Классификация композиционных материалов

Классификация КМ по материалу матрицы(материаловедческий принцип)

Одним из наиболее важных признаков классификации композиционных материалов, является материал матрицы. КМ с металлической матрицей называют металлическими композиционными материалами (МКМ), с полимерной матрицей – полимерными композиционными материалами (ПКМ), с керамической – керамическими композиционными материалами (ККМ).Композиционные материалы, которые включают в себя два и более различных по составу матричных материала, называют полиматричными.

Название ПКМ обычно состоит из двух частей. Первая часть указывает на материал наполнителя, а во второй части приводится слово «пластик», или «волокнит». Например, полимерные композиты, армированные стекловолокном, называются стеклопластиками (стекловолокнитами); металлическими волокнами – металлопластиками (металловолокнитами), органическими волокнами – органопластиками (органоволокнитами), борными волокнами – боропластиками (бороволокнитами и т.д.

Для характеристики МКМ чаще используют двойное обозначение: сначало сообщают материал матрицы, затем материал волокна. Например, обозначение медь – вольфрам (Cu– W) соответствует композиционному материалу, в котором матрицей является медь, а волокнами – вольфрам. Для ККМ характерно такое же обозначение, как и для МКМ. Например, обозначение окись алюминия – молибден (А12О3 – Мо) соответствует композиционному материалу с матрицей из окиси алюминия и молибденовыми волокнами.

В некоторых случаях для обозначения КМ используется одно слово, например бороалюминий или углеалюминий. В этом случае первая часть слова соответствует материалу волокна, а вторая материалу матрицы.

В зависимости от материала матрицы КМ можно разбить на три группы:

1. композиции с металлической матрицей (металлические компо­зиционные материалы МКМ);

2. композиции с полимерной матрицей (полимерные композиционные материалы ПКМ);

3. композиции с керамической матрицей (керамические композиционные материалы ККМ);

4. дисперсионно упрочненные сплавы.

Классификация матричных КМ по схеме армирования(конструкционный принцип)

По ориентации и типу армирования все КМ можно разделить на две группы: изотропные и анизотропные.

Изотропными называют материалы, которые имеют одинаковые свойства во всех направлениях. Свойства анизотропных материалов зависят от направления в исследуемом объекте.

КМ с матричной структурой делятся на хаотично-армированные и упорядоченно-армированные (рис. 2.1).

Хаотично-армированные КМ содержат армирующие элементы в виде дисперсных включений, дискретных или непрерывных волокон. Эти материалы являются изотропными или квазиизотропными.

Термин «квазиизотропный» означает, что КМ является анизотропным в микрообъеме, но изотропным в объеме всего изделия.

Упорядоченно-армированные КМ подразделяются на однонаправленные, т, е. одноосно армированные, двухосно-армированные (с плоскостным расположением арматуры) и трехосно-армированные (с объемным расположением армирования).

Рис. 2.1.Классификация композиционных материалов по конструкционному признаку:хаотично- (а), одномерно- и пространственно армированные (б-г)

КлассификацияКМ по методам получения (технологический принцип)

В соответствии с этой классификацией КМ делятся на материалы, полученные жидкофазными и твердофазными методами, а также методами осаждения – напыления, комбинированными методами.

К жидкофазным методам относятся пропитка (пропитка арматуры полимерами или расплавленными металлами) и направленная кристаллизация сплавов.

К твердофазным методам получения КМ относятся прокатка, ковка, штамповка, уплотнение взрывом, диффузионная сварка, волочение и др. Композиционные материалы, получаемые твердофазными методами, используются в виде порошка или тонких листов.

При получении КМметодами осаждения – напыления, матрица наносится на волокна из растворов солей или других соединений, из парогазовой фазы, из плазмы и т. и,

Комбинированные методы заключаются в последовательном или параллельном применении нескольких методов.