Kompozit materiallardan istifadə perspektivləri. Kompozit materialların istehsalı texnologiyaları

kompozit material sudlal, kompozit material impex
Kompozit material(KM), kompozit- aralarında aydın interfeys olan iki və ya daha çox komponentdən ibarət süni yaradılmış heterojen davamlı material. Əksər kompozitlərdə (laylı olanlar istisna olmaqla) komponentlər matrisə (və ya bağlayıcıya) və ona daxil olan möhkəmləndirici elementlərə (və ya dolduruculara) bölünə bilər. Struktur məqsədlər üçün kompozitlərdə möhkəmləndirici elementlər adətən zəruri olanları təmin edir mexaniki xüsusiyyətlər material (güc, sərtlik və s.) və matris təmin edir birlikdə işləmək elementləri gücləndirmək və onları mexaniki zədələrdən və aqressiv kimyəvi mühitlərdən qorumaq.

Kompozisiyanın mexaniki davranışı möhkəmləndirici elementlərin və matrisin xassələri, eləcə də aralarındakı bağların möhkəmliyi ilə müəyyən edilir. Yaradılan məhsulun xüsusiyyətləri və xüsusiyyətləri ilkin komponentlərin seçimindən və onların birləşmə texnologiyasından asılıdır.

Möhkəmləndirici elementlər və matris birləşdirildikdə, yalnız onun komponentlərinin orijinal xüsusiyyətlərini deyil, həm də yeni xüsusiyyətləri əks etdirən bir sıra xüsusiyyətlərə malik olan bir kompozisiya yaranır. fərdi komponentlər sahib olma. Məsələn, möhkəmləndirici elementlər və matris arasında interfeyslərin olması materialın çatlara qarşı müqavimətini əhəmiyyətli dərəcədə artırır və kompozisiyalarda, homojen metallardan fərqli olaraq, statik gücün artması azalmaya səbəb olmur, lakin, bir qayda olaraq, qırılma möhkəmlik xüsusiyyətlərinin artması.

Kompozisiya yaratmaq üçün müxtəlif gücləndirici doldurucular və matrislər istifadə olunur. Bunlar getinax və tekstolit (kağızdan və ya termoset yapışqanla yapışdırılmış parçadan hazırlanmış laminasiya edilmiş plastiklər), şüşə və qrafit plastik (şüşə və ya qrafitdən hazırlanmış parça və ya yara lifi, hopdurulmuş) epoksi yapışdırıcılar), kontrplak. Yüksək güclü ərintilərdən hazırlanmış nazik liflərin alüminium kütləsi ilə doldurulduğu materiallar var. Damask poladı ən qədimlərdən biridir kompozit materiallar. Orada yüksək karbonlu poladın ən nazik təbəqələri (bəzən iplər) yumşaq aşağı karbonlu dəmir ilə birlikdə "yapışdırılır".

Materialşünaslar istehsal üçün daha əlverişli və buna görə də daha səmərəli materiallar yaratmaq məqsədi ilə təcrübələr aparırlar. ucuz materiallar. Polimer yapışqan (suda həll olunan yapışdırıcılar əlavə edilmiş sementlər) ilə vahid kütləyə yapışdırılmış öz-özünə böyüyən kristal strukturlar, qısa möhkəmləndirici lifli termoplastik kompozisiyalar və s. tədqiq edilir.

• 1 Kompozitlərin təsnifatı
• 2 Kompozit materialların üstünlükləri
• 3 Kompozit materialların çatışmazlıqları
  • 3.1 Yüksək qiymət
  • 3.2 Xassələrin anizotropiyası
  • 3.3 Aşağı təsir gücü
  • 3.4 Yüksək xüsusi həcm
  • 3.5 Hiqroskopiklik
  • 3.6 Zəhərlilik
  • 3.7 Aşağı xidmət qabiliyyəti
• 4 Proqramlar
  • 4.1 İstehlak malları
  • 4.2 İdman avadanlıqları
  • 4.3 Tibb
  • 4.4 Maşınqayırma
    • 4.4.1 Xüsusiyyətlər
    • 4.4.2 Texniki spesifikasiyalar
    • 4.4.3 Texniki və iqtisadi üstünlüklər
    • 4.4.4 Texnologiyanın tətbiqi sahələri
  • 4.5 Aviasiya və astronavtika
  • 4.6 Silah və hərbi texnika
• 5 Həmçinin baxın
• 6 Qeydlər
• 7 Ədəbiyyat
• 8 Bağlantılar

Kompozitlərin təsnifatı

Kompozitlər adətən möhkəmləndirici doldurucunun növünə görə təsnif edilir:

• lifli (möhkəmləndirici komponent - lifli strukturlar);
• laylı;
• doldurulmuş plastiklər (möhkəmləndirici komponent - hissəciklər)
  • toplu (homogen),
  • skelet (bir bağlayıcı ilə doldurulmuş ilkin strukturlar).

Kompozitlər də bəzən matris materialına görə təsnif edilir:

• polimer matrisi olan kompozitlər,
• keramika matrisli kompozitlər,
• metal matrisli kompozitlər,
• oksid-oksid kompozitləri.

Kompozit materialların üstünlükləri

CM-nin əsas üstünlüyü material və strukturun eyni vaxtda yaradılmasıdır. İstisna konstruksiyaların istehsalı üçün yarı bitmiş məhsullar olan prepreglərdir.

Dərhal qeyd etmək lazımdır ki, CM-lər bu vəzifələri yerinə yetirmək üçün yaradılır və müvafiq olaraq bütün mümkün üstünlükləri ehtiva edə bilməz, lakin yeni bir kompozit dizayn edərkən mühəndis ona ənənəvi materialların xüsusiyyətlərindən əhəmiyyətli dərəcədə üstün olan xüsusiyyətləri verməkdə sərbəstdir. müəyyən bir mexanizmdə verilmiş məqsəd, lakin hər hansı digər aspektlərdə onlardan aşağıdır. Bu o deməkdir ki, CM hər şeydə ənənəvi materialdan yaxşı ola bilməz, yəni hər bir məhsul üçün mühəndis hər şeyi həyata keçirir zəruri hesablamalar və yalnız bundan sonra istehsal üçün materiallar arasında optimalı seçir.

• yüksək xüsusi güc (güc 3500 MPa)
• yüksək sərtlik (elastik modul 130…140 - 240 GPa)
• yüksək aşınma müqaviməti
• yüksək yorğunluq gücü
• CM-dən ölçülü sabit strukturlar istehsal etmək mümkündür
• asanlıq

Üstəlik, müxtəlif sinif kompozitlərin bir və ya bir neçə üstünlüyü ola bilər. Bəzi faydaları eyni vaxtda əldə etmək mümkün deyil.

Kompozit materialların çatışmazlıqları

Kompozit materialların yayılmasına mane olan kifayət qədər çox sayda çatışmazlıq var.

Yüksək qiymət

CM-nin yüksək qiyməti istehsalın yüksək bilik intensivliyi, xüsusi bahalı avadanlıq və xammaldan istifadə ehtiyacı ilə əlaqədardır və buna görə də hazırlanmışdır. sənaye istehsalı və ölkənin elmi bazası. Bununla belə, bu, yalnız qara metallardan hazırlanmış sadə haddelenmiş məhsulları kompozitlərlə əvəz edərkən doğrudur. yüngül məmulatlarda, məmulatlarda mürəkkəb forma, korroziyaya davamlı məhsullar, yüksək möhkəmliyə malik dielektrik məhsullar, kompozitlər qalibdir. Üstəlik, kompozit məhsulların dəyəri çox vaxt əlvan metallardan və ya analoqlardan aşağıdır paslanmayan poladdan.

