Композиционные материалы
Скачать 71.91 Kb.
|
| Композиционные материалы. В начале XXI века задаются вопросом о будущих строительных материалах. Бурное развитие науки и техники затрудняет прогнозирование: еще четыре десятилетия назад не было широкого применения полимерных строительных материалов, а о современных «истинных» композитах было известно только узкому кругу специалистов. Тем не менее, можно предположить, что основными строительными материалами также будут металл, бетон и железобетон, керамика, стекло, древесина, полимеры. Строительные материалы будут создаваться на той же сырьевой основе, но с применением новых рецептур компонентов и технологических приемов, что даст более высокое эксплуатационное качество и соответственно долговечность и надежность. Будет максимальное использование отходов различных производств, отработавших изделий, местного и домашнего мусора. Строительные материалы будут выбираться по экологическим критериям, а их производство будет основываться на безотходных технологиях. Композицио́нный материа́л — искусственно созданный неоднородный сплошной материал, состоящий из двух или более компонентов с четкой границей раздела между ними. В большинстве композитов (за исключением слоистых) компоненты можно разделить на матрицу и включенные в нее армирующие элементы. В композитах конструкционного назначения армирующие элементы обычно обеспечивают необходимые механические характеристики материала (прочность, жесткость и т.д.), а матрица (или связующее) обеспечивает совместную работу армирующих элементов и защиту их от механических повреждений и агрессивной химической среды. В последнее время материаловеды экспериментируют с целью создать более удобные в производстве, а значит — и более дешёвые материалы. Исследуются саморастущие кристаллические структуры, склеенные в единую массу полимерным клеем (цементы с добавками водорастворимых клеев), композиции из термопласта с короткими армирующими волоконцами и пр. Преимущества композиционных материалов Главное преимущество КМ в том, что материал и конструкция создается одновременно. Исключением являются препреги, которые являются полуфабрикатом для изготовления конструкций. Стоит сразу оговорить, что КМ создаются под выполнение данных задач, соответственно не могут вмещать в себя все возможные преимущества, но, проектируя новый композит, инженер волен задать ему характеристики значительно превосходящие характеристики традиционных материалов при выполнении данной цели в данном механизме, но уступающие им в каких-либо других аспектах. Это значит, что КМ не может быть лучше традиционного материала во всём, то есть для каждого изделия инженер проводит все необходимые расчёты и только потом выбирает оптимум между материалами для производства.
Причём, разные классы композитов могут обладать одним или несколькими преимуществами. Некоторых преимуществ невозможно добиться одновременно. В гражданском строительстве используются традиционные материалы, например бетон и сталь, для которых характерна низкая стоимость компонентов, но высокая стоимость обработки и установки, а также низкие возможности обработки. Результатом внедрения пластмасс может стать следующее: - Сокращение итоговых расходов. - Повышение производительности. - Снижение веса. - Увеличение возможностей при проектировании в сравнении с деревом и металлами. - Устойчивость к коррозии. - Простота обработки и установки. - Определенные полимеры могут пропускать свет и даже быть прозрачными. - Простота технического обслуживания. - Изоляционные свойства. С другой стороны, следует помнить о старении и механическом сопротивлении. Тем не менее, некоторые проекты, построенные в середине 1950х годов с использованием полиэстера, укрепленного стекловолокном, демонстрируют значительную долговечность. Отрасль гражданского строительства относится к консервативным, и перед расширением использования пластмасс и композитов стоят такие барьеры, как: - Слабая изученность и малый опыт работы с этими материалами в отрасли гражданского строительства. - Сложность перенесения опыта, накопленного в других отраслях промышленности. - Сложность выбора и оценки размеров этих материалов. - Сложность взаимопонимания между представителями различных профессий, обладающими очень разными менталитетами. - Мнение о пластмассах, сложившееся в обществе. - Жесткие окружающие условия на месте строительства. - Сложные условия применения, которые не совсем совпадают с практикой и квалификацией строителей. Прогрессивный ответ пластмасс возрастающим требованиям строительства: от очищенных термопластов к ориентированным композитам с углеродными волокнами Композиты представляют особый интерес для строительной отрасли, так как им присущи высокие коэффициенты [производительность/вес/конечная стоимость]. Более того, возможность задания направления в композитном укреплении расширяет возможности при проектировании в сравнении со сталью. Недостатки композиционных материаловКомпозиционные материалы имеют достаточно большое количество недостатков, которые сдерживают их распространение. Высокая стоимостьВысокая стоимость КМ обусловлена высокой наукоёмкостью производства, необходимостью применения специального дорогостоящего оборудования и сырья, а следовательно развитого промышленного производства и научной базы страны.Анизотропия свойствАнизотропия - непостоянство свойств КМ от образца к образцу. Для компенсации анизотропии увеличивают коэффициент запаса прочности, что может нивелировать преимущество КМ в удельной прочности. Таким примером может служить опыт применения КМ при изготовлении вертикального оперения истребителя МиГ-29. Из-за анизотропии применявшегося КМ вертикальное оперение было спроектировано с коэффициентом запаса прочности кратно превосходящим стандартный в авиации коэффициент 1,5, что в итоге привело к тому, что композитное вертикальное оперение Миг-29 оказалось равным по весу конструкции классического вертикального оперения, сделанного из дюралюминия. Низкая ударная вязкостьНизкая ударная вязкость также является причиной повышения коэффициента запаса прочности. Кроме этого, низкая ударная вязкость обуславливает высокую повреждаемость изделий из КМ, высокую вероятность возникновения скрытых дефектов, которые могут быть выявлены только инструментальными методами контроля. Высокий удельный объемВысокий удельный объем является существенным недостатком при применении КМ в областях с жесткими ограничениями по занимаемому объему. Это относится, например, к сверхзвуковым самолётам, у которых даже незначительное увеличение объема самолёта приводит к существенному росту волнового аэродинамического сопротивления. ГигроскопичностьКомпозиционные материалы гигроскопичны, т.