иця-волокно. Волокна гальмують розвиток тріщин, і їх присутність в пластичної матриці призводить до зростання в'язкості руйнування.
Таким чином, в композиційній системі поєднуються два протилежні властивості, необхідних для конструкційних матеріалів - висока міцність за рахунок високоміцних волокон і достатня в'язкість руйнування завдяки пластичній матриці і механізму розсіювання енергії руйнування.
Композиційні матеріали складаються з порівняно пластичного матричного матеріалу-основи і більш твердих і міцних компонентів, що є наповнювачами. Властивості композитів залежать від властивостей основи, наповнювачів і міцності зв'язку між ними.
Матриця пов'язує композицію в моноліт, надає їй форму і служить для передачі зовнішніх навантажень арматурі з наповнювачів. Залежно від матеріалу основи розрізняють композити:
- з металевою матрицею, або металеві композиційні матеріали (МКМ);
- з полімерною матрицею - полімерні композиційні матеріали (ПКМ);
- з керамічною матрицею - керамічні композиційні матеріали (ККП).
Провідну роль у зміцненні композиту грають наповнювачі, часто звані упрочнителями. Вони мають високу міцність, твердість і модуль пружності. За типом зміцнюючих наповнювачів композити підрозділяють на дисперсно-зміцнені, волокнисті і шаруваті (малюнок 2) [8, 9].
Малюнок 2 - Схеми будови композиційних матеріалів: а - дисперсно-зміцнені; б - волокнисті; в - шаруваті
У дісперсноупрочненние композиційні матеріали штучно вводять дрібні, рівномірно розподілені тугоплавкі частинки карбідів, оксидів, нітридів та ін., що не взаємодіють з матрицею і не розчиняються в ній аж до температури плавлення фаз. Чим дрібніші частинки наповнювача і менше відстань між ними, тим міцніше композит. На відміну від волокнистих, в дисперсно-зміцнених композитах основним несучим елементом є матриця. Ансамбль дисперсних частинок наповнювача упрочняет матеріал за рахунок опору руху дислокацій при навантаженні, що ускладнює пластичну деформацію. Ефективний опір руху дислокацій створюється аж до температури плавлення матриці, завдяки чому дисперсно-зміцнені композити відрізняються високою жароміцністю і опором повзучості.
Арматурою в волокнистих композитах можуть бути волокна різної форми: нитки, стрічки, сітки різного плетіння. Армування волокнистих композитів може здійснюватися за одноосной, двухосной і тривісною схемою.
Міцність і жорсткість таких матеріалів визначається властивостями армуючих волокон, що сприймають основне навантаження. Армування дає більший приріст міцності, але дисперсне зміцнення технологічно легше здійсненно.
Шаруваті композиційні матеріали набираються з чергуються шарів наповнювача і матричного матеріалу (типу «сендвіч»). Шари наповнювача в таких композитах можуть мати різну орієнтацію. Можливо почергове використання шарів наповнювача з різних матеріалів з різними механічними властивостями. Для шаруватих композицій зазвичай використовують неметалеві матеріали.
1.2 Дисперсно-зміцнені композиційні матеріали
При дисперсному упрочнении частинки блокують процеси ковзання в матриці. Ефективність зміцнення, за умови мінімального взаємодії з матрицею, залежить від виду частинок, їх об'ємної концентрації, а також рівномірності розподілу в матриці. Застосовують дисперсні частинки тугоплавких фаз типу Al2O3, SiO2, BN, SiC, що мають малу щільність і високий модуль пружності. КМ зазвичай отримують методом порошкової металургії, важливою перевагою якого є изотропность властивостей в різних напрямках [1 - 9].
У промисловості зазвичай застосовують дісперсноупрочненние КМ на алюмінієвій і, рідше, нікелевої основах. Характерними представниками цього виду композиційних матеріалів є матеріали типу САП (спечена алюмінієва пудра), які складаються з алюмінієвої матриці, зміцненої дисперсними частками оксиду алюмінію. Алюмінієвий порошок отримують розпиленням розплавленого металу з подальшим подрібненням в кульових млинах до розміру близько 1 мкм в присутності кисню. Зі збільшенням тривалості помелу пудра стає дрібніше і в ній підвищується вміст оксиду алюмінію. Подальша технологія виробництва виробів і напівфабрикатів з САП включає холодне пресування, попереднє спікання, гаряче пресування, прокатку або видавлювання спеченої алюмінієвої заготовки у формі готових виробів, які можна піддавати додатковій термічній обробці.
Сплави типу САП задовільно деформуються в гарячому стані, а сплави з 6-9% Al2O3 - і при кімнатній температурі. З них холодним волочінням можна отримати фольгу товщиною до 0,03 мм. Ці матеріали добре обробляються різанням і мають високу корозійну ...
