Композициялық материалдар. Олардың қасиеттері, құрылымы және құрамы.

Дәрістің мақсаты: Білім алушыларға композициялық материалдардың қасиеттері, құрылымы және құрамы туралы білім беру

Негізгі терминдер: Композициялық материалдардың жалпы сипаттамасы, құрылымы, қасиеттері

1.Композициялық материалдардың жалпы сипаттамасы

2.Композициялық материалдардың құрылымы

3.Композициялық материалдардың қасиеттері

Металлургиядағы, машина жасау, автомобиль құрастыру, энергетика, мұнай, электротехника, құрылыс, өнеркәсіп тарауларындағы, тұрмыс техникасындағы ғылыми-техникалық прогресс өңдеумен және - композициялық материалдардың кең қолданылуымен байланысты. Композициялық материалдарды қолдану:

-автомобиль өнеркәсібі - салмақтың төмендеуі мен моторесурстың жоғарлауы;

-энергетикада, металлургияда, мұнай өндірісінде жабдықтардың

жұмыс уақытының артуы;

-тау-кен өндірісінде жоғары түрдегі тұрақтылық пен жабдықтардың жұмыс

уақытының артуы;

-электротехникада сенімділіктің жоғарылауы мен жабдықтардың жұмыс

уақытының артуы;

-кұрылыста - конструкция салмағының төмендеуі, конструкция торабының

тасымалдауға жарамдылығы, сенімділік пен жұмыс уақытының артуы;

-тұрмыстық техникада -салмағының кемуі.

Компазициялық материалдар немесе композиттер деп құрылымы әрқайсысының ерекшелігін қолдануға мүмкіндік беретін бір бірінен қасиеттер бойынша қатты айырмашылығы бар компоненттерден тұратын көлемді гетерогенді жүйені атайды.Композициялық материалдарға асбестцемент, ағаш талшықты плиталар, цементті-жаңқалы плиталар, шыны талшықты анизотропиялық материалдарды жатқызуға болады. Сондай-ақ композициялық материалдарға бетон, темірбетон, фибробетон және т.б. жатады. Қазіргі уақытта өте берікті жеңіл материалдарға сұраныс өсуде.

Композициялық материал анықтамасы келесі талаптарды қанағаттандыру керек:

Композициялық материалды адам дайындайды.

Композиция аз дегенде екі химиялық әр текті материалдар сай және сол компоненттер арасындағы шектер анық болуы керек.

Композициялық компоненттер өзінің көлемдік қатынасымен туындайды.

Композиция тек қана өзіне тән ерекшелік қасиетке ие болу керек, өзінің құрамындағы компонент бөлек күйде сол қасиетке ие болмауы керек;

Компоненттердің формасы мен құрамы алдын ала бекітілген;

Материалдардың берілген қасиеттерін қамтамасыз етуге қабілетті көлемде компоненттердің бар болуы;

Қасиеті бойынша компонеттерінің маңызды ерекшеліктері бар;

Рылымы

Композициялық материалдардың белгілі бір құрылымы болады және табиғаттан гетерогенді болып табылады. Структуралық белгілері бойынша композициялық материалдарды екі топқа бөлу олардың принциптік ерекшеліктерін көрсетуге мүмкікдік береді.

1)Талшықты және қабаттық композициялық материалдарда негізгі элемент болып табылатын талшықтар: темір сымдар, фольгалар болып табылады.

2) Дисперсті-нығайтылған композициялық материалдарда керісінше, негізгі элементі болып, матрица көптеген ультра-бөлшектің, түгелімен ерімейтін бөлшектер мен бір негізді дислокцияның көмегімен балқу температурасының басталуына дейін нәтижелік тежеу басталады. Композициялық материалдардың құрылымы, компонентердің қарым-қатынасы және механикалық қасиеттері көбінде оның жасау әдісі мен режимдеріне байланысты. Мысалы, режим бойынша композициялық материалдарды дайындағанда, оптималды температурадан төмендеген жағына процесс параметрінің ауытқуы, ұстау уақытының қысымы және қысқартылуы, тек қана физика-химиялық компонентерінің қарама-қатынасының композициялық механизімінің бұзылуы бұл жағдайда талшықты матрицаның беріктілігімен анықталады.

Қасиеттері: Сапалы композициялық құрылыс материалдарын алу үшін компоненттердің жоғарғы шьщамдылығы мен беріктігін, оның берікті желімделуін, матрицаның иілгіштігі мен қаттылықтың ең жогарғы дәрежесіне жетуін қамтамасыз ету қажет. Бір жағынан, композиттердің сапалы көрсеткіштерінің өзара байланыстығы, екінші жағынан, өзара байланыстықтың технологиялық параметрлері мен қирау механизмінің тәуелдігін зерттеу композициялық материалдың беріктігін өсіруші факторларды анықтауға мүмкіндік береді. Композициялық материалдың беріктігін, матрицаның иілгіштігі мен қаттылығын қамтамасыз ететін көптеген әдістер бар.Атап айтсақ, қаңқалы талшықты бағытта орнықтыру арқылы, композиттің беріктік көрсеткіштерін, майысқақтығын, температураға шыдамдылығын және басқа да қасиеттерін жақсартуға болады. Мұндай жағдайда композициялық материалдардың құрамын дұрыс есептеу керек және компоненттердің тиімді арақатынасын анықтаған жөн. Композициялық материалдың қаңқалаушы қүрастырушылары, тығыздық пен беріктікті қамтамасыз ететін материалдар, майда ұнтақталған ұнтақ, микроталшық түрінде болуы мүмкін. Майда үнтақталған дисперсиялы толықтырғыштар барлық көлемге біркелкі таратылады.

Толтырғыштардың меншікті беттерінің өсуіне орай композициялық материалдың көлеміндегі толтырғыштың тиімді мөлшері де өседі.

Композиттердің беріктігі, қаттылығы, жылуға төзімділігі елеулі түрде матрицаның материалымен анықталады, яғни байланыстырғыштың түрімен айқындалады. Полимерлі, каучукты, битумды матрицалар материалдың беріктігі мен иілгіштігін қамтамасыз етеді.

Артықшылықтары мен кемшіліктері:

Композияциялық материалдардың басты артықшылығы – материал мен құрылымның бір уақытта жасалуында. Композициялық материалдарды жасау барысында қажетті барлық сипаттамалар ескеріледі, соның арқасында инженер оған дүстүрлі материалдан асып түсетін сипаттамаларды бере алады.

Басты артықшылықтары:

• Жоғарғы меншікті беріктілік (3500МПа);

• Жоғарғы қаттылық (серпімділік модулі 130...140-240ГПа);

• Жоғарғы төзімділік;

• КМ-дан өлшемдері тұрақты құрылымдар жасап шығаруға болады;

• Жеңілділік;

КМ олардың кең таралуына кедергі болатын бірнеше кемшіліктерге ие.

• Құнының жоғарылығы. Құнының жоғары болу себебі, өндіріске жоғары ғылымныңқажеттілігі, яғни қымбат құрылғы мен шикізаттың керектігі.

• Төмен екпінді тұтқырлығы – КМ-дан жасалған бұйымдардың тез бұзылғыштығын, жасырын ақаулардың пайда болу ықтималдылығының жоғарылығын түсіндіреді, олар тек бақылаудың инструменталды әдісімен анықталады.