е. склонны впитывать влагу, что обусловлено несплошностью внутренней структуры КМ. При длительной эксплуатации и многократном переходе температуры через 0 по Цельсию вода, проникающая в структуру КМ, разрушает изделие из КМ изнутри (эффект по природе аналогичен разрушению автомобильных дорог в межсезонье). Так одной из возможных причин авиакатастрофы American Airlines Flight 587, в которой от фюзеляжа оторвался композитный киль, названо разрушение структуры композитного киля от периодически замерзавшей в ней воды. Аналогичные примеры отделения композитного киля от фюзеляжа происходили также в России.[2] КМ могут впитывать также другие жидкости, обладающие высокой проникающей способностью, например, авиационный керосин. ТоксичностьПри эксплуатации КМ могут выделять пары, которые часто являются токсичными. Если из КМ изготавливают изделия, которые будут располагаться в непосредственной близости от человека (таким примером может послужить композитный фюзеляж самолета Boeing 787 Dreamliner), то для одобрения применяемых при изготовлении КМ материалов требуются дополнительные исследования воздействия компонентов КМ на человека. Низкая эксплуатационная технологичностьКомпозиционные материалы обладают низкой эксплуатационной технологичностью, низкой ремонтопригодностью и высокой стоимостью эксплуатации. Это связано с необходимостью применения специальных трудоемких методов, специальных инструментов для доработки и ремонта объектов из КМ. Часто объекты из КМ вообще не подлежат какой-либо доработке и ремонту.  Ссылки. http://ru.wikipedia.org/wiki/%CA%EE%EC%EF%EE%E7%E8%F6%E8%EE%ED%ED%FB%E9_%EC%E0%F2%E5%F0%E8%E0%EB http://www.bestreferat.ru/referat-108890.html http://www.chemport.ru/ http://xreferat.ru/88/768-1-kompozicionnye-materialy.html http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2085.html Список литературы. Структура и свойства композиционных материалов, М., 1979; Композиционные материалы, под ред. Л. Браутмана, Р. Крока, пер. с англ., т. 1-8, М., 1978; Композиционные материалы, М., 1981; Салибеков С. Е., Строганова В. Ф., Современное состояние и перспективы развития композиционных материалов с металлической матрицей, "Металловедение и термическая обработка металлов", 1984, № 8, с. 2; Композиционные материалы. Справочник, под ред. Д. М. Карпиноса, К., 1985. С. Е. Салибеков. |
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Методические указания по выполнению рефератов по дисциплине "Конструкционные... Методические указания предназначены в помощь студентам при выполнении рефератов по дисциплине " Конструкционные и функциональные... |  | Композиционные материалы Будет максимальное использование отходов различных производств, отработавших изделий, местного и домашнего мусора. Строительные материалы... |
| «композиционные материалы, на основе эпоксидных смол, упрочненные... | | §2 Что такое композиционные материалы КМ, композиты) многокомпонентные материалы (рис. 5), состоящие из пластичной основы (матрицы), армированной наполнителями, обладающими... |
| Реферат Композиционные материалы и их использование в технологии stealth Целью реферата является ознакомление с композиционными материалами специального назначения, используемыми в технологии снижения заметности... | | §3 Композиционные материалы в быту и строительстве «теория железобетона». Если речь идёт о конкретном объекте, будет правильнее говорить «железобетонная конструкция» или «железобетонный... |
| Влияние характеристик порошковых материалов и деталей на прочность... Рассмотрев проект областной целевой программы "Развитие информационного общества в Челябинской области на 2013 2015 годы", Правительство... | | Методические рекомендации преподавателю по дисциплине «Функциональные... На первом занятии по данной учебной дисциплине необходимо ознакомить студентов с порядком ее изучения, раскрыть место и роль дисциплины... |
| Руководство к чтению в книге сосуществуют, не пересекаясь, три композиционные линии Основная образовательная программа по направлению 040104. 65 – «Организация работы с молодежью» | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Природные каменные материалы, керамические материалы, стеклокристаллические материалы |
| Содержательно-композиционные и стилистические особенности русской... Игра викторина "Самый умный" проводилась среди учащихся 8 классов в рамках декады естественных наук | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Приборы и материалы: компьютер, проектор, доска, дидактические материалы, учебник математики для 6 класса, автор Н. Я. Виленкин,... |
| Аналитические материалы по итогам профилактической работы с несовершеннолетними... Материалы по результатам диагностики, анкетирования, собеседования с классными руководителями, педагогами доп образования, педагогам-организаторам... | | Реферат по курсу: ''эдсс'' на тему: ''Магнитные материалы для микроэлектроники'' Необходимы магнитные материалы, прозрачные в оптическом и ик-диапазоне, обладающие большой коэрцитивной силой, намагниченностью насыщения,... |
| Рабочая учебная программа конспекты лекций материалы для лабораторных... Учебно-методический комплекс составлен на основании требований федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального... | | Рабочая программа учебной дисциплины (рпуд) 5 конспекты лекций 33... Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального... |