Xüsusiyyətlərin anizotropiyası

Anizotropiya CM xüsusiyyətlərinin ölçmə istiqamətinin seçimindən asılılığıdır. Məsələn, liflər boyunca bir istiqamətli karbon lifinin elastiklik modulu eninə istiqamətdən 10-15 dəfə yüksəkdir.

Anizotropiyanı kompensasiya etmək üçün təhlükəsizlik faktoru artırılır ki, bu da CM-nin xüsusi gücdə üstünlüyünü kompensasiya edə bilər. MiQ-29 qırıcısının şaquli quyruğunun istehsalında CM-dən istifadə təcrübəsi buna misal ola bilər. İstifadə olunan CM-nin anizotropiyasına görə, şaquli quyruq standart aviasiya əmsalının 1,5-dən çox olan bir təhlükəsizlik əmsalı ilə hazırlanmışdır və nəticədə Mig-29-un kompozit şaquli quyruğu olduğu ortaya çıxdı. duralumindən hazırlanmış klassik şaquli quyruğun quruluşuna bərabər çəki .

Bununla belə, bir çox hallarda əmlak anizotropiyası faydalıdır. Məsələn, daxili təzyiq altında işləyən borular eksenel istiqamətlə müqayisədə çevrə istiqamətində iki dəfə qırılma gərginliyini yaşayır. Buna görə boru bütün istiqamətlərdə bərabər gücdə olmamalıdır. Kompozitlər vəziyyətində, bu vəziyyət ox ilə müqayisədə çevrə istiqamətində möhkəmləndirməni ikiqat artırmaqla asanlıqla əldə edilə bilər.

Aşağı təsir gücü

Aşağı təsir gücü də təhlükəsizlik amilinin artırılması ehtiyacına səbəb olur. Bundan əlavə, aşağı təsir gücü CM məhsullarına yüksək zərər və yüksək ehtimala səbəb olur gizli qüsurlar, yalnız instrumental nəzarət üsulları ilə müəyyən edilə bilər.

Yüksək xüsusi həcm

Yüksək xüsusi həcmdir əhəmiyyətli çatışmazlıq işğal edilmiş həcmdə ciddi məhdudiyyətlər olan ərazilərdə CM istifadə edərkən. Bu, məsələn, səsdən sürətli aviasiya sahəsinə aiddir, burada təyyarənin həcminin bir qədər artması belə dalğa aerodinamik sürüklənmənin əhəmiyyətli dərəcədə artmasına səbəb olur.

Higroskopiklik

Kompozit materiallar hiqroskopikdir, yəni nəm udmağa meyllidirlər, bu da CM-nin daxili quruluşunun kəsilməsi ilə əlaqədardır. At uzunmüddətli əməliyyat və 0 Selsi ilə təkrarlanan temperatur keçidləri, CM strukturuna nüfuz edən su CM məhsulunu içəridən məhv edir (təsir təbiətcə məhvə bənzəyir) avtomobil yolları mövsümdənkənar). Ədalət naminə qeyd etmək lazımdır ki, bu çatışmazlıq, bağlayıcının doldurucuya kifayət qədər təsirli olmayan yapışması, eləcə də bağlayıcı matriksdə böyük həcmdə boşluqlar olan birinci nəsil kompozitlərə aiddir. Müasir növlər Minimum miqdarda qalıq qaz boşluqları ilə vakuum qəlibləmə üsulları ilə əldə edilən bağlayıcının doldurucuya yüksək yapışması olan kompozitlər (xüsusi sürtkü yağlarının istifadəsi ilə əldə edilir) bu çatışmazlığa məruz qalmır və bu, xüsusən də kompozit gəmilər qurmaq, hava elektrik xətləri üçün kompozit möhkəmləndirmə və kompozit dayaqlar istehsal etmək.

Bununla belə, CM yüksək nüfuzetmə qabiliyyəti olan digər mayeləri, məsələn, aviasiya kerosini və ya digər neft məhsulları udmaq qabiliyyətinə malikdir.

Toksiklik

Əməliyyat zamanı CM-lər tez-tez zəhərli olan tüstülər buraxa bilər. Əgər CM insanlara yaxın ərazidə yerləşdiriləcək məhsulların istehsalı üçün istifadə olunursa (Boeing 787 Dreamliner-in kompozit gövdəsi buna misal ola bilər), onda materialları təsdiqləmək üçün CM komponentlərinin insanlara təsiri ilə bağlı əlavə araşdırma tələb olunur. CM istehsalında istifadə olunur.

Aşağı əməliyyat səmərəliliyi

Kompozit materiallar aşağı xidmət qabiliyyətinə, aşağı təmir qabiliyyətinə malik ola bilər və yüksək qiymətəməliyyat. Bu, xüsusi əmək tutumlu üsullardan (və bəzən əl işi), CM-dən hazırlanmış əşyaların dəyişdirilməsi və təmiri üçün xüsusi alətlər. Çox vaxt CM-dən hazırlanan məhsullar heç bir dəyişiklik və ya təmirə məruz qalmır.

İstifadə sahələri

İstehlak malları

• Dəmir-beton ən qədim və sadə kompozit materiallardan biridir
• üçün çubuqlar balıqçılıq fiberglas və karbon lifindən hazırlanmışdır
• Fiberglas qayıqlar
• Avtomobil təkərləri
• Metal kompozitlər

İdman avadanlığı

Kompozitlər idmanda möhkəm şəkildə qurulmuşdur: üçün yüksək nailiyyətlər yüksək güc və aşağı çəki tələb olunur və qiymət xüsusi rol oynamır.

• Velosipedlər
• Dağ xizəkləri üçün avadanlıq - dirəklər və xizəklər
• Xokkey çubuqları və konkilər
• Onlar üçün kayak, kano və avar
• Yarış avtomobilləri və motosikletlər üçün kuzov hissələri
• Dəbilqələr

Dərman

Diş plombları üçün material. Plastik matris yaxşı doldurmağa xidmət edir və şüşə hissəcik doldurucusu aşınma müqavimətini artırır.

Mexanika mühəndisliyi

Maşınqayırmada kompozit materiallar yaratmaq üçün geniş istifadə olunur qoruyucu örtüklər sürtünmə səthlərində, eləcə də istehsalı üçün müxtəlif hissələr mühərriklər daxili yanma(porşenlər, birləşdirici çubuqlar).

Xarakterik

Texnologiya polad-rezin sürtünmə cütlərində səthlərdə əlavə qoruyucu örtüklər yaratmaq üçün istifadə olunur. Texnologiyanın istifadəsi su mühitində işləyən sənaye avadanlıqlarının möhürlərinin və vallarının iş dövrünü artırmağa imkan verir.

Kompozit materiallar bir neçə funksional cəhətdən fərqli materiallardan ibarətdir. Qeyri-üzvi materialların əsasını müxtəlif əlavələrlə dəyişdirilmiş maqnezium, dəmir və alüminium silikatlar təşkil edir. Bu materiallarda faza keçidləri metalın son gücünə yaxın kifayət qədər yüksək yerli yüklərdə baş verir. Bu halda, yüksək yerli yüklərin olduğu bir ərazidə səthdə yüksək güclü metal-keramika təbəqəsi əmələ gəlir, bunun sayəsində metal səthin strukturunu dəyişdirmək mümkündür.

Politetrafloroetilen əsasında polimer materiallar partlayıcı materiallardan alınan ultra incə almaz-qrafit tozları, həmçinin yumşaq metalların ultra incə tozları ilə dəyişdirilir. Materialın plastikləşdirilməsi nisbətən aşağı (300 °C-dən az) temperaturda aparılır.

Təbii yağ turşularından əldə edilən orqanometalik materiallar əhəmiyyətli miqdarda turşu funksional qrupları ehtiva edir. Bunun sayəsində səth metal atomları ilə qarşılıqlı əlaqə istirahət rejimində həyata keçirilə bilər. Sürtünmə enerjisi prosesi sürətləndirir və çarpaz əlaqələrin görünüşünü stimullaşdırır.

