Композитни материали: какво е това, свойства, производство и приложение

В различни отрасли се използват композитни материали. Какво е това? Това е

Композити - бъдещето?

Пластичност, здравина, широк обхват на приложение - това отличава съвременните композитни материали. Какво е това по отношение на производството? Тези материали се състоят от метален или неметален субстрат. За укрепване на материала, нишки, влакна, люспи с по-голяма якост. Сред композитни материали ние можем да различим пластмасата, която е подсилена с бор, въглерод, стъклени влакна или алуминий, подсилена със стоманени или берилиеви нишки. Ако комбинирате съдържанието на компонентите, можете да получите композити с различна сила, еластичност, устойчивост на абразиви.

Основни типове

Класификацията на композитите се основава на тяхната матрица, която може да бъде метална и неметална. Материали с метална матрица на основата на алуминий, магнезий, никел и техните сплави придобиват допълнителна якост поради влакнести материали или огнеупорни частици, които не се разтварят в основния метал.

Композити с неметална матрица в основата имат полимери, въглерод или керамика. Сред полимерните матрици най-популярни са епокси, полиамид и фенолформалдехид. Формата на състава е прикрепена към матрицата, която действа като вид свързващо вещество. За укрепване на използваните материали влакна, връзки, нишки, многослойни тъкани.

Производството на композитни материали се основава на следните технологични методи:

• импрегниране на подсилващи влакна с матричен материал;
• формоване във формата на подсилваща лента и матрица;
• студено пресоване на компоненти с допълнително синтероване;
• електрохимично покритие на влакна и допълнително пресоване;
• отлагане на матрицата чрез плазмено разпръскване и последващо редуциране.

Какъв втвърдител?

В много индустрии композитните материали са намерили приложение. Какво е това, вече казахме. Тези материали са базирани на няколко компонента, които непременно са закалени от специални влакна или кристали. Силата на композитите зависи от силата и еластичността на влакната. В зависимост от вида на усилващия агент, всички композити могат да бъдат разделени:

• върху фибростъкло;
• въглеродни влакна с въглеродни влакна;
• борово влакно;
• органични влакна.

Укрепващите материали могат да се поберат в две, три, четири и повече нишки, колкото повече от тях, толкова по-силни и по-надеждни по време на работа ще бъдат композитните материали.

Дървени композити

Отделно заслужава да се спомене дървеният материал. Произвежда се чрез комбиниране на суровини от различни видове, като дърво като основен компонент. Всеки дърво-полимерен композит се състои от три елемента:

• частици от натрошена дървесина;
• термопластичен полимер (PVC, полиетилен, полипропилен);
• комплекс от химически добавки под формата на модификатори - те са в състава на материала до 5%.

Най-популярният тип дървени композити е композитен панел. Уникалността му е във факта, че съчетава свойствата на дърво и полимери, което значително разширява обхвата на приложението му. Така че борда се различава по плътност (индексът му се влияе от основната смола и плътността на дървесните частици), добра устойчивост на огъване. Материалът е екологичен, запазва структурата, цвета и аромата на естественото дърво. Използването на композитни дъски е абсолютно безопасно. Благодарение на полимерните добавки композитната плоскост придобива висока степен на износоустойчивост и устойчивост на влага. Тя може да се използва за довършване на тераси, градински пътеки, дори ако те имат тежък товар.

Производствени характеристики

Дървените композити имат специална структура поради комбинацията от полимерна основа и дърво в тях. Сред материалите от този тип може да се спомене, плочи от дървесни влакна различна плътност, плочи от ориентирани дървени стърготини и дърво-полимерни композитни материали. Производството на композитни материали от този тип се извършва на няколко етапа:

1. Дървото е смачкано. За това се използват трошачки. След раздробяването дървесината се пресява и се разделя на фракции. Ако съдържанието на влага в суровините е над 15%, то трябва да се изсуши.
2. Дозиране и смесване на основните компоненти в определени пропорции.
3. Крайният продукт е натиснат и форматиран за получаване на презентация.

Основни характеристики

Описахме най-популярните полимерни композитни материали. Какво вече е ясно? Поради ламинираната структура е възможно да се подсилят всеки слой с успоредни непрекъснати влакна. Заслужава да се отбележи отделно характеристиките на съвременните композити, които се различават:

• висока стойност на временната граница на съпротивление и издръжливост;
• високо ниво на еластичност;
• сила, която се постига чрез подсилване на слоевете;
• Благодарение на твърдите подсилващи влакна композитните материали имат висока устойчивост на опън.

