Примеры совместимых материалов матрицы и волокна

Матрица	Волокно	Матрица	Волокно
Алюминиевый материал	Стальное Борное Керамическое Al O Углеродное	Титановый материал	Молибденовое Вольфрамовое
Никелевый материал	Молибденовое Керамическое Al O

Композиционные материалы интенсивно развиваются и возрастает объем их применения в конструкциях различных летательных аппаратов (самолетов, вертолетов, космических аппаратах и т.д.) и, в меньшей степени, в машиностроении. Ограниченное применение в значительной мере обусловлено высокой стоимостью КМ, т.е. экономическими причинами. Так, по данным начала 1990-х годов, КМ из алюминия с волокнами карбида кремния SiC имел стоимость в 800 раз более высокую по сравнению с алюминием, а у КМ алюминий-волокна бора (бороалюминий) в 1800 раз выше, чем у алюминия. Бороалюминий применен в США при изготовлении силовых деталей космических кораблей „Шаттл”.

Тем не менее, производство композиционных материалов растет и в 2007 году мировой рынок композитов составил 9,0 миллионов тонн (по данным журнала «Композитный мир» («Composite world»), 2007, №3). Глобальный рост производства композитов в мире составляет около 8% в год (данные 2007 г.). Наибольший годовой прирост композитов происходит в области термопластиковых композитов (9%) при значительно меньшем росте объема производства реактопластовых композитов (3%).

Интенсивно развивается производство композиционных материалов в Китае. Объем выпуска композитов в этой стране составляет чуть более 10% от мирового уровня (2006 г.).

7.2. Основные понятия о проектировании композиционных материалов с короткими волокнами.

Рассмотрим последовательность проектирования КМ на следующем учебном примере.

Задание. Дана цилиндрическая деталь длиной L c площадью поперечного сечения S массой m. Вдоль оси детали действует сила N, рабочая температура t, С.

Требуется:

Часть 1. Выполнить расчеты прочности, плотности и удельной проч- ности детали. Допускается плотность материала на 10% ниже расчетной.

Часть 2. Выполнить проектирование КМ с короткими волокнами, провести расчеты и проверить выполнение необходимого условия для спроектированного КМ: > .