Другие предметы \ Материаловедение

Композиционные материалы и их использование в качестве конструкционных элементов, страница 6

ПАСТО-

ПРИВОДНОЙ РЕМЕНЬ

ОБРАЗНАЯ

СМОЛА

ПЛЕНКА-

НОСИТЕЛЬ

ВАЛЬЦОВ

ниевой матрицами и волокнами из

двигателях развиваемые температу-

углерода или бора могут протекать

ры могут превысить температуру

интенсивные поверхностные реакции.

плавления металлической матрицы.

Поэтому часто перед введением в ме-

Для работы в таких условиях исследу-

таллическую матрицу такие волокна

ется класс композитов, матрицы ко-

покрывают определенными вещест-

торых по теплостойкости не уступа-

вами, ограничивающими возмож-

ют самим волокнам; они столь же

ность протекания этих реакций.

легки и потенциально столь же прочны и жестки — это композиты с ке-

Т Ромпозиты с металлической

рамической матрицей. Благодаря

матрицей можно использовать в

хрупкости свойства керамической

некоторых частях обшивки сверх-

матрицы отличаются от свойств дру-

звуковых самолетов, но в носовой ча-

гих матриц. В композитах с полимер-

сти, на передней кромке крыльев и в

ными и металлическими матрицами

ВОЛОКНА

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ВОЛОКОН И МАТРИЦЫ иллюстрируется картиной напряжений в образце композита, сфотографированного через скрещенные поляроиды при его растяжении. Эпоксидная матрица упрочнена пучками жестких углеродных волокон. Напряжения в деформированной матрице обнаруживаются как зоны контрастных цветов. Волокна ограничивают возможность деформации прилегающего слоя материала матрицы, что приводит к

АНОМАЛЬНЫЕ СТРУКТУРЫ, развивающиеся в полимерной матрице вокруг заключенных в ней волокон. Во многих композитах наблюдаются необычные физические и химические процессы у поверхности волокон, которые влияют на локальные свойства матрицы; фотография иллюстрирует одно из таких явлений. При охлаждении расплава этого термопластичного полимера в зонах, удаленных от волокна, происходит кристаллообразование, причем морфология образующихся кристаллов — солнцеобразные концентрации напряжения у концов волокон; в композитах, армированных короткими волокнами, трещины часто зарождаются именно здесь. Распределение цветных зон указывает на сложное взаимодействие между напряженными областями, прилегающими к волокнам. Это явление сильно усложняет математическое описание свойств композитов, армированных короткими волокнами. Фотография получена Сяонью и Куо.

сферолиты, растущие радиально из точек зародышеобразования, — типична для многих полимеров. В отличие от этого кристаллообразование вокруг волокна формирует оболочку нитевидных кристаллитов. Такой частично кристаллический полимер можно и сам по себе рассматривать как композит, в котором упрочняющими элементами являются кристаллические области, а матрицей — области с меньшей упорядоченностью. Фотография представлена lmperia| Chemicals lndustries, Ltd.


основная упрочняющая роль отводится волокнам, а матрица придает материалу ударную вязкость. Керамическая матрица сама по себе достаточно жестка и прочна, но, чтобы полностью реализовать ее ПОТеНЦИальные возможности, необходимо придать ей ударную вязкость.

Волокна в композитах с керамической матрицей тормозят рост трещин. Растущая трещина, столкнувшись с волокном, может либо отклонить, либо вытолкнуть волокно из матрицы. В обоих процессах поглощается энергия и замедляется рост трещины. Даже при большом количестве возникших трещин матрица в композите разрушается не так легко, как в неармированном материале, поскольку волокна затрудняют распространение трещин .

Скачать файл