Композитите на основата на метали се отличават с висока якост и топлоустойчивост, докато са практически нееластични. Поради структурата на влакната скоростта на размножаване на пукнатините намалява, което понякога се появява в матрицата.

Полимерни материали

Полимерните композити са представени в различни варианти, което отваря големи възможности за тяхното използване в различни области - от стоматологията до производството на авиационно оборудване. Пълненето на композити на основата на полимери се извършва от различни вещества.

Най-обещаващите области на използване могат да се разглеждат като строителство, нефт и газ, производството на автомобилен и железопътен транспорт. От дела на тези отрасли се падат около 60% от обема на използване на полимерни композитни материали.

Благодарение на високата устойчивост на полимерните композити към корозия, плоската и плътна повърхност на продуктите, получени чрез формоване, повишава надеждността и дълготрайността на работата на крайния продукт.

Помислете за популярните видове полимерни материали.

Фибростъкло пластмаса

За усилване на тези композитни материали се използват стъклени влакна, образувани от разтопено неорганично стъкло. Матрицата се основава на термоактивни синтетични смоли и термопластични полимери, които се отличават с висока якост, ниска топлопроводимост, високи ел. Изолационни свойства. Първоначално те са били използвани в производството на антени костюми под формата на куполовидни структури. В съвременния свят GRP се използва широко в строителството, корабостроенето, домакинските уреди и спортни стоки и радио-електрониката.

В повечето случаи фибростъкло се произвежда на базата на разпрашване. Този метод е особено ефективен в производството на малки и средни серии, например корпуси, лодки, кабини за моторни превозни средства, железопътни вагони. Технологията на пръскане е удобна, защото не е необходимо да се изрязва стъклен материал.

Карбонова пластмаса

Свойствата на композитните материали на основата на полимери позволяват използването им в различни области. В тях, като пълнител, се използват въглеродни влакна, получени от синтетични и естествени влакна на основата на целулоза, смола. Влакната се обработва термично на няколко етапа. В сравнение с фибростъкло, въглеродните пластмаси се характеризират с по-ниска плътност и по-висок модул на еластичност с лекота и здравина на материала. Благодарение на уникалните експлоатационни свойства, CFRPs се използват в машиностроенето и ракетно инженерство, производството на медицинско оборудване, велосипеди и спортни стоки.

Boroplastiki

Това са многокомпонентни материали, базирани на борни влакна, въведени в термореактивната полимерна матрица. Самите влакна са представени от монофиламенти, снопове, които са преплетени с помощна стъклена нишка. Високата твърдост на преждата осигурява здравината и издръжливостта на материала до агресивни фактори, но боропластиците са крехки, което усложнява лечението. Боровите влакна са скъпи, така че обхватът на използването на боропластиците е ограничен главно от авиационната и космическата промишленост.

organoplastics

В тези композити като пълнители са предимно синтетични влакна - снопове, влакна, тъкани, хартия. Сред специалните свойства на тези полимери, ниска плътност, лекота в сравнение със стъкло и въглеродни пластмаси, висока якост на опън и висока устойчивост на удари и динамични натоварвания могат да бъдат отбелязани. Този композитен материал се използва широко в области като машиностроене, корабостроене, автомобилна промишленост, производство на космическа технология, химическо инженерство.

Каква е ефективността?

Композитните материали, дължащи се на уникалния състав, могат да се използват в различни области:

• В авиацията при производството на части от въздухоплавателни средства и двигатели;
• космическа технология за производство на силови структури за апарати, които се подлагат на отопление;
• автомобилната индустрия да създава леки корпуси, рамки, панели, брони;
• минната промишленост в производството на сондажни инструменти;
• гражданско строителство за създаване на мостове, елементи от сглобяеми конструкции на високи конструкции.

Използването на композитни материали позволява увеличаване на мощността на двигателите, електроцентралите, като същевременно се намалява масата на машините и оборудването.

Какви перспективи?

Според представители на руската индустрия композитният материал се отнася до материалите от новото поколение. Предвижда се до 2020 г. обемите на вътрешното производство на комбинирания отрасъл да нараснат. Вече се изпълняват пилотни проекти, насочени към разработването на съставни материали от ново поколение в страната.

Използването на композитни материали е препоръчително в различни области, но е най-ефективно в областта на високотехнологичните производства. Например, днес не се създава въздухоплавателно средство без използване на композитни материали, а някои от тях използват около 60% полимерни композити.

Поради възможността за комбиниране на различни усилващи елементи и матричен състав може да бъде получен с определен набор от характеристики. И това, на свой ред, дава възможност да се прилагат тези материали в различни области.