рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Раздел Образование
/
Волокнистые композиционные материалы

Реферат Курсовая Конспект

Выберите учебное заведение

Волокнистые композиционные материалы

Волокнистые композиционные материалы - раздел Образование, И.З. ШАРИПОВ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ ...

Волокнистые композиционные материалы представляют собой относительно мягкую матрицу, которая связывает прочные волокна (Рис.59.). Основную механическую нагрузку несут волокна, а матрица равномерно распределяет её. Упрочняющие (или армирующие) волокна могут быть диаметром d = 10 нм – 100 мкм , как длинные, так и короткие. Если отношение длины волокна к диаметру (l/d) = 10 – 1000, то такие волокна называются дискретными. Если (l/d) > 1000 , то такие волокна называют непрерывными. В процентном содержании волокна могут составлять 20–80% массы материала.

В зависимости от способа укладки волокон различают структуры композиционных материалы:

1. Однонаправленные – волокна укладываются вдоль одного направления.

2. Сотканные – волокна уложены перекрестно в двух направлениях, как в ткани..

3. Объемные –пространственная укладка волокон. Волокна сшиваются в объёмную структуру в трёх и более направлениях.

Сотканные и слоистые материалы анизотропны, прочность вдоль слоев волокон заметно больше, чем в поперечном направлении. Наибольшей прочностью обладают материалы с объемной структурой. Они почти изотропные, т.е. в разных направлениях свойства одинаковы.

В качестве армирующих волокон используются сверхпрочные борные волокна, углеродные, карбидные, нитридные, оксидные и т.д. Из металлических материалов для армирования применяют проволоку из вольфрама, молибдена, углеродистой стали.

В качестве матрицы используются как металлы, так и не металлы, органические и не органические соединения – все подряд. При этом материалы выбираются таким образом, чтобы комбинировать и получить определенные сочетания положительных свойств матрицы и армирующих соединений.

Рассмотрим примеры волокнистых КМ композиционных материалов.

· Бор – алюминий

Алюминиевая матрица . Алюминий мягкий материал. Борные волокна – это прочный материал, но хрупкий. В сочетании эти два материала дают вязкий и прочный композиционный материал. С пределом прочности σ_в = 1300 МПа. Т.е. по прочности как легированная сталь, по весу как алюминий.

· Алюминий – сталь

Алюминиевая матрица. Стальные волокна. Обладает пределом прочности σ_в = 1600 МПа. Т.е. прочность ещё выше, но значительно легче стали.

· Никель-вольфрам

Никель – матрица, вольфрамовая нить – армирующий материал. Это жаростойкий материал. Имеет прочность σ_в = 700 МПа. Высокая прочность при высоких температурах.

· Углепласт

Углеродные волокна , которые пропитываются связующим – полимерной смолой.

После полимеризации смолы получается сверхпрочный материал углепласт σ_в = 1000 МПа. При этом он чрезвычайно легкий ρ = 1500 кг/см³, легче алюминия, сохраняет прочность при кратковременном нагреве до температуры 2200 ºС .

· Борноволокнистые материалы

Для армирования используют борные волокна. Такой КМ обладают еще большей прочностью σ_в = 1300 МПа, легкий ρ = 2000 кг/см³, выдерживает длительный нагрев до температуры t_раб = 300 ºС.

Композиционные материалы благодаря своим уникальным свойствам все более широко используется в самых разнообразных областях. Это современные перспективные материалы, которые востребованы в первую очередь авиационной, автомобильной , ракетной технике. Их стоимость снижается и потому они все шире и чаще используются для изготовления легких конструкций и деталей в строительстве, машиностроении, бытовой техники и т.д..

· Контрольные вопросы

1. Какие материалы называют композиционными?

2. Строение дисперсноупрочнёных композиционных материалов.

3. Принципы упрочнения волокнистых материалов.

4. Способы укладки волокон.

5. Преимущества композиционных материалов?

6. Приведите примеры композиционных материалов.

