ецензия http://metagame2010.ru/dogovor/post-888/

Здравствуйте, студенты.

На этом курсе мы с вами узнаем о самых последних научных разработках, касающихся  уникальных сплавах и научимся их производить.

Итак, наш курс будет касаться композиционных материалов. Что это? Чем они лучше? Да и нужны ли они?

Композиционные  материалы  состоят  из  металлической  матрицы    полимерной, керамической  или  другой, упрочнённой  высокопрочными  волокнами (волокнистые  материалы) или  тугоплавкими тонкодисперсными  частицами, не  растворяющимися  в  основном  металле (дисперстно-упрочненные  материалы).

Диапазон  применения  композиционных  материалов (композитов) чрезвычайно  широк: от  деталей  бытовой  техники  до  конструкций  современных  авиалайнеров   и  космических  кораблей. Они  находят  всё  большее  применение  в  атомной  энергетике, машиностроении  и  судостроении.  На последний вопрос уже ответили. Производство этих материалов сейчас нужно стране для ее развития!

Но что же это такое?

1. ВОЛОКНИСТЫЕ КОМПАЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ.

Композиционные  материалы  отличаются  от  обычных  сплавов  более  высокими  значениями σв   и  σ-1 (на  50…100 %), модуля  упругости , коэффициента  жесткости  и  пониженной  склонностью  трещинообразованию. Применение  композитов  повышает  жесткость  конструкции  при  одновременном  снижении  ее  металлоемкости.Такие полученные свойства потрясающи!

Один  из  примеров  волокнистых  композиционных  материалов — композиционные  материалы  на  основе  алюминия, магния  и  их  сплавы. Для  упрочнения  Al , Mg  и  их  сплавов  применяют  борные (σв = 2500…3500 Мпа, Е = 380…420 Гпа) и  углеродные (σв = 1400…3500 Мпа, Е = 160…450 Гпа) волокна, а  также  волокна  из  тугоплавких  соединений (карбидов, нитридов, боридов  и  оксидов). Нередко  используют  в  качестве  волокон  проволоку  из  высокопрочных  сталей. Для  армирования  Ti  и  его  сплавов  применяют  молибденовую  проволоку, волокна  сапфира (разновидность  минерала  корунда (Al_² O_³)); отличается  синей  или  голубой  окраской (примеси  Ti , Fe). Драгоценный  камень  1-ого класса. Синтетический  сапфир ― лейкосапфир, карбиды Si, бориды Ti. Свойства  некоторых  волокнистых  композиционных  материалов  приведены  в  таблице.

 Металлические  волокна  используют  и  в  тех  случаях ,  когда  требуются  высокие  тепло  и  электропроводность.

Композиты  на  металлической  основе, обладая  высокой  прочностью   и  жаропрочностью, в  то  же  время  малопластичные. Но  волокна  в  них  уменьшают  скорость  распространения  трещин, зарождающихся  в  матрице, и  практически  полностью  исключают  внезапное  хрупкое  разрушение.

Основной  недостаток  композитов  с  одномерным  и  двумерным  армированием  является  низкое  сопротивление  межслойному  сдвигу  и  поперечному  обрыву, чего  лишены  материалы  с  объемным  армированием.

2. ДИСПЕРСНО-УПРОЧНЕННЫЕ КОМПАЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

В  отличие  от  волокнистых  композитов, в  дисперсно-упрочненных  материалах, матрица  является  основным  элементом, несущим  нагрузку, а  дисперсные  частицы  тормозят  в  ней  движение  дислокации, то  есть  являющиеся  ее  упрочняющей  фазой. Следовательно достигается очень высокая прочность!!!

Использование  в  качестве  упрочняющих  фаз  стабильных  тугоплавких  соединений (оксиды  тория, гафния, индия) сложные  соединения  оксидов  и  РЗМ), не растворяющихся  в  матричном  металле, позволяет  сохранить  высокую  прочность  материала. Поэтому  такие  материалы  применяют  как  жаропрочные. Дисперсно-упрочненные  композиты  могут  быть  получены  на  основе  большинства  применяемых  в  технике  металлов  и  сплавов.

 Области  применения  композитов  не  ограничены.  Они  применяются  в  авиации  для  высоконагруженных  деталей  самолетов  (обшивки,  лонжеронов,  нервюр,  панелей  и  т.д.)  и  двигателей  (лопаток  компрессора  и  турбины  и  т.д.);  в  космической  технике  для  узлов  силовых  конструкций  аппаратоов,      подвергающисхя  нагреву,  для  элементов  жесткости,  панелей;  в  авто -  для  облегчения  кузовов,  рессор,  рам,  бамперов  и  т.д.;  в  горнодобывающей  промышленности ―  буровой  инструмент,  детали  комбайнов  и  т.д.;  в строительстве ─  пролеты  мостов,  элементы  сборных  конструкций  высотных  сооружений  и  так  далее.

Применение  композитов ─  новый  качественный  скачок  в  увеличении  мощности  двигателей,  энерго -  и  транспортных  установок,  уменьшении  массы  машин  и  приборов. 

3. СЛОИСТЫЕ КОМПАЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Это  важнейший  класс  композитов,  обладающих  широким  спектром  и  уникальным  сочетанием  таких  ценных  свойств,  как  высокая  прочность,  коррозионная  стойкость,  электро -  и  теплопроводность,  жаропрочность,  износостойкость  и  др.  Сегодня  эти  материалы  найдут    применение  в  судо -,  авто -,  тракторостроении,  приборостроении,  металлургической,  горнодобывающей,  нефтяной  и  др.  отраслях  машиностроения.  Из  поли-  и  биметаллов  можно изготавливавать  листы,  ленты,  трубки,  проволоки,  трубы,  фасонные  профили,  детали  и  др.  конструкции. 

Их  использование  позволит  существенно  сократить  расход  высоколегированных  сталей,  дефицитных  и  дорогостоящих  цветных  металлов ( Ni,  Cu,  Cr,  Mo и  др.)

Многослойный  лист,  полученный  из  слитка  с  внутренними  кристаллизаторами,  при  статистических  нагрузках  не  отличается  от  обычного.  Его  можно  без  затруднений  резать,  варить,  вальцевать  и  др.  Особенности  его  внутреннего  строения  проявляются  при  динамических  нагрузках.                    

Способность  сталей     АКМ     проявлять  свойства  монометалла (при  статистических  нагрузках)  и  многослойного (при  динамических  нагрузках)  позволяет  рекомендовать  ее  для  изготовления  газопроводных  труб.