Композитних матеріалів.

Останнім часом велика увага приділяється створенню композитних матеріалів

( КМ ), що являють собою комбінацію із двох або більше компонентів і по

своїм властивостям перевершують властивості кожного компонента.

До числа КМ відносять полімери, метали, кераміку, і вуглець, армовані на-повнювачами у вигляді волокон, дрібнодисперсних часток.

(забезпечують меньшу жорсткість,

надійність, конструкції витриму-

ють меньші температурі, експлуа-

тац.

(довгі волокна) ( короткі волокна) (з порошком )

Найбільш поширені у виробництві металоконструкції ( волокнисті) металеві композиційні матеріали ( МКМ ). (На металевій основі )

Такі матеріали являють собою металеву матрицю, в якій в декілька рядів

розташовані армуючи волокна, об'ємна частка яких може досягати 50 - 60%.

Матриця забезпечує суцільність матеріалу і рівномірний розподіл навантажен-ня армуючи елементів. Армуючий наповнювач більш міцний, ніж матриця, ма-

теріал, який розташовують так, щоб основне навантаження на виріб співпадало

з напрямом його найбільшої міцності.

Матриці виготовляють переважно з легких сплавів Al ( АД1, АМг6, АД33,

АЛ2, АЛ9 ), магнію ( МА1, МА2, МА12 ), а також сплавів титану (ВТ1-0, ВТ6с,

ВТ22 ), нікелю ( ХН78Т, ХН60ВТ, ЖС6К ), сплавів Сu, Со, Zr, U, Сr, Nb…

Армуючі волокна (високоміцні ) :

- волокна ( мала теплопровідність, близька до Ме і відносно деше-ві)- Ǿ 2…10мм, Тпл. = 3873⁰К

- волокна одержують газовим напиленням на дріт із W, С, SіС.

(із газ – суміш H₂ і BСl₃ на нагрітий до 1100⁰ - 1200⁰С Wдріт,

або С - волокно)

В

Ø 150мм O W ( ) - 5…10мм

SіС - волокна ( Ø 100 - 200 мкм ) - осадження на W дріт або С – волокна

із газової суміші ССl₃ і СН₄ при 1300⁰С ..

Металеві волокна із Bе, W, Мо, Ті, сталі

Ø = 0,13; 0,25; 0,5мм

Сталевий дріт ( 18Х 15 Н 5 А М 3 ) - Ø 0,15 ; 0,3 мм

Компоненти в КМ повинні мати фізико - хімічну і термомеханічну сумісність між собою.

Сучасні КМ

1. (Системи Аl - В, Мg - В )

ВКА - 1 – матриця АД1 , волокна B (об'ємна частка 45…50% )

ВКА - 2 – матриця АД33 , волокна B

ВКМ - 1 – матриця МА2-1 , волокна B (об'ємна частка 45…50% )

γВ = 2,3 г/см³

2. Вуглеалюмінієві УА, ВКУ - 1М

3. Алюмінієві сплави із стальним дротом

КАС - 1

КАС - 1А - з пластичним армуючим волокном.

C - волокно, алюміній мат. В - 93.

А - 5 + Д16 алюмінієвий сплав, сталевий дріт.

Матриця – АД1, АК5, В96, АВ, 1201

Дріт – ВНС -9 (нержавіюча високоміцна сталь 18Х15Н5АН3,

σв = 320 - 500 кг/мм², Ø 0,15…0,3 мм

КМ – пластичні, дешеві , технологічні ( можна використовувати прокатування, пре-сування ).

Застосування КМ дозволяє різко підвищити міцність, жорсткість, опір удар-

ним навантаженням, зменшити масу конструкцій, дає можливість регулювати в

широких діапазонах тепло- та електропровідність і інші властивості.

σАl ≤ 65…70 кг/мм²

σКМ наАl основі ≤ 150 кг/мм²

При виготовленні літака "Руслан" використано всього ~ 6,0 т КМ, але вони зберегли 15 т металу та зменшили витрати палива за період експлуатації на 20 тис т.

Вертоліт КБ ім. Камова складається із КМ - 53% по масі, загальна маса зменшилася на 25 - 30%, ресурс збільшився в 2 - 3 рази.

Літак "Вояджер" – до 100% КМ .