ОПРЕДЕЛЕНИЕ Композиционные материалы – искусственно созданные материалы, которые состоят из двух или более компонентов, различающихся по составу и разделенных выраженной границей, и которые имеют новые свойства, запроектированные заранее. Компоненты композиционного материала различны по геометрическому признаку. Компонент, непрерывный во всем объеме композиционного материала, называется матрицей. Компонент прерывистый, разделенный в объеме композиционного материала, называется арматурой. Обычная клееная фанера является широко распространённым композиционным материалом КЛАССИФИКАЦИЯ КОМПОЗИТОВ По геометрии наполнителя композиционные материалы подразделяются на три группы: - с нуль-мерными наполнителями, размеры которых трех измерениях имеют один и тот же порядок; - с одномерными наполнителями, один из размеров которых значительно превышает два других; -с двухмерными наполнителями, два размера которых значительно превышают третий. По схеме расположения наполнителей выделяют три группы композиционных материалов: - с одноосным (линейным) расположением наполнителя в виде волокон, нитей, нитевидных кристаллов в матрице параллельно друг другу; - с двухосным (плоскостным) расположением армирующего наполнителя, матов из нитевидных кристаллов, фольги в матрице в параллельных плоскостях; - с трехосным (объемным) расположением армирующего наполнителя и отсутствием преимущественного направления в его расположении. Схемы армирования композиционных материалов: I - однонаправленная; II - двухнаправленная; III - трехнаправленная; IV - четырехнаправленная. Укладка волокон: 1 - прямоугольная, 2 - гексагональная, 3 - косоугольная, 4 - с искривленными волокнами, 5 - система из n нитей По природе компонентов композиционные материалы разделяются на четыре группы: - композиты с полимерной матрицей; - композиты с керамической матрицей; - композиты с металлической матрицей; - композиты оксид-оксид. ПРЕИМУЩЕСТВА КМ • Главное преимущество КМ в том, что материал и конструкция создается одновременно. • Исключением являются препреги, которые являются полуфабрикатом для изготовления конструкций. Разные классы композитов могут обладать одним или несколькими преимуществами. Некоторых преимуществ невозможно добиться одновременно. - высокая удельная прочность (прочность 3500 МПа) - высокая жёсткость (модуль упругости 130…140 — 240 ГПа) - высокая износостойкость - высокая усталостная прочность - из КМ возможно изготовить размеростабильные конструкции - легкость НЕДОСТАТКИ КМ • • • • • • • Высокая стоимость Анизотропия свойств Низкая ударная вязкость Высокий удельный объём Гигроскопичность Токсичность Низкая эксплуатационная технологичность ТОВАРЫ ШИРОКОГО ПОТРЕБЛЕНИЯ • Железобетон — один из старейших и простейших композиционных материалов • Удилища для рыбной ловли из стеклопластика и углепластика • Лодки из стеклопластика • Автомобильные покрышки • Металлокомпозиты СПОРТИВНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ • Велосипеды • Оборудование для горнолыжного спорта — палки и лыжи • Хоккейные клюшки и коньки • Байдарки, каноэ и вёсла к ним • Детали кузовов гоночных автомобилей и мотоциклов • Шлемы МЕДИЦИНА • Материал для зубных пломб МАШИНОСТРОЕНИЕ • В машиностроении композиционные материалы широко применяются для создания защитных покрытий на поверхностях трения, а также для изготовления различных деталей двигателей внутреннего сгорания (поршни, шатуны). АВИАЦИЯ И КОСМОНАВТИКА • Композиционные материалы применяются для изготовления силовых конструкций летательных аппаратов, искусственных спутников, теплоизолирующих покрытий шаттлов, космических зондов. Всё чаще композиты применяются для изготовления обшивок воздушных и космических аппаратов, и наиболее нагруженных силовых элементов. ВООРУЖЕНИЕ И ВОЕННАЯ ТЕХНИКА • бронежилеты • броня для военной техники ЛИТЕРАТУРА • Кербер М. Л., Полимерные композиционные материалы. Структура. Свойства. Технологии. • Васильев В. В., Механика конструкций из композиционных материалов. • Карпинос Д. М., Композиционные материалы. Справочник.