Композиционные материалы с неметаллической матрицей

В композиционных материалах с неметаллической матрицей в качестве основы (матрицы) применяют полимерные (эпоксидная, фенолформальдегидная, полиамидная и др.), углеродные и керамические материалы. Упрочнителями служат стеклянные, углеродные, борные, органические волокна, волокна на основе нитевидных кристаллов (оксиды, бориды, карбиды, нитриды), металлическая проволока.

Свойства материалов зависят от состава композиции, сочетания компонентов, прочности связей между ними. Свойства матрицы определяют в основном прочность композита на сдвиг и сжатие, сопротивление усталостному износу. Свойства упрочнителя определяют в основном прочность и жесткость материала. В слоистых материалах волокна, нити, ленты, пропитанные связующим, укладывают параллельно друг другу. Полученные слои собираются в пластины. При параллельной укладке свойства композита получаются анизотропными. При укладке волокон под углом друг к другу можно получит материалы с изотропными свойствами.

Рассмотрим некоторые наиболее применяемые композиты.

Карбоволокниты (углепласты) представляют собой композиции, состоящие из полимерной матрицы и упрочнителя в виде углеродных волокон (карбоволокно).

В качестве матрицы применяются:

• • полимеры (полимерные карбоволокниты);
• • синтетические полимеры, подвергнутые пиролизу (коксованные карбоволокниты);
• • пиролитический углерод (пироуглеродные карбоволокниты);
• • стекловолокно (карбостекловолокниты).

Карбоволокниты отличаются высоким статическим и динамическим сопротивлением усталости, могут работать в широком диапазоне положительных и отрицательных температур. Материал используется в кузовостроении, при изготовлении элементов кузова (крылья, передние и задние панели), подшипников и т. п.

В бороволокнитах в качестве уирочнителя применяют борные волокна. Материал отличается высокой прочностью при сжатии, сдвиге и срезе, низкой ползучестью, высокой твердостью. Изделия из бороволокнитов применяются в авиастроении.

Органоволокниты представляют собой композицию из синтетической матрицы и синтетических волокон. Материалы имеют стабильные во времени механические свойства, хорошо работают при повышенных влажности и климатических температурах и применяются как корпусной материал машин, работающих в тропическом и субтропическом климате.