Эти сплавы имеют высокие механические свойства: sв=100…110 кг/мм2, d = 10…15 %, которые можно улучшить термической обработкой и наклепом. Титановые сплавы обладают высокой коррозионной стойкостью в агрессивных средах и жаропрочностью. Например, сплав ВТЗ, содержащий 3 % хрома и 5 % алюминия, обладает жаропрочностью до 400…500 °С. Высокая прочность сплавов в сочетании с коррозийной стойкостью, жаропрочностью и легкостью делаетих ценным материалом для конструкций космического аппарата и СБ.
Композиционные материалы КМ (от латинского compositio) - это материалы, образованные объемным сочетанием химически разнообразных компонентов с четкой границей раздела между ними и характеризующиеся свойствами, которыми не обладает ни один из компонентов в отдельности.
Обычно КМ состоят из основы (матрицы), служащей связующим материалом, и наполнителя (арматуры). Наполнителем являются включения различных компонентов в виде порошков, волокон, нитей, нитевидных кристаллов, тонкой проволоки, стружки и т.п.
По типу арматуры КМ могут быть разделены на две группы:
- дисперсно-упрочненные,
- волокнистые.
Дисперсно-упрочненные композиты представляют собой материалы, в матрице которых равномерно распределены мелкодисперсные частицы и основную нагрузку воспринимает матрица. Эти материалы имеют одинаковые свойства по всем направлениям.
В волокнистых КМ при нагружении основную роль играет арматура. При создании этих композитов в качестве арматуры применяют высокопрочные стеклянные, углеродные, борные, органические волокна и некоторые другие материалы. Причем объемная доля арматуры в волокнистых КМ составляет 60...70%. Наиболее пригодными для космических конструкций считаются четыре класса волокон: стеклянные, борные, углеродные и органические.
По типу волокон КМ делятся на полимерные (ПКМ), металлические (МКМ), керамические (ККМ).
По сравнению с существующими конструкционными материалами КМ обладают рядом преимуществ, среди которых можно выделить:
- сравнительно низкую плотность;
- высокие удельную прочность и удельную жесткость, количественные средние значения которых приведены в табл. 6.1, из которой видно, что углепластики, боропластики и органопластики по удельным характеристикам превосходят широко применяемые сплав Д16Т и сталь 30ХГСА;
- высокие химическую и коррозионную стойкость полимерных КМ;
- технологичность переработки КМ в изделия;
- высокие усталостные характеристики волокнистых КМ (на рис. 6.10 изображены типичные кривые долговечности КМ и металлов);
- резкое сокращение количества деталей конструкций агрегатов КЛА;
- специальные свойства (радиопрозрачность, диэлектрическая проницаемость, теплопроводность и др.);
- возможность управления силовыми потоками в конструкциях за счет соответствующего направления армирования.
К недостаткам КМ относятся:
- высокая стоимость большинства КМ по сравнению с металлическими сплавами;
- анизотропия физико-механических свойств;
- низкая межслоевая прочность на сдвиг в плоскостях, параллельных арматуре, большинства полимерных КМ;
- низкая прочность полимерных КМ на сжатие, затрудняющая соединения деталей крепежными элементами;
- отсутствие зоны текучести, хрупкий характер разрушения, низкая ударная вязкость (на рис. 6.11 приведены типичные диаграммы растяжения металлов и углепластиков);
- нелинейный характер физического закона для полимерных КМ при растяжении под углом к направлению армирования (см. рис.14);
- невозможность формоизменения заготовок из КМ на термореактивной матрице (штамповка, обтяжки);
- необходимость принятия специальных мер по охране труда при переработке КМ в изделия.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.