Список литературы

Шарипов И.З. Физика металлов:учебное пособие для студентов вузов–Уфимский гос.авиац.техн. ун-т, Уфа, 2005 – 89 с.
Материаловедение. Технология конструкционных материалов:учебное пособие для студентов вузов под ред. Чередниченко. – 2-е изд. , перераб. – М.: Омега-Л, 2006. – 752 с.
Колесов С. Н., Колесов И. С. Материаловедение и технология конструкционных материалов : учебник для студентов вузов– Изд. 2-е, перераб. и доп. — М.: Высшая школа, 2007 .— 536 с.
Материаловедение:Учебник для высших технических учебных заведений. Б. Н. Арзамасов, И. И. Сидорин, Г. Ф. Косолапов и др.; Под общ. ред. Б. Н. Арзамасова.— 7-е, стереотип..-М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2005. – 648 с.
Материаловедение и технология металлов. Под ред. Фетисова Г.П. – М.: Высшая школа, 2001. – 638 с.
Белоус М.В. Физика металлов:Учебное пособие для студентов вузов. – Киев: Вища школа,1986.-343с.:ил.;22см.
Ермаков С.С. Физика металлов и дефекты кристаллического строения:Учебное пособие для студентов вузов. – Ленингр. политехн. ин-т им. М.И.Калинина.-Л.:Изд-во ЛГУ,1989.-271с.:ил.;22см.
Епифанов Г. И. Физика твердого тела. Учеб. пособие для втузов. Изд. 2-е, перераб. и доп. М., «Высш. школа», 1977. 288 с. с ил.
Новиков И.И. Дефекты кристаллического строения металлов.Учеб.пособие для вузов / 3-е изд., перераб. и доп.-М.:Металлургия, 1983 . – 232 с.
Курс материаловедения в вопросах и ответах: учебное пособие для студентов высших учебных заведений / С. И. Богодухов, В. Ф. Гребенюк, А. В. Синюхин. -Изд. 2-е, испр. и доп..-М.: Машиностроение, 2005. – 288 с.
Ржевская С. В. Материаловедение: учебник для вузов / -Изд. 4-е, перераб и доп..-М.: Логос, 2004. – 424 с.
Лахтин Ю. М., Леонтьева В. П. Материаловедение:Учебник для высших технических учебных заведений. —3-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1990. – 528 с.
Журавлева Л. В. Электроматериаловедение:учебник /-2-е изд., стереотип..-М.: Academia, 2004. – 312 с.
Технология конструкционных материалов. Под ред. Дальского А.М. М.: Машиностроение, 1993. – 448 с.
Коровский Ш. Я. Авиационное электрорадиоматериаловедение., М.:«Машиностроение», 1972 – 356 c.
Пасынков В. В., Сорокин В. С. Материалы электроннойтехники: Учебник для студ. вузов. 3-е изд. — СПб.: Издательство «Лань», 2001. — 368 с.
Гусев В. Г., Гусев Ю. М. Электроника: Учеб. пособие.— 2-е изд., перераб. и доп.— М.: Высш. школа. 1991.— 622 с.
Лачин В. И., Савёлов Н. С. Электроника: Учеб. пособие. - Ростов н/Д: изд-во «Феникс», 2000. — 448 с.
Тареев В.М. Электрорадиоматериаловедение. -М.: Машиностроение, 1986- 384 с.
Электротехнические и конструкционные материалы. Под.ред.. Филикова В.А – М.: Мастерство: Высшая школа, 2000.– 280 c.
Калинин Н.Н., Скибинский Г.Л., Новиков П.П. Электрорадиоматериалы. –М.:Высшая школа, 1981. –294 с.

Учебное издание

ШАРИПОВ Ильгиз Зуфарович

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

Редактор З.Г. Кашаева

Подписано в печать 18.04.2008. Формат 60´84 1/16.