Spesifikasiyalar

Kompozit materialın tərkibindən asılı olaraq qoruyucu örtük aşağıdakı xüsusiyyətlərlə xarakterizə edilə bilər:

• qalınlığı 100 mikrona qədər;
• mil səthinin təmizlik sinfi (9-a qədər);
• 1 - 3 mikron ölçülü məsamələrə sahib olmaq;
• sürtünmə əmsalı 0,01-ə qədər;
• metal və rezin səthlərə yüksək yapışma.

Texniki və iqtisadi üstünlüklər

• Yüksək yerli yüklərin olduğu ərazidə səthdə yüksək möhkəmlikli metal-keramika təbəqəsi əmələ gəlir;
• Politetrafloroetilenin səthində əmələ gələn təbəqə aşağı sürtünmə əmsalı və aşındırıcı aşınmaya qarşı aşağı müqavimətə malikdir;
• Metal-üzvi örtüklər yumşaqdır, aşağı sürtünmə əmsalı, məsaməli səthə malikdir və əlavə təbəqənin qalınlığı bir neçə mikrondur.

Texnologiyanın tətbiqi sahələri

• müraciət iş səthi sürtünməni azaltmaq və istirahət müddətində rezinlərin milə yapışmasının qarşısını alan ayırıcı təbəqə yaratmaq üçün möhürlər.
• avtomobil və təyyarə tikintisi üçün yüksək sürətli daxili yanma mühərrikləri.

Aviasiya və astronavtika

1960-cı illərdən etibarən aviasiya və aerokosmik sənayedə güclü, yüngül və aşınmaya davamlı strukturların istehsalına təcili ehtiyac yaranmışdır. Kompozit materiallardan təyyarələrin güc strukturlarının, süni peyklərin, servislər üçün istilik izolyasiya edən örtüklərin və kosmik zondların istehsalı üçün istifadə olunur. Getdikcə kompozitlər hava istehsalı üçün istifadə olunur və kosmik gəmi, və ən çox yüklənmiş güc elementləri.

Silah və hərbi texnika

Xüsusiyyətlərinə görə (güc və yüngüllük) CM-lər istehsal üçün hərbi işlərdə istifadə olunur. müxtəlif növlər zireh:

• bədən zirehləri (həmçinin bax Kevlar)
• hərbi texnika üçün zireh

4-cü əsrə qədər. e.ə e. silah kimi yaylarda geniş istifadə olunurdu.

həmçinin bax

• Kompozit möhkəmləndirmə
• Hibrid material

Qeydlər

1. J. Lubin. 1.2 Terminlər və təriflər // Kompozit materialların kitabçası: 2 kitab = Kompozitlər kitabçası. - M.: Maşınqayırma, 1988. - T. 1. - 448 s. - ISBN 5-217-00225-5.

Ədəbiyyat

• Kerber M. L., Polimer kompozit materiallar. Struktur. Xüsusiyyətlər. Texnologiyalar. - Sankt-Peterburq: Peşə, 2008. - 560 s.
• Vasiliev V.V., Kompozit materiallardan hazırlanmış strukturların mexanikası. - M.: Maşınqayırma, 1988. - 272 s.
• Karpinos D.M., Kompozit materiallar. kataloq. - Kiyev, Naukova Duma

Bağlantılar

• Kompozit materialların və strukturların mexanikası jurnalı
• “Elm Şəhərindən Kompozitlər” televiziya hekayəsi
• "Qara Qanad Texnologiyası" televiziya hekayəsi

kompozit material impex, kompozit material sudlal, kompozit materializm, kompozisiya materialşünaslığı

Kompozit Material Haqqında Məlumat

Bağlayıcı və doldurucuların müxtəlif kombinasiyalarından istifadə etməklə, polimer kompozit materiallardan (PCM) zəruri fiziki, mexaniki və fiziki xüsusiyyətlər istifadə üçün müxtəlif şərtlər. Tez-tez polimer kompozit materialların istehsalı və onlardan məmulatların qəliblənməsi bir prosesdə birləşdirilir, kompozitlərdən hazırlanan məhsulların maya dəyərini əhəmiyyətli dərəcədə azaltmağa imkan verir.

Hər bir xüsusi PCM məhsulu üçün optimal qəlibləmə üsulu müəyyən edilir böyük rəqəm kimi amillər:

• məhsulun dizayn xüsusiyyətləri;
• nəticədə məhsulun məqsədi (və müvafiq tələblər - səthin təmizliyi, ölçülü dəqiqlik və s.);
• bağlayıcı komponentin xassələri və texnoloji imkanları;
• doldurucu quruluşu;
• iqtisadi amillər (qiymət, məhsuldarlıq və avadanlıqların xidmət müddəti, əmək intensivliyi və s.)

Termoplastika əsasında polimer kompozitlərin qəliblənməsinin xüsusiyyətləri

Çıxarma və emal üsullarının məhsuldarlığı polimer kompozitlərƏsasən, emal zamanı bağlayıcı polimerdə baş verən fiziki və fiziki-kimyəvi proseslərin sürəti ilə müəyyən edilir:

• ərimə;
• kristallaşma;
• istilik;
• soyutma;
• istirahət və s.

Bu proseslərin tamlığı və xarakteri əsasən hazır məhsulun keyfiyyətini müəyyən edən amillərdir. Bundan əlavə, hazır məhsulların keyfiyyətinə emal prosesi zamanı maşınların işçi hissələrindən materiala istilik və mexaniki təsirlər nəticəsində artan sürətlə baş verən polimerdə dağıdıcı proseslər də təsir göstərir.

Tələb olunan forma yüksək elastik və ya plastik deformasiyanın inkişafından məhsula verilə bilər. Materialın yüksək özlülüyünə görə deformasiya proseslərinin sürəti aşağıdır. Polimerin qəlibləmə zamanı fiziki vəziyyətindən asılı olaraq, daxili gərginliklərin natamam boşaldılması səbəbindən hazır məhsulda müxtəlif dərəcədə qeyri-tarazlıq əldə edilir. Bu, alınan məhsulların işləmə temperatur aralığına müəyyən məhdudiyyətlər qoyur müxtəlif üsullar. Deformasiyanın yüksək elastik komponentinin nisbətinin artması polimerin şüşə keçid temperaturuna qədər yuxarı temperatur həddinin azalmasına səbəb olur.

Termosetlər əsasında polimer kompozit materialların qəliblənməsinin xüsusiyyətləri

Polimerlərin alınması üsullarının özəlliyi birləşmədir fiziki proseslər ilə faktiki qəlibləmə kimyəvi reaksiyalarüçölçülü polimerlərin əmələ gəlməsi (sertləşmə) və məhsulların xassələri sərtləşmənin sürəti və tamlığı ilə müəyyən edilir. Natamam müalicə zamanı məhsulların xassələrinin qeyri-sabitliyinə, həmçinin hazır məhsullarda dağıdıcı proseslərin baş verməsinə səbəb olur.

Emal üsulundan asılı olaraq, kürləmə məhsulun qəliblənməsi ilə birləşdirilir (termosetlərin preslənməsi vəziyyətində, məhsul qəlib boşluğunda əmələ gəldikdən sonra baş verir. (enjeksiyon qəlibi, termoset enjeksiyon qəlibləri) və ya qəliblənmiş iş parçasının istilik müalicəsi zamanı (böyük ölçülü məhsulların qəliblənməsi zamanı). Bəzi növ oliqomerlərin, hətta katalizatorların iştirakı ilə və yüksək temperaturda müalicənin tələb olunan tamlığına nail olmaq üçün xeyli vaxt (bir neçə saata qədər) tələb olunur. Bu halda, son bərkitmə qəlibləmə avadanlığından kənarda həyata keçirilə bilər, çünki forma sabitliyi uzun müddət əvvəl əldə edilir. tam tamamlama müalicə prosesi.

