Composietmaterialen: wat is het, eigenschappen, productie en toepassing

In verschillende industrieën,composiet materialen. Wat is het? Deze materialen zijn gebaseerd op verschillende componenten, die hun operationele en technologische kenmerken bepalen. De basis van de composieten is een matrix op basis van metaal, polymeer of keramiek. Extra versterking wordt uitgevoerd door vulstoffen in de vorm van vezels, snorharen en verschillende deeltjes.

Composieten - de toekomst?

Plasticiteit, sterkte, brede toepassing- dit is wat moderne composietmaterialen onderscheidt. Wat is dit qua productie? Deze materialen bestaan uit een metalen of niet-metalen substraat. Om het materiaal te versterken, worden draden, vezels en vlokken van grotere sterkte gebruikt. Onder de composietmaterialen kan men kunststof onderscheiden die is versterkt met boor, koolstof, glasvezels of aluminium versterkt met staal of berylliumdraden. Als u de inhoud van componenten combineert, kunt u composieten verkrijgen met verschillende sterkte, elasticiteit, weerstand tegen schuurmiddelen.

Basistypen

De classificatie van composieten is gebaseerd op hun matrix,die van metaal en niet van metaal kan zijn. Materialen met een metalen matrix op basis van aluminium, magnesium, nikkel en hun legeringen krijgen extra sterkte door vezelige materialen of vuurvaste deeltjes die niet oplossen in het basismetaal.

Composieten met een niet-metalen matrix aan de basishebben polymeren, koolstof of keramiek. Van de polymeermatrices zijn epoxy, polyamide en fenolformaldehyde het populairst. De vorm van de compositie is bevestigd aan de matrix, die werkt als een soort bindmiddel. Om de gebruikte materialen vezels, bundels, draden, multi-layer stoffen te versterken.

De productie van composietmaterialen is gebaseerd op de volgende technologische methoden:

impregneren van versterkingsvezels met matrixmateriaal;
vormen in de vorm van versterkingsband en matrix;
koud persen van componenten met verder sinteren;
elektrochemische coating van vezels en verder persen;
afzetting van de matrix door plasmasproeien en daaropvolgende reductie.

Welke verharder?

In veel bedrijfssectoren is toepassing gevondencomposiet materialen. Wat het is, hebben we al gezegd. Dit zijn materialen op basis van verschillende componenten, die noodzakelijkerwijs worden versterkt door speciale vezels of kristallen. De sterkte en elasticiteit van de vezels hangt af van de sterkte van de composieten zelf. Afhankelijk van het type verharder, kunnen alle composieten worden verdeeld:

op glasvezel;
Koolstofvezel met koolstofvezels;
borovoloknity;
organische vezels.

Versterkende materialen kunnen worden gestapeld in twee, drie, vier en meer draden, hoe meer, hoe sterker en betrouwbaarder in gebruik composietmaterialen zijn.

Houten composieten

Afzonderlijk vermeldenswaardig houtsamenstelling. Het wordt verkregen door een combinatie van verschillende soorten grondstoffen, waarbij hout de hoofdcomponent is. Elke hout-polymeercomposiet bestaat uit drie elementen:

deeltjes gehakt hout;
thermoplastisch polymeer (PVC, polyethyleen, polypropyleen);
complexe chemische additieven in de vorm van modifiers - hun samenstelling van het materiaal tot 5%.

Het meest populaire type houtcomposieten issamengesteld bord. Het unieke is dat het de eigenschappen van hout en polymeren combineert, waardoor het toepassingsgebied aanzienlijk wordt uitgebreid. Het bord onderscheidt zich dus door zijn dichtheid (de basishars en de dichtheid van houtdeeltjes beïnvloeden de index), goede buigweerstand. Tegelijkertijd is het materiaal milieuvriendelijk, behoudt het de textuur, kleur en het aroma van natuurlijk hout. Het gebruik van samengestelde platen is absoluut veilig. Door polymeeradditieven krijgt de composietplaat een hoge mate van slijtvastheid en vochtbestendigheid. Het kan worden gebruikt voor het decoreren van terrassen, tuinpaden, zelfs als ze een grote lading hebben.

Productiefuncties

Houtcomposieten hebben een speciale structuur voordoor de polymeerbasis te combineren met hout. Tot de materialen van dit type behoren spaanplaat, vezelplaat met verschillende dichtheid, platen van georiënteerde chips en hout-polymeercomposiet. De productie van composietmaterialen van dit type wordt in verschillende fasen uitgevoerd:

Hout is verpletterd. Brekers worden daarvoor gebruikt. Na het pletten wordt het hout gezeefd en verdeeld in fracties. Als de vochtigheid van de grondstof boven 15% is, moet het worden gedroogd.
De belangrijkste componenten worden gedoseerd en gemengd in bepaalde verhoudingen.
Het eindproduct wordt geperst en geformatteerd om de presentatie te krijgen.

Hoofdfuncties

We hebben het populairste polymeer beschrevencomposiet materialen. Wat het nu is duidelijk. Door de gelaagde structuur is het mogelijk om elke laag te versterken met parallelle continue vezels. Over de kenmerken van moderne composieten moet apart worden gesproken, die verschillen:

hoge temporele weerstand en uithoudingslimiet;
hoge mate van elasticiteit;
kracht, die wordt bereikt door versterkende lagen;
Door de stijve versterkende vezels zijn de composieten zeer goed bestand tegen trekspanningen.

Composieten op basis van metalen hebben een hoge waardesterkte en hittebestendigheid, terwijl ze praktisch onelastisch zijn. Door de vezelstructuur neemt de snelheid van scheurvoortplanting af, die soms in de matrix verschijnt.

