Табл. 2.≈Некоторые свойства конструкционных материалов*
Ш
3
Конструкционные материалы
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Физ. свойства
|
Бор алюминий
|
Бор магний
|
Углеалю-
миний
|
Борпластик
|
Угле-пластик
|
Стеклопластик
|
|
|
|
ПРОЧНОСТЬ, 10г МПа ..........
|
12,0-
|
12,0-
|
q \ _
iJ t 'J
|
12.0≈
|
12.0 ≈
|
9 Я≈
£>, О ≈≈
|
|
|
|
Модуль упругости, ГПа ........
|
16,0 220-230
|
15,0 220-230
|
12,0 140-280
|
14,0 220 _ 9 М)
|
1«,0
1 |'>П≈ 1 0(1
|
4,3
' Ч≈ 10
|
|
|
|
ЕППТЧПРТК Т*/Г*\1&
|
2.60
|
2, 20
|
2,30 2,40
|
*- ^ \J ^^ 4-t-J 1/
2,00
|
1 1 г \J -*-~ L ч/М
1 Чч 1 НО
|
Л 1_Т ^^ J. 4.J
1 4й! 1 Ql
|
|
|
|
Коэф, термич, расширения, град . . . Теплопроводность, Вт/м-град .....
|
5,0-5,6 82-87
|
5, 2-5,8 66-72
|
6.8-7,6
1 ii о (/о
1 U L. ≈ J ий
|
3 , 8≈4 , 2
Г) Л. -Ч М т fi
|
1 t <> о ≈≈ i , и и
-1.75 ≈≈ 0. 1 0.48≈0.58
|
-1 t т J ^^ -1 t л'1'
4,8-6,2 0,2ii 0,36
|
|
|
|
Тепло╦мкость, кДж/кг-град ......
|
0,92-1,02
|
0, 95-1,05
|
0,84 0.9
|
и , «± о^^ и * ,i j 1,04 1,30
|
0.92 1,30
|
0,70 1,20
|
|
|
|
ч
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X
О
=г
ю
о
с О
* При содержании волокон ≈50% объ╦ма, прочность и модуль упругости ≈в направлении волокон, теплофиз. свойства ≈ при 20 °С.
волокна: борные, углеродные, карбидокремниевыс, оксидныс, органич. волокна, нитевидные монокристаллы и др. Свойства нек-рых видов волокон и армированных ими материалов приведены в табл. 1 и 2. Высокая прочность волокон объясняется их малым диаметром, т. К, вероятность того, что волокно содержит дефекты, способные вызвать хрупкое разрушение, падает с уменьшением его поперечного сечения. Нитевидные тке монокристаллы, или «усы», имеющие практически совершенную, бездефектную струк-
ftic. 1. Типы армирующих компонентов; порошковые (а), дискретные (б) и непрерывные («) волокна.
туру, обладают прочностью, близкой к теоретической. Для реализации в К. м. свойств волокон или иных дискретных компонентов, напр, порошков, служит матрица, к-рая объединяет все компоненты К. и., защищает волокна от внеш. воздействий, способствует равномерному распределению нагрузок между отд. волокнами и позволяет создавать детали требуемой формы и размеров.
К. м. различают по природе компонентов, обычно матрицы, по геометрии армирующих компонентов, по расположению компонентов (схеме армирования). По природе матричного компонента К. м. разделяют на металлические, полимерные и К. м. с матрицей из неорганич. элементов или соединений (углерод, оксиды, карбиды, бориды и т. п.). По геометрии армирующих компонентов К. м. делятся на порошковые,
в к-рых используются наполнители а виде дисперсных порошков или гранул (рис. 1, а), волокнистые?, армированные непрерывными или дискретными волокнами (рис. 1, б и в), в т. ч. нитевидными монокристаллами, и слоистые (пластинчатые). В зависимости от расположения армирующего компонента в материале К. м. могут быть изотропными или квазиизотроиными (порошковые, дисперсно-упрочн╦нные, хаотично армированные дискретными частицами игольчатой формы) и анизотропными (волокнистые или слоистые, в к-рых армирующие компоненты ориентированы в определ. направлениях). К композиционным относятся также материалы, получаемые направленной кристаллизацией сплавов эвтектич, состава. Такие К- м. более стабильны при нагреве в силу равновесных условий кристаллизации составляющих компонентов, к-рыэ являются фазами одного исходного расплава.
Методы получения К. м. Осн. фактором, определяющим выбор метода получения К. м., является технол. совместимость компонентов, т. к. возможно разупрочнение волокон в результате хим. взаимодействия с матрицей в процессе изготовления К. м., а также их механич. повреждение. Наиб, часта используются технол. процессы: жидкофазные (пропитка волокнистой или порошковой арматуры полимерной или жидкометаллич. матрицей, направленная. кристаллизация эвтектпк); твердофазные (прессование, прокатка, экструзия, штамповка, диффуз. сварка и др.); осаждение матричного компонента на волокнах из парогазовой фазы, из растворов солей, плазменное напыление или эл.-хим. методы и др.; комбинированные методы, напр, плазменное напыление с последующим уплотнением диффузионной сваркой.
Если выбор армирующего компонента определяется назначением К. м., то в выборе матричного материала руководствуются гл. обр. уровнем рабочих темп-р. В К. м., подвергающихся нагреву не выше 150≈ 200 °С, используется в основном полимерная матрица ≈ термореактивные и термопластичные смолы; полиамидные смолы выдерживают длит, нагрев до-300 °С. При более высоких темп-pax используются К. м. с металлич, матрицей: до ~400 °С ≈ с алюминиевой матрицей, до ∙^700°С ≈ с титановой, до ~1200 СС ≈ с никелевой или хромовой матрицей. Для рабочих темп-р выше 1200°С рекомендуются керамич. матрицы. Металлич. К. м. помимо высокой теплостойкости обладают рядом др. преимуществ: более высокой трансверсалыюй (в поперечном относительно волокон направлении) и сдвиговой прочностью, обусловленной более высокими прочностью, ударной вязкостью, тепло- и электропроводностью, свариваемостью и др. свойствами металлич. сплавов. Выбор компонентов высокотемпературных К. м. ограничивается и их совместимостью, т. к, при изготовлении или длит, работе в результате диффуз. процессов на границе раздела компонентов возможно образование хрупких прослоек в виде интерметалли-дов и др. соединений, резко снижающих свойства К, u.