Polimer kompozit materialların istehsalında bəzi problemlər

Emal zamanı məhsulun kəsişməsində temperatur fərqlərinin olması struktur heterojenliyinin artmasına və soyutma, kristallaşma və relaksasiya dərəcələrindəki fərqlərlə bağlı əlavə gərginliklərin yaranmasına səbəb olur. müxtəlif hissələr, eləcə də müxtəlif dərəcədə sərtləşmə ilə (termosetlər vəziyyətində). Bu, məhsuldakı materialın xassələrində heterojenliyə səbəb olur ki, bu da həmişə qəbuledilməzdir və bir çox növ qüsurların (əzilmə, çatlama və s.) səbəbidir. Daxili gərginliklərin, ilk növbədə oriyentasiyanın mövcudluğu da əməliyyat temperaturu diapazonunu məhdudlaşdırır. Supramolekulyar quruluşun heterojenliyinin müəyyən qədər artmasına və daxili gərginliklərin azalmasına hazır məhsulun istilik müalicəsi ilə nail olmaq olar, lakin emal prosesində strukturların istiqamətləndirilmiş tənzimlənməsi üsullarından istifadə etmək daha səmərəlidir.

Polimer kompozitlərdən məmulatlar qəliblənərkən strukturunda mümkün əhəmiyyətli dəyişiklik, və nəticədə, polimerin xassələri. Buna görə də eyni polimerdən alınan materiallar və məhsullar xüsusiyyətlərinə görə əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənə bilərəgər onların texnologiyaları fərqlidirsə. PCM-in strukturuna və xüsusiyyətlərinə təsir edən ən vacib amillər emal prosesinin parametrləridir:

• temperatur,
• təzyiq,
• isitmə və soyutma rejimləri və s.

Bütün texnoloji parametrlərin düzgün uçotu və seçilməsi hazır məhsulda aşağıdakılara nail olmağa imkan verir:

• homojen quruluş,
• minimum qalıq gərginlik səviyyəsi (struktur, büzülmə, istilik),
• sərtləşmə, kristallaşma proseslərinin yüksək dərəcədə tamlığı,

yüksək keyfiyyətli məhsullar əldə etmək.

tarixə həsr etmişəm kompozit materiallar. Mən boş vaxtlarımı bu mövzuda keçirməyə davam edirəm və bu gün polimer kompozitlərdən istifadə edərək prototipləşdirmənin şərtləri və texnologiyaları haqqında bir az danışmaq istəyirəm. Uzun müddət heç bir işiniz yoxdursa qış axşamları, onda siz hər zaman karbon lifli parçadan snoubord, motosiklet çantası və ya smartfon qutusu hazırlaya bilərsiniz. Əlbəttə ki, proses hazır məhsul almaqdan daha bahalı ola bilər, lakin öz əllərinizlə bir şey etmək maraqlıdır.

Kəsmənin altında kompozit materiallardan məhsulların istehsalı üsullarının nəzərdən keçirilməsi var. Nəticənin daha dolğun yazı olması üçün məni şərhlərdə əlavə etsəniz minnətdar olaram.

Kompozit material aralarında aydın sərhəd olan ən azı iki komponentdən yaradılır. Laylı kompozit materiallar var - məsələn, kontrplak. Bütün digər kompozitlərdə komponentlər matrisə və ya bağlayıcıya və möhkəmləndirici elementlərə - dolduruculara bölünə bilər. Kompozitlər adətən möhkəmləndirici doldurucu və ya matris materialının növünə görə bölünür. Siz postda kompozitlərin istifadəsi haqqında daha çox oxuya bilərsiniz və bu yazı kompozitlərdən məhsul hazırlamaq üsullarına diqqət yetirir.

Əl qəlibləmə

Tək parçaların istehsalı vəziyyətində ən çox yayılmış üsul əl qəlibidir. Hazırlanmış matrisə gelcoat tətbiq olunur - möhkəmləndirilmiş materialın xarici hissəsində yaxşı bir bitiş əldə etmək üçün bir materialdır ki, bu da məhsulun rəngini seçməyə imkan verir. Sonra matrisdə bir doldurucu yerləşdirilir - məsələn, fiberglas - və bir bağlayıcı ilə emprenye edilir. Biz hava kabarcıklarını çıxarırıq, hər şey soyuyana qədər gözləyirik və bir fayl ilə bitiririk - kəsin, qazın və s.

Bu üsul avtomobillər, motosikletlər və mopedlər üçün bədən hissələri yaratmaq üçün geniş istifadə olunur. Yəni, "karbon görünüşlü" bir film yapışdırmaqla məhdudlaşmadığı hallarda tuning üçün.

Püskürtmə

Püskürtmə şüşə materialın kəsilməsini tələb etmir, lakin bunun müqabilində istifadə etmək lazımdır xüsusi avadanlıq. Bu üsul tez-tez qayıq gövdələri, nəqliyyat vasitələri və s. kimi böyük obyektlərlə işləmək üçün istifadə olunur. Əl ilə qəlibləmə vəziyyətində olduğu kimi, əvvəlcə gelkot, sonra şüşə material tətbiq olunur.

RTM (inyeksiya)

Polyester qatranının qapalı bir qəlibə vurulması üsulu matrisdən və əks qəlibdən olan avadanlıqdan - zımbadan istifadə edir. Şüşə material matris və cavab kalıbı arasında yerləşdirilir, sonra təzyiq altında bir sertleştirici qəlibə tökülür - polyester qatran. Və, əlbəttə ki, müalicədən sonra bir fayl ilə bitirmək - dadmaq.

Vakuum infuziyası

Vakuum infuziya üsulu bir nasosdan istifadə edərək vakuumun yaradıldığı bir çanta tələb edir. Çantanın özündə möhkəmləndirici material var, məsamələri havanı çıxardıqdan sonra maye bağlayıcı ilə doldurulur.

Metodun nümunəsi skeytbord hazırlamaqdır.

Dolama

Kompozitlərin sarılması üsulu sıxılmış qaz üçün ultra yüngül silindrlər hazırlamağa imkan verir, bunun üçün onlar 2-5 atmosferə qədər vurulan PET laynerindən, həmçinin neft sənayesində, kimya sənayesində və kommunal xidmətlərdə istifadə olunan kompozit borulardan istifadə edirlər. Adından fiberglasın hərəkət edən və ya sabit bir obyektin ətrafına sarıldığını başa düşmək asandır.

Videoda fiberglasın silindrə bükülməsi prosesi göstərilir.

Pultrusion

Pultrusion "böyümə" deməkdir. Bu üsulda kompozit materialın çəkmə maşını vasitəsilə çəkilməsinin davamlı bir prosesi var. Prosesin sürəti dəqiqədə 6 metrə qədərdir. Liflər bir polimer banyosundan keçirilir, burada onlar bir bağlayıcı ilə hopdurulur və sonra son formanı əldə etmək üçün əvvəlcədən formalaşdıran cihazdan keçir. Daha sonra material son bərkimiş məhsulu istehsal etmək üçün qəlibdə qızdırılır.

Pultrusion istifadə edərək təbəqə yığınlarının istehsalı prosesi.

Birbaşa basma

Termoplastik məhsullar təzyiq altında qəliblərdə istehsal olunur. Bu məqsədlə yüksək temperatur hidravlik preslər 12 tondan 100 tona qədər qüvvə ilə və maksimum temperatur təxminən 650 dərəcə. Məsələn, plastik vedrələr bu şəkildə hazırlanır.

Avtoklav kalıplama

Reaksiyanı sürətləndirmək və məhsulun məhsuldarlığını artırmaq üçün atmosfer təzyiqindən yuxarı istilik və təzyiq altında proseslərin aparılması üçün avtoklav lazımdır. Kompozit materiallar avtoklavın içərisinə xüsusi formalarda yerləşdirilir.

