Композиционные материалы – материалы будущего

     Связующими служат синтетические полимеры (полимерные карбоволокниты); синтетические полимеры, подвергнутые пиролизу (коксованные карбоволокниты); пиролитический углерод (пироуглеродные карбоволокниты). 

     Эпоксифенольные карбоволокниты КМУ-1л, упрочненные углеродной лентой, и КМУ-1у на жгуте, в исскеризованном нитевидными кристаллами, могут длительно работать при температуре до 200 °С. 

     Карбоволокниты  КМУ-3 и КМУ-2л получают на эпоксианилино-формальдегидном связующем, их можно эксплуатировать при температуре до 100 °С, они наиболее технологичны. Карбоволокниты КМУ-2 и

КМУ-2л  на основе полиимидного связующего можно применять при температуре до 300 °С. 

     Карбоволокниты  отличаются высоким статистическим и динамическим сопротивлением усталости, сохраняют это свойство при нормальной и очень низкой температуре (высокая теплопроводность волокна предотвращает саморазогрев материала за счет внутреннего трения). Они водо- и химические стойкие. После воздействия на воздухе рентгеновского излучения [pic] и почти не изменяются. 

     Теплопроводность  углепластиков в 1,5-2 раза выше, чем теплопроводность стеклопластиков. Они имеют следующие электрические свойства: [pic] = 0,0024-0,0034 Ом·см (вдоль волокон); ? = 10 и tg =0,001 (при частоте тока 10[pic] Гц). 

     Карбостекловолокниты содержат наряду с угольными стеклянные волокна, что удешевляет материал. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Карбоволокниты  с углеродной матрицей 

     Коксованные материалы получают из обычных полимерных карбоволокнитов, подвергнутых пиролизу в инертной или восстановительной атмосфере. При температуре 800-1500 °С образуются карбонизированные, при 2500-3000 °С графитированные карбоволокниты. Для получения пироуглеродных материалов упрочнитель выкладывается по форме изделия и помещается в печь, в которую пропускается газообразный углеводород (метан). При определенном режиме (температуре 1100 °С и остаточном давлении 2660 Па) метан разлагается и образующийся пиролитический углерод осаждается на волокнах упрочнителя, связывая их. 

     Образующийся  при пиролизе связующего кокс имеет  высокую прочность  сцепления с углеродным волокном. В связи с этим композиционный материал обладает высокими механическими и абляционными свойствами, стойкостью к термическому удару. 

     Карбоволокнит с углеродной матрицей типа КУП-ВМ по значениям прочности и ударной вязкости в 5-10 раз превосходит специальные графиты; при нагреве в инертной атмосфере и вакууме он сохраняет прочность до 2200

°С, на воздухе окисляется при 450 °С и требует защитного покрытия.

Коэффициент трения одного карбоволокнита с углеродной матрицей по другому высок (0,35-0,45), а износ мал (0,7-1 мкм на торможение).

  
 
 
 
 

Экономическая эффективность применения композиционных материалов 

     Области применения композиционных материалов 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 аппаратов, подвергающихся нагреву, для элементов жесткости, панелей, в автомобилестроении для облегчения кузовов, рессор, рам, панелей кузовов, бамперов и т. д., в горной промышленности (буровой инструмент, детали комбайнов и т. д.), в гражданском строительстве (пролеты мостов, элементы сборных конструкций высотных сооружений и т. д.) и в других областях народного хозяйства. 

     Применение  композиционных материалов обеспечивает новый качественный скачек в увеличении мощности двигателей, энергетических и транспортных установок, уменьшении массы машин и приборов. 

     Технология  получения полуфабрикатов и изделий  из композиционных материалов достаточно хорошо отработана. 

     Композиционные  материалы с неметаллической  матрицей, а именно полимерные карбоволокниты используют в судо- и автомобилестроении (кузовагоночных машин, шасси, гребные винты); из них изготовляют подшипники, панели отопления, спортивный инвентарь, части ЭВМ. Высокомодульные карбоволокниты применяют для изготовления деталей авиационной техники, аппаратуры для химической промышленности, в рентгеновском оборудовании и другом. 

     Карбоволокниты  с углеродной матрицей заменяют различные  типы графитов. Они применяются для тепловой защиты, дисков авиационных тормозов, химически стойкой аппаратуры. 
 

  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Агентство по науке и образованию Красноярского Государственного Педагогического Университета имени В.П Астафьева

Заочное отделение: «Технология и предпринимательство» 
 
 
 
 
 
 
 
 

Реферат

Тема: Карбоволокниты 
 
 
 
 

                                                                            Выполнила студентка

                                                                            4 курса

                                                                            Черная Наталья Викторовна

                                                                                  Проверил:________________ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Красноярск  2010г

Содержание 

1. Композиционные  материалы – материалы будущего
2. Типы композиционных материалов
3. Композиционные материалы с неметаллической матрицей
4. Классификация композиционных материалов
5. Дисперсно – упрочненные композиционные материалы
6. Карбоволокниты
7. Карбоволокниты с углеродной матрицей
8. Экономическая эффективность применения композиционных материалов
9. Библиография

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Библиография 

1. Лахтин Ю. М., Леонтьева В. П. Материаловедение: Учебник для высших технических заведений. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 
   1990.
2. Материалы будущего: перспективные материалы для народного хозяйства. Пер. с нем./ Под ред. А. Неймана. – Л.: Химия, 1985.
3. Тарнопольский Ю. М., Жигун И. Г., Поляков В. А. Пространственно- армированные композиционные материалы: Справочник. – М.: Машиностроение, 
   1987.
4. Политехнический словарь. Гл. ред. И. И. Артоболевский. – М.: 
   «Советская энциклопедия», 1977.