregnering av forsterkende fibre med matriksmateriale;
støping i formen av forsterkende tape og matrise;
kaldpressing av komponenter med videre sintring;
elektrokjemisk belegg av fibre og videre pressing;
plasmaavsetning av matrisen og påfølgende komprimering.

Hva er en herder?

På mange områder av industrien har funnet søknadkomposittmaterialer. Hva det er, har vi allerede sagt. Disse er materialer basert på flere komponenter, som nødvendigvis forsterkes av spesielle fibre eller krystaller. Fibrens styrke og elastisitet er avhengig av styrken av komposittene selv. Avhengig av typen herder kan alle kompositter deles:

på glassfiber;
Karbonfiber med karbonfibre;
borovoloknity;
organovoloknity.

Styrkende materialer kan stables i to, tre, fire og flere tråder, jo mer desto sterkere og mer pålitelige i drift vil være komposittmaterialer.

Tre kompositter

Separat verdt å nevne tre kompositt. Den er oppnådd gjennom en kombinasjon av ulike typer råvarer, med tre som hovedkomponent. Hver tre-polymer kompositt består av tre elementer:

partikler av hakkede treverk;
termoplastisk polymer (PVC, polyetylen, polypropylen);
komplekse kjemiske tilsetningsstoffer i form av modifikatorer - deres sammensetning av materialet opptil 5%.

Den mest populære typen av tre kompositter erkomposittbrett. Den unike egenskapen er at den kombinerer egenskapene til både tre og polymerer, som utvider omfanget av applikasjonen betydelig. Så, styret skiller seg ut av dens tetthet (basen harpiks og tettheten av trepartikler påvirker sin indeks), god bøyebestandighet. Samtidig er materialet miljøvennlig, bevarer tekstur, farge og aroma av naturlig tre. Bruken av komposittbrett er helt trygt. På grunn av polymertilsetninger får komposittbord et høyt nivå av slitestyrke og fuktmotstand. Den kan brukes til dekorasjon av terrasser, hagesenger, selv om de har stor belastning.

Produksjonsfunksjoner

Tre kompositter har en spesiell struktur forved å kombinere polymerbunnen med tre. Blant materialene av denne typen kan man merke sponplater, fiberplater av forskjellig tetthet, flate av orienterte sjetonger og tre-polymer-kompositt. Produksjon av komposittmaterialer av denne typen utføres i flere stadier:

Tre er knust. Knusere brukes til dette. Etter knusing er treet sikret og delt inn i brøkdeler. Hvis fuktigheten til råmaterialet er over 15%, må det tørkes.
Hovedkomponentene er dosert og blandet i visse proporsjoner.
Det ferdige produktet er presset og formatert for å få presentasjonen.

Hovedfunksjoner

Vi har beskrevet den mest populære polymerenkomposittmaterialer. Hva er det nå klart? På grunn av den lagdelte strukturen er det mulig å forsterke hvert lag med parallelle kontinuerlige fibre. Det bør sies separat om egenskapene til moderne kompositter, som er forskjellige:

høy temporal motstand og utholdenhet grense;
høyt elasticitetsnivå;
styrke, som oppnås ved å forsterke lag;
På grunn av de hardforsterkende fibrene er komposittene svært motstandsdyktige mot strekkspenninger.

Metallbaserte kompositter utmerker seg høytstyrke og varmebestandighet, mens de er praktisk talt uelastiske. På grunn av fiberstrukturen minker hastigheten på sprekkutbredelse, som noen ganger forekommer i matrisen.

Polymermaterialer

Polymer kompositter presenteres i en rekkealternativer, som åpner opp gode muligheter for bruk i ulike felt, alt fra tannlegen til produksjon av luftfartsteknologi. Fylling av kompositter basert på polymerer utføres av forskjellige stoffer.

De mest lovende bruksområderkan betraktes som bygg-, olje- og gassindustrien, produksjon av vei- og jernbanetransport. Det er andelen av disse næringene som står for ca 60% av volumet av bruk av polymerkomposittmaterialer.

På grunn av sin høye polymer stabilitetKompositter til korrosjon, jevn og tett overflate av produktene, som oppnås ved støping, øker påliteligheten og holdbarheten til sluttproduktet.