Kompozit məhsullar

Kompozit materiallar təyyarə istehsalında geniş istifadə olunur. Məsələn, onlardan tikilmişdir.

Avtomobil sənayesi

Protezlər və ortezlər.

Hər hansı əlavələriniz varsa, şərhlərdə onlar haqqında yazmağı unutmayın. Çox sağ ol.

Onların əməliyyat və texnoloji xüsusiyyətlərini müəyyən edən bir neçə komponentə əsaslanan materiallar. Kompozitlər metal, polimer və ya keramika əsaslı matrisə əsaslanır. Əlavə möhkəmləndirmə liflər, bığlar və müxtəlif hissəciklər şəklində doldurucularla həyata keçirilir.

Kompozitlər gələcəkdirmi?

Plastiklik, möhkəmlik, geniş tətbiq sahəsi - müasir kompozit materialları fərqləndirən budur. İstehsal baxımından bu nədir? Bu materiallar metal və ya qeyri-metal əsasdan ibarətdir. Materialı gücləndirmək üçün daha güclü lopa istifadə olunur. Onların arasında bor, karbon, şüşə lifləri və ya polad və ya berilyum sapları ilə gücləndirilmiş alüminium ilə gücləndirilmiş plastiki qeyd edə bilərik. Komponentlərin tərkibini birləşdirsəniz, müxtəlif gücə, elastikliyə və aşındırıcı maddələrə qarşı müqavimətə malik kompozitlər əldə edə bilərsiniz.

Əsas növlər

Kompozitlərin təsnifatı onların metal və ya qeyri-metal ola bilən matrisinə əsaslanır. Alüminium, maqnezium, nikel və onların ərintilərinə əsaslanan metal matrisi olan materiallar lifli materiallar və ya əsas metalda həll olunmayan odadavamlı hissəciklər hesabına əlavə güc qazanır.

Qeyri-metal matrisi olan kompozitlər polimerlər, karbon və ya keramika əsasında hazırlanır. Polimer matrislər arasında ən populyarları epoksi, poliamid və fenol-formaldehiddir. Kompozisiyanın forması bir növ bağlayıcı rolunu oynayan matris tərəfindən verilir. Materialları gücləndirmək üçün liflər, iplər, saplar və çox qatlı parçalar istifadə olunur.

Kompozit materialların istehsalı aşağıdakı texnoloji üsullar əsasında həyata keçirilir:

• matris materialı ilə möhkəmləndirici liflərin hopdurulması;
• bir qəlibdə möhkəmləndirici lentlər və matrisin qəliblənməsi;
• əlavə sinterləmə ilə komponentlərin soyuq preslənməsi;
• liflərin elektrokimyəvi örtülməsi və sonrakı preslənməsi;
• plazma çiləmə üsulu ilə matrisin çökməsi və sonradan sıxılması.

Hansı sərtləşdirici?

Kompozit materiallar sənayenin bir çox sahələrində tətbiq tapmışdır. Bunun nə olduğunu artıq söylədik. Bunlar mütləq xüsusi liflər və ya kristallarla gücləndirilmiş bir neçə komponentə əsaslanan materiallardır. Kompozitlərin özlərinin gücü liflərin gücü və elastikliyindən asılıdır. Armaturun növündən asılı olaraq bütün kompozitlər bölünə bilər:

• fiberglas üzərində;
• karbon lifli karbon lifli kompozitlər;
• bor lifləri;
• orqanik liflər.

Möhkəmləndirici materiallar iki, üç, dörd və ya daha çox yivdə qoyula bilər, nə qədər çox olarsa, kompozit materiallar daha güclü və etibarlı olacaqdır.

Taxta kompozitlər

Taxta kompozitləri ayrıca qeyd etməyə dəyər. Xammalın birləşməsi yolu ilə əldə edilir fərqli növlər, ağac əsas komponentdir. Hər ağac-polimer kompozitüç elementdən ibarətdir:

• əzilmiş ağacın hissəcikləri;
• termoplastik polimer (PVC, polietilen, polipropilen);
• modifikatorlar şəklində kimyəvi əlavələr kompleksi - materialın tərkibində 5% -ə qədər.

Taxta kompozitlərin ən məşhur növü kompozit taxtadır. Onun unikallığı ondan ibarətdir ki, o, həm ağacın, həm də polimerlərin xassələrini özündə birləşdirir ki, bu da onun tətbiq dairəsini əhəmiyyətli dərəcədə genişləndirir. Beləliklə, lövhə sıxlığı (indikatoru əsas qatran və ağac hissəciklərinin sıxlığından təsirlənir) və yaxşı əyilmə müqaviməti ilə fərqlənir. Eyni zamanda, material ekoloji cəhətdən təmizdir, toxumasını, rəngini və aromasını saxlayır təbii ağac. Kompozit lövhələrin istifadəsi tamamilə təhlükəsizdir. Polimer əlavələri sayəsində kompozit lövhə əldə edir yüksək səviyyə aşınma müqaviməti və nəmlik müqaviməti. Terasları bitirmək üçün istifadə edilə bilər, bağ yolları, ağır yükləri olsa belə.

İstehsal xüsusiyyətləri

Taxta kompozitlər polimer bazanın ağac ilə birləşməsinə görə xüsusi bir quruluşa malikdir. Bu tip materiallar arasında ağac çipini qeyd etmək olar, müxtəlif sıxlıqlar, yönümlü çip lövhələr və ağac-polimer kompozit. Bu tip kompozit materialların istehsalı bir neçə mərhələdə həyata keçirilir:

1. Taxta əzilir. Bunun üçün qırıcılardan istifadə olunur. Əziləndən sonra odun süzülür və fraksiyalara bölünür. Xammalın rütubəti 15%-dən yuxarı olarsa, qurudulmalıdır.
2. Əsas komponentlər müəyyən nisbətlərdə dozalanır və qarışdırılır.
3. Hazır məhsul əmtəə görünüşü əldə etmək üçün preslənir və formatlanır.

Əsas xüsusiyyətlər

Ən məşhur polimer kompozit materialları təsvir etdik. Bunun nə olduğu indi aydındır. Laylı quruluş sayəsində hər bir təbəqəni paralel davamlı liflərlə gücləndirmək mümkündür. Xüsusiyyətləri haqqında ayrıca qeyd etmək lazımdır müasir kompozitlər, fərqlənən:

• müvəqqəti müqavimət və dözümlülük limitinin yüksək dəyəri;
• yüksək elastiklik;
• qatları gücləndirməklə əldə edilən güc;
• Sərt möhkəmləndirici liflər sayəsində kompozitlər dartılma stresinə yüksək dərəcədə davamlıdır.

Metal əsaslı kompozitlər praktiki olaraq qeyri-elastik olmaqla yanaşı, yüksək möhkəmlik və istilik müqaviməti ilə xarakterizə olunur. Liflərin quruluşu ilə əlaqədar olaraq, bəzən matrisdə görünən çatların yayılma sürəti azalır.

Polimer materiallar

Polimer kompozitlər müxtəlif variantlarda təqdim olunur, bu da açılır böyük imkanlar stomatologiyadan tutmuş təyyarə istehsalına qədər müxtəlif sahələrdə istifadəsinə dair. Polimerlərə əsaslanan kompozitlər müxtəlif maddələrlə doldurulur.

Ən perspektivli istifadə sahələri tikinti, neft-qaz sənayesi, avtomobil və dəmir yolu nəqliyyatının istehsalı hesab edilə bilər. Polimer kompozit materialların istifadə həcminin təxminən 60% -ni bu sənayelər təşkil edir.