Усл. печ. л. 4,7. Усл. кр.-отт. 4,7. Уч.-изд. л. 4,6. Гарнитура Times New Roman. Тираж 100 экз. Заказ №

ГОУ ВПО Уфимский государственный авиационный технический университет

Редакционно - издательский комплекс УГАТУ

450000. Уфа-центр, ул. К. Маркса, 12

Развернуть

Открыть в широком формате

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

И.З. ШАРИПОВ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

Государственное образовательное учреждение высшего... профессионального образования... Уфимский государственный авиационный технический университет...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Волокнистые композиционные материалы

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
Рекомендовано редакционно-издательским советом УГАТУ в качестве учебного пособия для студентов вечерней и заочной формы обучения

I. НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
К неметаллическим материалам относятся разнообразные по природе и строению материалы – органические и неорганические, полимерные и мономерные, кристаллические и аморфные. Например, графит, стекло,

Основные процессы в диэлектриках в электрическом поле
При помещении диэлектрика в электрическое поле в нем происходят четыре основных процесса: 1. электропроводность, 2. поляризация, 3. диэлектрические потери

ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ДИЭЛЕКТРИКОВ
Абсолютно чистый диэлектрик с идеальной структурой был бы идеальным изолятором, т.е. совсем не проводил бы электрический ток. В реальных же диэлектриках всегда содержатся примеси, их структура имее

ПОЛЯРИЗАЦИЯ ДИЭЛЕКТРИКОВ
Диэлектрики практически не содержат свободных зарядов, однако любое вещество состоит из электрически заряженных частиц, которые находятся в связанном состоянии. П

Электронная поляризация
Электронная поляризация возникает в неполярных диэлектриках, в которых молекулы не обладают собственным дипольным моментом. В этом случае атом или молекула (например, атом водорода) представляет со

Ионная поляризации
Данный вид поляризации происходит в случае, когда вещество образуют ионы. Рассмотрим, например, ионный кристалл NaCl. Кристаллическая решетка его представляет собой пространственную кубическую реше

Дипольная поляризация
Дипольная поляризация возникает в полярных диэлектриках, молекулы которых являются диполями. В этом случае при отсутствии внешнего электрического поля дипольные моменты молекул ориентированы хаотич

Спонтанная поляризация
Спонтанная поляризация происходит в материалах, называемых сегнетоэлектриками. Первоначально такой механизм поляризации был обнаружен у сегнетовой соли, из-за чего весь класс матер

Активные диэлектрики
Активными диэлектриками называют материалы с особыми электрическими свойствами – с большой величиной диэлектрической проницаемости, сильной зависимостью от внешних воздействий и т.д. К ним относятс

Диэлектрические потери
Диэлектрические потери это процесс выделения тепловой энергии в диэлектрике под действием внешнего электрического поля. Потери связаны с двумя рассмотренными процессами в диэлектрике: электропровод

Зависимость тангенса угла потерь от температуры
Общие потери диэлектрика складываются из потерь на электропроводность и потерь на поляризацию. При нагревании меняются все свойства диэлектрика, в том числе и электропроводность и п

Зависимость тангенса угла потерь от частоты
Для неполярных При воздействии электрического поля свободные носители зарядов разго

Пробой диэлектриков
Пробой диэлектрика – это потеря материалом диэлектрических свойств, то есть при больших напряженностях электрического поля, температурах и других внешних воздействиях диэлектрик может про

Электрический пробой
Почему же при больших напряженностях электрического поля диэлектрик начинает проводить электрический ток, что происходит в материале? В исходном состоянии диэлектрик не проводит электричес

Электротепловой пробой
Материал, помещенный в электрическое поле, нагревается из-за диэлектрических потерь, т.е. выделения тепла. Нагретое тело отдает тепло окружающей среде, и чем больше нагревается – тем больше отдаетс

Электрохимический пробой
В диэлектрике под действием электрического поля происходят различные химические процессы, что с течением времени приводит к изменению химического состава диэлектрика: в нем появляются продукты разл

Собственные полупроводники
Химически чистые полупроводники называются собственными полупроводниками. К ним относится ряд чистых химических элементов: германий, кремний, селен, теллур и др., и многие химические соединения: а

Примесные полупроводники
Полупроводники любой степени чистоты всегда содержат примеси. Примеснные атомы имеют свои собственные энергетические уровни, которые могут располагаться как в разрешенной, так и в запрещенной зонах

Применение полупроводников
Полупроводники обладают разнообразными и необычными свойствами, которые определяют их широкое применение. При контакте полупроводников p-типа и n-типа образуются p-n переход

II. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ
2.1. Диаграмма растяжения Мы изучили разные материалы с точки зрения их электрических свойств – полупроводники, диэлектрики, проводники. Для применения не

III. Влияние нагрева на структуру и свойства металлов
3.1. Процессы, происходящие при нагреве деформированного металла При деформации металла большая часть затрачиваемой работы (~95%) идет на

Рекристаллизация
При нагреве деформированного металла до более высоких температур (>0,4 Тпл) начинается рекристаллизация (рис.43.). Образуются совершенно новые зерна, с неискаженной решеткой, отделенн

Цементация
Цементацией называется процесс насыщения поверхностного слоя стальных изделий углеродом С.

Азотирование
Азотированием называется процесс насыщения поверхности металла азотом N. Для создания активной среды используют газ аммиак (NH3), который под действием высокой температуры диссоциирует,

Нитроцементация
Нитроцементация – процесс одновременного насыщения поверхности металла азотом N и углеродом С. Средой является газовая смесь метана и амммиака. Условия протекания процесса: t = 84

Цианирование
Обработка металла в жидкой среде расплавленных цианистых солей натрия NaCN. Условия протекания процесса: t = 820 - 920 ˚C τ = 0,5– 1 ч ∆ = 0,15 -

Диффузионная металлизация
Диффузионная металлизация – процесс насыщения поверхности деталей различными металлами. Диффузия металлов идет значительно медленнее, чем азота или углерода, поэтому образующиеся слои в десятки раз

IV. КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
4.1. Общие требования, предъявляемые к конструкционным материалам Конструкционными называют материалы, предназначенные для изготовления д

Критерии оценки конструкционной прочности материалов
Конструкционная прочность - комплексная характеристика, включающая сочетание критериев прочности, надежности и долговечности. Критерии прочности материала выбирают

Медные сплавы
Медь – металл желтого цвета, высокотехнологичный, хорошо сваривается, паяется, обрабатывается давлением, обладает отличной пластичностью, характеризуется высокими теплопроводностью и электропровод

Алюминиевые сплавы
Алюминий –очень легкий серебристо-белый металл, его плотность 2.7 г/см3 , т.е. он в три раза легче меди. Алюминий обладает высокой пластичностью, хорошими теплопроводностью и электропро

Магний и его сплавы
Магний – сверхлегкий металл, легче алюминия, плотность 1,74 г/см3 , температура плавления 651 оС. Химически чрезвычайно активен, при нагреве на воздухе воспламеняется и горит

Титан и его сплавы
Титан – тугоплавкий металл серого цвета, температурой плавления t = 1665 оС, с высокой прочностью sв = 250 МПа и пластичностью d = 70% . При этом плотность его небольшая r = 4

Химический состав
В качестве конструкционных материалов широко применяются органические полимеры. Органические полимеры – это вещества, молекулы которых состоят из длинной углеродной цепи к которой присоединены атом

Строение полимеров
Полимеры – вещества, молекулы которых состоят из очень длинных цепочек атомов, называемых макромолекулами. Они состоят из многократно повторяющихся одинаковых звеньев – мономеров. М

Свойства полимеров
Рассмотрим общие свойства некоторых распространенных полимерных материалов (Табл.11.). · Термопласты Полиэтилен – продукт полимеризации этилена,

Полимеры с наполнителями
Полимеры с наполнителями являются композиционными материалами, которые подробнее мы рассмотрим в следующих разделах. Здесь же приведем свойства некоторых из них. Гетинакс

Эффективность применения полимеров
Современные полимерные материалы все шире применяются в технике из-за их высоких свойств и технологичности. Так например, для изготовления детали из металла требуется сделать отливку, отрезать, обт

Ситаллы
Ситаллы получают на основе неорганических стекол путем их полной или частичной кристаллизации с помощью добавок катализаторов. В результате доля кристаллической фазы составляет 30–90%, размеры крис

Керамика
Керамика — неорганический материал, получаемый путем обжига при высокой температуре 1200—2500°С. Первоначально керамикой называли обожженную глину, «керамикос» по гречески глиняный. Сейчас этот тер