Классификация композитов. Волокна и матрицы. Структура и назначение

Содержание

Слайд 2

План лекции №2:

1. Общие сведения о композитах.
2. Структура композитов. Свойства волокон и

План лекции №2: 1. Общие сведения о композитах. 2. Структура композитов. Свойства
матриц.
3. Классификация композитов по семи признакам.

Слайд 3

Композиты

Введение

Композиты Введение

Слайд 4

Свойства композитных материалов

Армирующие материалы для композитов:

Свойства композитных материалов Армирующие материалы для композитов:

Слайд 5

Свойства КМ

Механические свойства композиционных материалов определяются не только свойствами самих волокон, но

Свойства КМ Механические свойства композиционных материалов определяются не только свойствами самих волокон,
и их ориентацией, объёмным содержанием, способностью матрицы передавать волокнам приложенную нагрузку и др.

Слайд 6

Структура композитов. Свойства волокон и матриц Классификация КМ по семи признакам, (почему

Структура композитов. Свойства волокон и матриц Классификация КМ по семи признакам, (почему
7?) по:

1. химическому составу матрицы,
2. форме армирующих элементов,
3. химическому составу волокон,
4. типу полуфабриката,
5. структуре армирования,
6. технологии изготовления,
7. области применения.

Слайд 7

1.По химическому составу матрицы

1.1 ПКМ - полимерные композитные материалы
1.2 МКМ – металлические

1.По химическому составу матрицы 1.1 ПКМ - полимерные композитные материалы 1.2 МКМ
композитные материалы
1.3 ККМ – керамические композитные материалы
1.4 УУКМ – углерод – углеродные композитные материалы
1.5 Стеклянные и цементные матрицы

Слайд 8

Углеродная

Матрицы композитов

Полимерная

Металлическая

Керамическая

полимерные матрицы делятся на термореактивные и термопластичные

Углеродная Матрицы композитов Полимерная Металлическая Керамическая полимерные матрицы делятся на термореактивные и термопластичные

Слайд 9

2.По форме армирующих элементов

2.1 Частицы – нульмерные а=в=с
2.2 Волокна – одномерные а>>b,c
2.3

2.По форме армирующих элементов 2.1 Частицы – нульмерные а=в=с 2.2 Волокна –
Пленки, фольги, чешуйки, ленты – двумерные: c<

Слайд 10

3.По химическому составу волокон

3.1 Стеклянные
3.2 Углеродные
3.3 Органические
3.4 Керамические
3.5. Борные
3.6. Базальтовые
3.7. «Натуральные»

3.По химическому составу волокон 3.1 Стеклянные 3.2 Углеродные 3.3 Органические 3.4 Керамические
(Биоволокна)

Слайд 11

Углеродное

Волокна для композитов

Стеклянное

Металлическое

Органическое

Углеродное Волокна для композитов Стеклянное Металлическое Органическое

Слайд 12

4.По форме полуфабриката

4.1 Нити, жгуты, пряди
4.2. Ровинг, ленты
4.3. Ткани (плетение)
4.4. Препреги
4.5.Пропит.жгуты

4.По форме полуфабриката 4.1 Нити, жгуты, пряди 4.2. Ровинг, ленты 4.3. Ткани (плетение) 4.4. Препреги 4.5.Пропит.жгуты

Слайд 13

5.По структуре армирования

5.По структуре армирования

Слайд 14

Международная форма записи структуры армирования - international notation): (+αini /+ αjnj/…). Знак

Международная форма записи структуры армирования - international notation): (+αini /+ αjnj/…). Знак
+ не обязателен, он отражает симметричную укладку волокон под углами +α и –α, что необходимо для получения ортотропного (симметричного, «хорошего») материала, в котором при растяжении вдоль выбранной оси детали не возникает сдвигов, закручивания. Пример записи структуры армирования: (05/+455/905) – (0/+45/90)5 одинаковое число слоев (по пять) в каждом из направлений - изотропия (0/+45/-45/90/90/-45/+45/0) иначе при изгибе, чем (90/+45/-45/0/0/-45/+45/90) Если укладка симметрично (s) повторяется n раз, то после скобки ставится индекс ns: (…)6 = (…)3s. Трехмерное, но многонаправленное 3-d – three-dimension, 5-D – five-direction.

Слайд 15

6.По технологии

• намотка;
• выкладка;
• прессование;
• контактное формование;
• вакуумная инфузия;
• автоклавное формование;
• пултрузия

6.По технологии • намотка; • выкладка; • прессование; • контактное формование; •
(ролтрузия, пулформинг);
• экструзия;
• плетение.

Слайд 16

Основы композитных технологии

1.Изготовление волокон и их свойства.
-Стеклянные волокна (фильерные)
-Пековые волокна
Технология –

Основы композитных технологии 1.Изготовление волокон и их свойства. -Стеклянные волокна (фильерные) -Пековые
полимер + композит:
1.Вид полуфабрикатов
2. Как подается полуфабрикат в рабочую зону
3. Что формует изделие
4. Что создает усилие (атмосферное давление или газ)(ротационное формование: раскручивание)
5. Как задается температура
6. Как меняется усилие во времени P(t)
7. Как меняется температура во времени T(t)

Важнейшим технологическим методом изготовления композиционных материалов является: пропитка армирующих волокон матричным материалом.

Слайд 17

Технологии изготовления

Ручное формование

Автоклавное формование

Вакуумное формование

Технологии изготовления Ручное формование Автоклавное формование Вакуумное формование

Слайд 18

7.По назначению

7.По назначению

Слайд 19

Объекты и эффекты применения композитов

Области применения композиционных материалов многочисленны; кроме авиационно-космической, ракетной

Объекты и эффекты применения композитов Области применения композиционных материалов многочисленны; кроме авиационно-космической,
и других специальных отраслей техники.
В массовых отраслях гражданского машиностроения применения волокнистых композитов типа стекло-, угле-,органопластиков оказывается не только из-за снижение веса, но и из-за упрощения конструкции.

Эффекты применения КМ делятся на:
-прямые эффекты (снижение массы);
-технологические эффекты (уменьшить число деталей);
-конструкционные эффекты (повышение прочности и жесткости).

Слайд 20

Заключение

Предлагаем студентам просмотреть дополнительные материалы, размещенные в LMS Политеха (https://lms.mospolytech.ru)

Заключение Предлагаем студентам просмотреть дополнительные материалы, размещенные в LMS Политеха (https://lms.mospolytech.ru)