Polimer kompozitlərin korroziyaya davamlılığı, qəlibləmə yolu ilə alınan məhsulların hamar və sıx səthi sayəsində son məhsulun etibarlılığı və davamlılığı artır.

Populyar növlərə baxaq

Fiberglas

Bu kompozit materialları gücləndirmək üçün ərimiş qeyri-üzvi şüşədən əmələ gələn şüşə lifləri istifadə olunur. Matris yüksək gücü, aşağı istilik keçiriciliyi və yüksək elektrik izolyasiya xüsusiyyətləri ilə seçilən termoaktiv sintetik qatranlara və termoplastik polimerlərə əsaslanır. Əvvəlcə onlar günbəz formalı konstruksiyalar şəklində anten radomlarının istehsalında istifadə edilmişdir. IN müasir dünya Fiberglas plastiklər tikinti sənayesində, gəmiqayırmada, məişət avadanlıqlarının və idman əşyalarının istehsalında, radioelektronikada geniş istifadə olunur.

Əksər hallarda fiberglas çiləmə əsasında istehsal olunur. Bu üsul xüsusilə kiçik və orta istehsalda, məsələn, qayıqların gövdələrində, qayıqlarda, yol nəqliyyatı, dəmir yolu vaqonları. Püskürtmə texnologiyası rahat və qənaətcildir, çünki şüşə materialı kəsməyə ehtiyac yoxdur.

Karbon lifi ilə gücləndirilmiş plastiklər

Polimer əsaslı kompozit materialların xüsusiyyətləri onları müxtəlif sahələrdə istifadə etməyə imkan verir. Doldurucu kimi, selüloz və zibillərə əsaslanan sintetik və təbii liflərdən alınan karbon liflərindən istifadə edirlər. Lif bir neçə mərhələdə termal emal olunur. Fiberglas plastikləri ilə müqayisədə, karbon lifləri yüngül və güclü olmaqla daha aşağı sıxlığa və daha yüksək sıxlığa malikdir. Unikal performans xüsusiyyətlərinə görə, karbon lifi ilə gücləndirilmiş plastiklər mexaniki və raket mühəndisliyində, kosmik və tibbi avadanlıqların, velosipedlərin və idman avadanlıqlarının istehsalında istifadə olunur.

Boroplastika

Bunlar termoset polimer matrisinə daxil edilmiş bor liflərinə əsaslanan çoxkomponentli materiallardır. Liflərin özləri köməkçi şüşə iplə hörülmüş monofilamentlər, iplər ilə təmsil olunur. İplərin yüksək sərtliyi materialın möhkəmliyini və aqressiv amillərə qarşı müqavimətini təmin edir, lakin eyni zamanda, bor plastikləri kövrəkdir, bu da emal prosesini çətinləşdirir. Bor lifləri bahalıdır, buna görə də bor plastiklərinin əhatə dairəsi əsasən aviasiya və kosmik sənaye ilə məhdudlaşır.

Orqanoplastika

Bu kompozitlərdə doldurucular əsasən sintetik liflərdir - yedəklər, saplar, parçalar, kağızlar. Bu polimerlərin xüsusi xüsusiyyətləri arasında: aşağı sıxlıq, şüşə və karbon plastikləri ilə müqayisədə yüngüllük, yüksək dartılma gücü və zərbələrə və dinamik yüklərə qarşı yüksək müqavimət. Bu kompozit materialdan maşınqayırma, gəmiqayırma, avtomobil tikintisi, kosmik texnologiya istehsalında, kimya mühəndisliyi kimi sahələrdə geniş istifadə olunur.

Effektivlik nədir?

Unikal tərkibinə görə, kompozit materiallar müxtəlif sahələrdə istifadə edilə bilər:

• aviasiyada təyyarə hissələrinin və mühərriklərinin istehsalında;
• isitməyə məruz qalan cihazların güc strukturlarının istehsalı üçün kosmik texnologiya;
• yüngül kuzovlar, çərçivələr, panellər, bamperlər yaratmaq üçün avtomobil sənayesi;
• qazma alətlərinin istehsalında dağ-mədən sənayesi;
• hündürmərtəbəli binalarda körpü keçidlərinin, prefabrik konstruksiyaların elementlərinin yaradılması üçün inşaat mühəndisliyi.

Kompozitlərin istifadəsi maşın və avadanlıqların çəkisini azaltmaqla yanaşı, mühərriklərin və elektrik stansiyalarının gücünü artırmağa imkan verir.

Perspektivlər nələrdir?

Rusiya sənayesinin nümayəndələrinin fikrincə, kompozit materiallar yeni nəsil materiallara aiddir. 2020-ci ilə qədər kompozit sənayesində məhsulların yerli istehsalının həcminin artacağı planlaşdırılır. Artıq ölkə üzrə yeni nəsil kompozit materialların hazırlanmasına yönəlmiş pilot layihələr həyata keçirilir.

Kompozitlərin istifadəsi müxtəlif sahələrdə məqsədəuyğundur, lakin bu, ən çox aşağıdakılarla əlaqəli sənayelərdə effektivdir. yüksək texnologiya. Məsələn, bu gün kompozitlərdən istifadə etmədən heç bir təyyarə yaradılmır və bəziləri polimer kompozitlərin təxminən 60% -ni istifadə edir.

Müxtəlif gücləndirici elementləri və matrisləri birləşdirmək imkanı sayəsində müəyyən xüsusiyyətlər dəstinə malik bir kompozisiya əldə etmək mümkündür. Və bu, öz növbəsində, bu materiallardan müxtəlif sahələrdə istifadə etməyə imkan verir.

Kompozit materiallar, və ya, ümumiyyətlə adlandırıldığı kimi, kompozitlər, bir çox sənayedə inqilab etdi və yüngül, lakin eyni zamanda mexaniki stressə yüksək davamlılıq göstərməli olan yüksək texnologiyalı məhsullarda populyarlaşdı. Hərbi və kosmik texnologiya sahəsindəki inkişaflar kimi yüksək texnologiyalı layihələrdə gözlənilən iqtisadi faydalar ilk növbədə yüngül, yüksək temperatura davamlı kompozit materiallarla əlaqələndirilir ki, bu da son məhsulların çəkisini, istismar xərclərini və yanacaq sərfiyyatını azaldır.

Müasir aviasiya, həm hərbi, həm də mülki, kompozit materiallar olmadan əhəmiyyətli dərəcədə az səmərəli olardı. Əslində, bu xüsusi sənayenin materiallara olan tələbləri (bir tərəfdən yüngül, digər tərəfdən isə kifayət qədər güclü olmalıdır) onların inkişafında və inkişafında əsas istiqamətverici qüvvə idi. İndi ümumi qəbul edilir ki, təyyarənin qanadları, quyruqları, pervaneleri və mühərrik turbin qanadları müasir kompozit materiallardan hazırlanır. Eyni şey onların daxili quruluşunun və gövdə hissələrinin əksəriyyətinə aiddir. Bəzi kiçik təyyarələrdə artıq tamamilə kompozit materiallardan hazırlanmış gövdələr var. Böyük ticarət təyyarələri adətən bu materiallardan qanadları, quyruqları və gövdə panelləri üçün istifadə edirlər.

Üçün kompozit bağlayıcılar daxili əlaqələr, ehtiyaclarına və istehlakçı tələblərinə uyğun olaraq bazara təqdim, mis, nikel, alüminium, bürünc və ya paslanmayan poladdan hazırlanmış əvvəlki birləşdiriciləri uğurla əvəz edir. Kompozit bağlayıcılar mühitlərdə istifadə üçün idealdır mühit, yüksək temperaturlara qarşı müqavimət və elektromaqnit uyğunluğu tələblərinə uyğunluq tələb olunduğu yerlərdə. İstifadə edildikdə, zəhərli qazlı məhsulların və xüsusilə, ən əsası, halogenlərin sərbəst buraxılması faktiki olaraq yoxdur. Kompozit materiallar poladdan daha möhkəmdir, yüksək korroziyaya davamlıdır, daha yüksək etibarlılığa və davamlılığa malikdir və eyni zamanda əhəmiyyətli dərəcədə daha yüngül çəki polad həmkarlarına nisbətən.

