Технология создания композиционных материалов.

В большинстве случаев в качестве связующего наполнителя используется химически отверждаемая термореактивная смола, процесс отверждения характеризуется экзотермической химической реакцией. В основном используются полиэфирные, эпоксидные, фенольные и высокотемпературные смолы. Чаще всего в изготовлении деталей сложной конфигурации применяют технологии суть которых заключается в выкладке «сухой» основы с последующей пропиткой связующим составом («влажная» формовка, намотка, инжекция, Resin Transfer Molding / RTM) или с поочередной выкладкой «сухой» основы с пленочным клеем (вакуумная пропитка, Resin Film Infusion / RFI). Существует несколько основных технологий изготовления деталей из композиционных материалов, включая ручные и автоматизированные методы:

§ пропитка армирующих волокон матричным материалом;

§ формирование в пресс-форме лент упрочнителя и матрицы, получаемых намоткой;

§ холодное прессование компонентов с последующим спеканием;

§ электрохимическое нанесение покрытий на волокна с последующим прессованием;

§ осаждение матрицы плазменным напылением на упрочнитель с последующим обжатием;

§ пакетная диффузионная сварка монослойных лент компонентов;

§ совместная прокатка армирующих элементов с матрицей и др.

Кроме того широкое распространение получила технология изготовления деталей с использованием препрегов (полуфабрикатов, представляющих собой материал основы, пропитанный связующим составом).

Методы получения композитов.

· 1. Твердофазные. Материал матрицы в виде листов, проволоки или порошка соединяют с волокнами диффузионной сваркой под давлением, сваркой взрывом, прокаткой, прессованием с последующим спеканием (порошковая металлургия).

· 2. Жидкофазные. Волокна пропитываются расплавом материала матрицы в вакууме или под давлением (применение метода ограничено из-за реакции волокон с металлическим расплавом).

· 3. Газопарофазные. На волокна наносят барьерные покрытия, которые защищают их от разрушения (нитриды, бориды, оксиды, карбиды). Покрытия получают либо разложением летучих карбонилов, либо испарением металлов с одновременным термическим воздействием электронного луча, ионного пучка. Производительность этих методов крайне низкая.

· 4. Плазменного напыления. Покрытие из матричного материала наносится на волокна без существенного повышения их температуры, однако прочность связи такого покрытия невысокая.

· 5. Химические. Позволяют осаждать металлические покрытия на непроводящие ток кристаллы сапфира, углеродные волокна и т.д. Ионы металла восстанавливаются на поверхности волокон.

· 6. Электролиза. Волокна находятся в контакте с катодом.

При использовании в производстве композиционных материалов следует помнить о том, что при попытке изменить форму и размеры заготовки возможно разрушение волокон и расслоение. Поэтому надо по возможности совмещать процесс получения композита и изготовления из него детали.

При необходимости соединение композитов производят через матрицу. Для обеспечения прочности соединения используют большие перекрытия (отношение длины перекрытия к толщине изделия L / S > 20).