Tenk på de populære typene av polymere materialer.

Glassfiberplast

For å forsterke disse komposittmaterialeneglassfiber dannet av smeltet uorganisk glass benyttes. Matrisen er basert på termoaktive syntetiske harpikser og termoplastiske polymerer, som preges av høy styrke, lav varmeledningsevne, høye elektrisk isolerende egenskaper. I utgangspunktet ble de brukt til produksjon av antenne radomes i form av kuppelformede strukturer. I den moderne verden brukes glassfiber i stor grad i byggebransjen, skipsbygging, produksjon av husholdningsutstyr og sportsartikler og radioelektronikk.

I de fleste tilfeller er glassfiber lagetpå grunnlag av sprøyting. Denne metoden er spesielt effektiv i små- og mellomstore produksjon, for eksempel båtskrog, båter, hytter til veitransport og jernbanevogner. Sprøytingsteknologien er praktisk for økonomi, siden det ikke krever sprengning av glassmaterialet.

Karbonplast

Egenskaper av komposittmaterialer basert påpolymerer gjør det mulig å bruke dem på ulike felt. De bruker karbonfibre oppnådd av syntetiske og naturlige cellulosebaserte fibre, som plasser. Fiberen behandles termisk i flere trinn. Sammenlignet med glassfiber har karbonplastene en lavere tetthet og høyere elastisitetsmodul med materialets lette og styrke. På grunn av de unike driftsegenskapene brukes karbonplast i maskinbygging og rakettproduksjon, produksjon av rom og medisinsk utstyr, sykler og sportsutstyr.

Boroplastiki

Disse er multikomponentmaterialer basert påBorfibre blir innført i en termosetterpolymermatrise. Fibrene selv er representert av monofilamenter, ledninger, som er sammenflettet med en hjelpeglasstråd. Trådens høye hardhet gir styrke og holdbarhet av materialet til aggressive faktorer, men samtidig er boroplastiske materialer sprø, noe som kompliserer behandlingen. Boriske fibre er dyre, så omfanget av boroplastisk er begrenset hovedsakelig til luftfart og romindustrien.

organoplastics

I disse komposittene som fyllstofferHovedsakelig syntetiske fibre fungerer som bunter, tråder, stoffer, papir. Blant de spesielle egenskapene til disse polymerene kan man merke seg lav tetthet, lette sammenlignet med glass og karbonfiber, høy strekkfasthet og høy motstand mot støt og dynamiske belastninger. Dette komposittmaterialet er mye brukt på områder som maskin-, skip- og bilteknikk, i produksjon av romteknologi og kjemisk prosjektering.

Hva er effektiviteten?

Komposittmaterialer på grunn av den unike sammensetningen kan brukes på forskjellige felt:

i luftfart i produksjon av flydeler og -motorer;
romteknologi for produksjon av kraftkonstruksjoner av enheter som er underlagt oppvarming;
bilindustrien for å lage lette legemer, rammer, paneler, støtfangere;
gruveindustrien i produksjon av borverktøy;
anleggsteknikk for å skape spenner av broer, elementer av prefabrikkerte strukturer på høye strukturer.

Bruken av kompositter gjør at du kan øke kraften til motorer, kraftverk, samtidig som du reduserer mengden av maskiner og utstyr.

Hva er utsiktene?

Ifølge representanter for industrienRussland, refererer komposittmaterialet til materialene i den nye generasjonen. Det er planlagt at innenlandske produksjonsvolumer innen komposittindustrien innen 2020 vil øke. Det er allerede iverksatt pilotprosjekter i landet som skal utvikle en ny generasjon komposittmaterialer.

Bruk av kompositter er tilrådelig i det mesteforskjellige områder, men det er mest effektivt i næringer knyttet til høyteknologi. For eksempel, i dag er ingen fly opprettet uten bruk av kompositter, og i noen av dem benyttes ca. 60% av polymerkomposittene.

På grunn av muligheten for å kombinere forskjelligeforsterkende elementer og matriser kan oppnås sammensetning med et bestemt sett av egenskaper. Og dette gjør det igjen mulig å bruke disse materialene på ulike felt.