Kompozit materialların istehsalı

Kompozitlər bir neçə fərdi materiallardan hazırlanır. Kompozit materialın yaradılmasında məqsəd onun tərkib hissələrinin xüsusiyyətlərini ən sərfəli şəkildə birləşdirən bəzi yeni maddə yaratmaqdır. Kompozit materiallar iki komponentdən ibarətdir: matris (bağlayıcı) və möhkəmləndirici elementlər (doldurucular).

Kompozit material yaratmaq üçün hər növdən ən azı bir komponent tələb olunur. Matris üçün ən müasir kompozit materiallar termoplastik və ya termoset plastiklərdən (həmçinin qatranlar adlanır) istifadə edir. Plastiklər möhkəmləndirici elementləri bir yerdə saxlayan polimerlərdir və onlar istədiyinizi müəyyənləşdirməyə kömək edir fiziki xassələri son məhsul.

Termoplastik plastiklər sərt olması ilə xarakterizə olunur aşağı temperaturlar, lakin qızdırıldıqda yumşaldın. Termoset plastiklərdən daha az istifadə olunsalar da, onların daha yüksək qırılma dayanıqlığı, xammal kimi daha uzun saxlama müddəti və təkrar emal oluna bilmə kimi bəzi üstünlükləri var. Termoplastik plastiklərdən istifadə daha təhlükəsiz və daha az çirkləndiricidir iş yeri, çünki onları birbaşa istifadə üçün hazırlayarkən ehtiyac yoxdur üzvi həlledicilər onları sərtləşdirmək.

Serial Deutsch ACT təmsil edir yüksək performanslı kompozit bağlayıcılar, standarta uyğun hazırlanmışdır MIL-DTL-38999.

Hər hansı bir bağlayıcının performansı onun performansından asılıdır komponentlər. ACT seriyasında kompozit materialların istifadəsi birləşdirici gövdəsinin və ipin bağlanma mexanizminin gücünü artırdı, nəticədə mümkün cütləşmə dövrlərinin sayı 1500-ə çatdı. Kompozit materialların istifadəsi həmçinin birləşdiricilərin korroziyaya davamlılığını artırdı (duzda 2000 saat) sprey şərtləri). Bundan əlavə, bu seriyalı bağlayıcılar performans və davamlılığa faydalı təsir göstərən kilidləmə kilidləri ilə hazırlanmışdır. həyat dövrü birləşdirici.

Termoset plastikləri və ya termoset plastikləri, öz orijinal formasındadır maye hal, lakin qızdırıldıqdan sonra sərtləşir və sərtləşir (vulkanlaşır). Sərtləşmə prosesi geri dönməzdir, buna görə də bu materiallar yüksək temperaturlara məruz qaldıqda artıq yumşaq olmur. Plastik matris şüşə lifləri ilə gücləndirildikdə, məsələn, termosetlər aşınmaya və yıpranmaya uğurla müqavimət göstərir və hətta sərt mühitlərdə də yüksək davamlıdır. Belə materiallar həm dizayn elastikliyini, həm də yüksək elektrik gücünü təmin edir.

Kompozitləri matris materialına görə təsnif etsək, ayırırıq: termoset kompozitləri, qısa (doğranmış) liflərdən istifadə edən kompozitlər və uzun lifli və ya liflərlə gücləndirilmiş termosetlər. Belə matrislər üçün ən məşhur materiallar: polyesterlər (polyester), epoksi qatranları, fenol-formaldehid, poliimidlər, poliamidlər və polipropilen. Keramika, karbon və metallar bəzi çox xüsusi tətbiqlər üçün matris kimi də istifadə olunur. Məsələn, keramika material çox yüksək temperaturlara məruz qaldıqda, karbon isə sürtünmə və aşınmaya məruz qalan məhsullar üçün istifadə olunur.

Polimerlər Onlar yalnız bir matris materialı kimi istifadə edilmir, həm də kompozitləri gücləndirmək üçün yaxşı sübut edilmiş möhkəmləndirici materiallar kimi istifadə olunur. Məsələn, Kevlar çox güclü bir polimer lifidir və kompozit materiala sərtlik ilə birlikdə sərtlik əlavə edir. Şüşə liflər ən çox istifadə edilən möhkəmləndirmə variantı olsa da, kompozitlər digər metalları gücləndirmək üçün armatur şəklində metal möhkəmləndirmədən də istifadə edə bilər, məsələn, metal matris kompozitlərində (MMC). Polimer matriksli kompozitlərlə müqayisədə, MMC-lər alışmağa daha davamlıdır və daha geniş temperatur diapazonunda işləyə bilir, hiqroskopik deyil, daha yüksək elektrik keçiriciliyinə və istilik keçiriciliyinə malikdir, radiasiyaya məruz qalmağa davamlıdır və emissiya etmir. zəhərli qazlar. Bununla belə, onlar əvəz etdikləri həmkarlarından daha bahalı olurlar və daha yüksək olduğu yerlərdə istifadə olunurlar spesifikasiyalar və əmlaklar artan dəyəri əsaslandıra bilər.

Bu gün bu materiallar Çox vaxt onlar təyyarə komponentlərində və kosmik sistemlərdə istifadə olunur.

Davamlılıq və müqavimət yüksəlmiş temperaturlar- ən çox mühüm xüsusiyyətlər yüksək texnologiyalı tətbiqlər üçün istifadə olunan polimerlərdə. Ticarət və hərbi kosmosda tətbiqlər üçün nəzərdə tutulan məhsullar mühəndislik plastikləri və ya digər xüsusi yüksək temperaturlu polimerlərdən istifadə edilməklə istehsal edilməlidir. Polieterimid (PEI), poliftalamid (PPA), polifenilen sulfid (PPS) və poliesterimid (PAI) kimi mühəndislik plastikləri xüsusi olaraq yüksək təzyiqli mühitlərdə istifadə üçün nəzərdə tutulmuşdur. əməliyyat temperaturu. Polietereterketon (PEEK) və müxtəlif maye kristal polimerlər (LCP) kimi qatranlar da son dərəcə yüksək temperaturlara davam edə bilir. Bu müasir yüksək texnologiyalı plastiklər həmçinin zəhərli emissiya tələblərinə cavab verir və alova davamlıdır.

Kompozit materiallardan istifadənin üstünlükləri

Biz bir çox aspektlərimiz üçün kompozit materiallardan asılıyıq Gündəlik həyat. Fiberglas əsaslı kompozit materiallar ötən əsrin 40-cı illərinin sonlarında hazırlanmışdır, onlar ilk müasir kompozit materiallardır və bu gün də geniş istifadə olunur. Hal-hazırda istehsal olunan kompozit materialların ümumi həcmində fiberglas əsaslı materiallar təxminən 65% -ni tutur. Fiberglas kompozit materialdan hazırlanmış məhsullardan hətta fərqinə varmadan istifadə edə bilərsiniz.