Polymeer materialen

Polymeersamenstellingen worden in een verscheidenheid gepresenteerdopties, die grote kansen bieden voor hun gebruik op verschillende gebieden, variërend van tandheelkunde tot de vervaardiging van luchtvaarttechnologie. Het vullen van composieten op basis van polymeren wordt uitgevoerd door verschillende stoffen.

De meest veelbelovende toepassingsgebiedenkan worden beschouwd als de bouw-, olie- en gasindustrie, de productie van weg- en spoorvervoer. Het aandeel van deze industrieën vertegenwoordigt ongeveer 60% van het volume van het gebruik van polymeercomposietmaterialen.

Vanwege de hoge polymeerstabiliteitcomposieten tegen corrosie, glad en dicht oppervlak van de producten, die worden verkregen door gieten, verhoogt de betrouwbaarheid en duurzaamheid van het eindproduct.

Overweeg de populaire soorten polymere materialen.

Glasvezelkunststoffen

Om deze composietmaterialen te versterkenglasvezels gevormd uit gesmolten anorganisch glas worden gebruikt. De matrix is gebaseerd op thermoactieve synthetische harsen en thermoplastische polymeren, die zich onderscheiden door hoge sterkte, lage thermische geleidbaarheid, hoge elektrische isolerende eigenschappen. Aanvankelijk werden ze gebruikt bij de fabricage van antennetrommels in de vorm van koepelvormige structuren. In de moderne wereld worden glasvezel veelvuldig gebruikt in de bouw, scheepsbouw, de productie van huishoudelijke apparatuur en sportartikelen en radio-elektronica.

In de meeste gevallen zijn fiberglas gemaaktop basis van spuiten. Deze methode is vooral effectief in productie op kleine en middelgrote schaal, bijvoorbeeld bootrompen, boten, cabines voor wegtransport en treinwagons. De spuittechnologie is handig voor het besparen van energie, omdat er geen barstjes in het glasmateriaal nodig zijn.

Carbon kunststoffen

Eigenschappen van composietmaterialen op basis vanpolymeren maken het mogelijk om ze op verschillende gebieden te gebruiken. Ze gebruiken koolstofvezels die zijn verkregen uit synthetische en natuurlijke op cellulose gebaseerde vezels, zoals velden. De vezel wordt thermisch verwerkt in verschillende stadia. In vergelijking met glasvezel heeft koolstofplastic een lagere dichtheid en hogere elasticiteitsmodulus met de lichtheid en sterkte van het materiaal. Vanwege de unieke prestatie-eigenschappen worden koolstofplastics gebruikt in de machinebouw en de productie van raketten, de productie van ruimte en medische apparatuur, fietsen en sportuitrusting.

Boroplastiki

Dit zijn multicomponentmaterialen op basis vanBoorvezels worden ingebracht in een thermohardende polymeermatrix. De vezels zelf worden weergegeven door monofilamenten, koorden, die zijn verweven met een hulpglasdraad. De hoge hardheid van de draden zorgt voor sterkte en duurzaamheid van het materiaal voor agressieve factoren, maar tegelijkertijd zijn boroplastische materialen bros, wat de verwerking bemoeilijkt. Boric vezels zijn duur, dus de reikwijdte van boroplastic beperkt zich voornamelijk tot de luchtvaart en de ruimtevaartindustrie.

organoplastics

In deze composieten als vulstoffentreden vooral synthetische vezels - strengen, garens, weefsels, papier. Onder de specifieke eigenschappen van deze polymeren kunnen worden genoemd lage dichtheid, gemak in vergelijking met glas en koolstofvezel, een hoge treksterkte en een hoge weerstand tegen schokken en dynamische belastingen. Het composietmateriaal wordt veel gebruikt in gebieden zoals werktuigbouwkunde, scheepsbouw, automotive engineering, ruimtetechnologie de productie, chemische technologie.

Wat is de effectiviteit?

Composietmaterialen kunnen door de unieke samenstelling op verschillende gebieden worden gebruikt:

in de luchtvaart bij de vervaardiging van vliegtuigonderdelen en -motoren;
ruimtevaarttechnologie voor de productie van vermogensstructuren van apparaten die worden onderworpen aan verwarming;
automobielindustrie om lichtgewichtlichamen, kaders, panelen, bumpers te creëren;
mijnbouw in de productie van boorgereedschappen;
civiele techniek om overspanningen van bruggen te creëren, elementen van geprefabriceerde constructies op hoogbouw.

Het gebruik van composieten stelt u in staat het vermogen van motoren, krachtcentrales te vergroten en de massa van machines en apparatuur te verminderen.

Wat zijn de vooruitzichten?

Volgens vertegenwoordigers van de industrieRusland, het composietmateriaal verwijst naar de materialen van de nieuwe generatie. Het is de bedoeling dat tegen 2020 de volumes van de binnenlandse productie van de composietindustrie zullen toenemen. In het land worden al proefprojecten uitgevoerd die gericht zijn op de ontwikkeling van een nieuwe generatie composietmaterialen.

Het gebruik van composieten is het meest aan te radenverschillende gebieden, maar het is het meest effectief in industrieën die te maken hebben met geavanceerde technologie. Vandaag wordt bijvoorbeeld geen vliegtuig gemaakt zonder het gebruik van composieten, en in sommige ervan wordt ongeveer 60% van de polymeercomposieten gebruikt.

Vanwege de mogelijkheid om verschillende te combinerenversterkende elementen en matrices kunnen een samenstelling met een specifieke reeks kenmerken worden verkregen. En dit maakt het op zijn beurt mogelijk om deze materialen op verschillende gebieden toe te passen.