Материаловедческие аспекты проектирования конструкций из КМ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное

Учреждение высшего образования

МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ

(НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)»

 

 

Кафедра "Технология композиционных материалов,

конструкций и микросистем"

 

Направление 22.04.01 "Материаловедение и технологии материалов"

 

Реферат

 

«Основные концепции технологии изготовления деталей и узлов из КМ»

 

 

Преподаватель: Резниченко Г.М.

Выполнил: Гапоненко И.В

Группа: Т10-123М-16

 

 

Москва, 2016 г.

 

Материаловедческие аспекты проектирования конструкций из КМ

 

Полимерные волокнистые композиты получили широкое распро­странение в авиационной промышленности благодаря исключи­тельному сочетанию конструкционных и специальных свойств. По сравнению с традиционными материалами они обладают сущест­венными преимуществами по удельным значениям прочности и же­сткости. По основным показателям - плотности, модулю упругости, крат­ковременной и длительной прочности при растяжении, ползучести, усталостной прочности, демпфирующей способности и коррозион­ной стойкости, полимерные композиты в диапазоне температур от 213 до 473 К превосходят алюминиевые сплавы, а в некоторых слу­чаях и титановые сплавы и стали. По ударной вязкости, прочности и жесткости при межслойном сдвиге полимерные композиционные материалы уступают металлическим сплавам. Однако путем созда­ния гетероволокнистых и гетероматричных систем эти характери­стики материала в конструкции могут быть значительно повышены.

Применение композитов, в частности углепластиков, характер­ной особенностью которых является низкий коэффициент линейно­го термического расширения, позволяет уменьшить термонапря­женность конструкций. Преимущество композитов связано с существую­щей возможностью широкого варьирования практически всеми свойствами материала, которое можно осуществлять путем соответ­ствующего подбора составляющих компонентов, их количественно­го соотношения, распределения и ориентации в объеме материала. Это позволяет получать конструкционные материалы многофунк­ционального назначения, обладающие зачастую противоположны­ми служебными характеристиками, например теплоэлектропрово­дящими или теплоэлектроизоляционными, прозрачными для раз­личных видов излучения или поглощающих их, фрикционными или антифрикционными.

Композиты, наполненные стеклянными, органическими и кера­мическими волокнами на основе оксидов металлов, обладают высо­кими электроизоляционными свойствами, обусловленными низкой диэлектрической проницаемостью и повышенным удельным элект­рическим сопротивлением материала волокон.

Электропроводящие свойства композитов определяются характе­ристиками волокон. Используя волокна с различной электропро­водностью, можно получать композиты с электроизоляционными, полупроводниковыми или электропроводящими свойствами.

Теплофизические свойства полимерных волокнистых компози­тов изменяются в широком интервале значений в зависимости от состава. Как механические и электрические, так и теплофизиче­ские характеристики композитов (а, k,d) существенно анизотроп­ны, особенно у угле- и бороволокнитов.

Для угле- и органоволокнитов характерны повышенные анти­фрикционные характеристики. При введении в состав полимеров углеродных волокон повышается их устойчивость к истиранию: поливинилхлорида в 3,8 раза, политетрафторэтилена в 3 раза, по­липропилена в 2,5 раза, полиамида в 1,2 раза.

Углеволокниты характеризуются стабильным значением коэф­фициента трения, величина которого зависит от ориентации волок­на относительно поверхности трения. Наименьший коэффициент трения имеют углеволокниты, в которых армирующие волокна ори­ентированы по поверхности трения в направлении действия силы трения. Хорошими антифрикционными свойствами обладают пол­имерные композиции, армированные органическими волокнами из материалов (например, тефлона), которые применяются в виде по­крытий, наносимых на поверхности трения, скольжения, работаю­щие без смазки. Коэффициент трения таких покрытий составляет 0,03 - 0,08.

Многие полимерные композиты обладают комплексом свойств, позволяющих в случае их использования обеспечивать работоспо­собность конструкций в различных условиях и решать многоцеле­вые задачи. Конструкции с их применением могут об­ладать, наряду с требуемой прочностью и ресурсом эксплуатации, химической стойкостью, стабильностью геометрических размеров, стойкостью к истиранию, электро-, тепло- и волнопроводностью, в частности звукопроводностью, и т.п.