Kompozit materiallar istehsalçılarının sayının getdikcə artması və onların bazarda təkliflərinin artması istehlakçılara seçim etmək imkanı verir. tələb olunan material kimi bir sıra üstünlüklərini nəzərə alaraq:

• Kompozitlər inanılmaz dərəcədə yüngüldür və buna görə də aşağı çəki faktoru olduğu daxili əlaqə sistemlərində (bağlayıcılarda) getdikcə daha çox istifadə olunur. Bu tətbiqlərin əksəriyyəti üçün alüminiumla müqayisədə kompozitlərdən istifadə edərkən tipik çəki qənaəti təxminən 40% və pirinç və paslanmayan polad hissələrlə müqayisədə 80% təşkil edir.
• Kompozit materiallar son dərəcə davamlıdır. Nümunə olaraq, yüksək möhkəm lif strukturlu kompozitlər bədən zirehlərində geniş istifadə olunur. Belə kompozit materialların yüksək möhkəmliyi sayəsində əsgərlər qəlpələrdən və güllələrdən yaxşı qorunur.
• Kompozitlər aqressivliyə çox davamlıdır kimyəvi reagentlər, onlar heç vaxt paslanmayacaq və korroziyaya uğramayacaqlar. Məhz buna görə dəniz sənayesi onları istifadə üçün ilk qəbul edənlərdən biri oldu.
• Polimer plastiklər mexaniki rezonansa daha az həssasdırlar, buna görə də bu materiallardan hazırlanmış yivli hissələrin zərbə və güclü vibrasiyaya məruz qaldıqda boşalma və boşalma ehtimalı azdır.
• Bəzi kompozitlər elektrik keçirici deyil. Bu vacibdir, çünki kompozit materiallar tez-tez güc və yüksək elektrik izolyasiya xüsusiyyətlərinə ehtiyac duyulan yerlərdə lazımdır.
• Kompozitlər zəiflədə bilər maqnit sahələri, maqnit sahələrinin korroziyaya təsirini azaltmaq və sözdə "akustik imzanı", yəni hər bir cihazın akustik radiasiya xarakteristikasını zəiflətmək. mühüm əmlak aşkarlanma ehtimalının aşağı olması vacib olan məhsulları inkişaf etdirərkən.

Kompozitlərdən hazırlanmış hissələr, metaldan hazırlanmış hissələrə nisbətən daha az ehtimal dərəcəsi ilə gərginlik altında qırılır. Kiçik çatlaq metal hissəçox tez və çox ciddi nəticələrlə fəlakətə çevrilə bilər. Mürəkkəb kompozit quruluşda olan lifli materiallar daxili gərginliyi paylaya və kiçik çatların genişlənməsinə mane ola bilər.

Hər hansı bir kompozitdə yük onun lifləri boyunca paylanır, bütün yükü daşıyan liflərdir, buna görə də onların növü, sayı, istiqaməti və xətti onların effektivliyini müəyyən edir. Fiberglas kompozitləri eyni zamanda sərtlik, yüksək elektrik izolyasiya xüsusiyyətləri və aşınma müqaviməti tələb edən tətbiqlər üçün istifadə olunur. Kompozit materiallardakı karbon lifləri yüksək möhkəmlik və sərtlik tələb edən tətbiqlər üçün istifadə olunur. Kompozitdəki qatran matrisi, liflər arasında paylanmışdır, onları qoruyur və lifləri düzgün yerdə və oriyentasiyada saxlayır. Matris qatranının növü onun həm suya (hiqroskopiya), həm də kimyəvi birləşmələrə udma xassələrini, mexaniki xassələri müəyyən edir. yüksək temperatur, sıxılma gücü və mexaniki sərtlik.

Bundan əlavə, qatran növü son məhsulun istehsal üsulunu və alternativ qatran növlərinə və istehsal üsullarına nisbətən dəyərini müəyyənləşdirir.

Müdafiə və aviasiya sənayesində kompozitlərin istifadəsi

Kompozit materialların bütün üstünlüklərindən ən vacibi onların aşağı xüsusi çəkisi ilə birlikdə gücü və sərtliyidir. Sadalanan xüsusiyyətlərdən istifadə edən kompozitlərdən mürəkkəb hissələrin dizaynı ən çətindir, lakin eyni zamanda yerinə yetirməlidir. zəruri tələblər həndəsi ölçüləri, quraşdırılması və funksional istifadəsi ilə. Lakin möhkəmləndirici material və matris materialının uyğun birləşməsini seçməklə istehsalçılar məhsulun həm onun xüsusi dizaynı, həm də istifadəsinin xüsusi məqsədi üçün tələblərə cavab verəcək bütün lazımi xüsusiyyətlərə malik olmasını təmin edə bilərlər.

Hərbi və aerokosmik məhsullarda enerji və məlumat ötürülməsini təmin edən elektrik birləşdiriciləri daim kiçik və yüngül olur. Bir çox hərbi müştərilər möhkəmlik və davamlılıq üçün ciddi sənaye tələblərinə cavab verən daha kiçik, daha yüngül və daha çevik həllər axtarırlar. Sahəsində Son İnkişaflar konstruktiv həllər və materiallar həm onların yüksək texniki xüsusiyyətlərini, həm də ətraf mühitin mühafizəsi üçün zəruri tələbləri təmin edən birləşdiricilərin istehsalı və icrası texnologiyasında sıçrayış etməyə imkan verdi.

Kompozitlər çoxlarının əsasını təşkil edir müasir layihələr minimal nəzərə çarpan təsirləri olan cihazların inkişafı sahəsində. Onlardan biri pilotsuz uçuş aparatlarıdır (PUA). Kompozit materiallar onların dizaynında çox fəal istifadə olunurdu, nəticədə onların yalnız yaxın məsafədən aşkarlanması mümkün oldu.

Kompozitlər təmin edir yüksək davamlılıq və sərtlik, onların sayəsində uyğun materiallar avionikada istifadə olunan sistemlər üçün.

Bu materiallar bir çox metalların və qeyri-kompozit termosetlərinkindən çox daha aşağı çəki, yüksək möhkəmlik və davamlılıq təklif edir.

Kosmosda ətraf mühitin xüsusi vəziyyəti şəraitdə istifadə edilə bilən xüsusi bölmələr tələb edir kosmos Bundan əlavə, onlar zəhərli qaz emissiyalarının olmaması tələblərinə cavab verməli və maqnit olmayan materiallardan hazırlanmalıdırlar. Karbon əsaslı kompozitlər müasir raket daşıyıcılarında və təkrar istifadə edilə bilən istilik qoruyucularında əsas materialdır kosmik gəmilər. Onlar həmçinin antena reflektorlarında, kosmik gəmi traverslərində, faydalı yük yuvası adapterlərində, qarşılıqlı əlaqə strukturlarında və təkrar istifadə edilə bilən kosmik gəmi istilik qoruyucularında geniş istifadə olunur.

Danılmaz bir həqiqətdir ki, kompozit materiallar daxili əlaqə sistemlərinin xüsusi tələblərinə cavab vermək üçün getdikcə daha çox inkişaf etdirilir; həm dizaynının, həm də istehsal prosesinin artan mürəkkəbliyinə baxmayaraq, bu materiallar öz xüsusiyyətlərinə görə istifadə etməyə dəyər. Kompozitlərdən istifadə edərkən büdrəmə bloku adətən onların qiymətidir. Kompozit materiallardan istifadə edildikdə istehsal prosesləri çox vaxt daha səmərəli olsa da, xammalın özləri bahadır. Əlbəttə ki, kompozitlər heç vaxt tam əvəz edə bilməyəcək ənənəvi materiallar, polad kimi, lakin kompozitlərin əhəmiyyətli üstünlükləri təmin edir real qənaət yanacaq sərfiyyatını azaltmaq və bütövlükdə sistemin texniki xidmətinə qənaət etmək, xidmət müddətini artırmaq deməkdir böyük miqdarda müdafiə və kosmik məhsullar. Şübhəsiz ki, biz kompozitlərin bizə verə biləcəyi bütün imkanlardan xəbərdar olmalıyıq.

www.connectorsupplier.com saytından materiallar əsasında
Jenny Bieksha, Bishop & Associates Inc.
Tərcümə: Vladimir Rentyuk
Məqalə “Bulletin of Electronics” jurnalının 2014-cü il №1 nömrəsində dərc edilmişdir