Композиционные материалы – это искусственные материалы, получаемые сочетанием компонентов с различными свойствами. Одним из компонентов является матрица (основа), другим – упрочнители (волокна, частицы). В качестве матриц используют полимерные, металлические, керамические и углеродные материалы. Упрочнителями служат волокна – стеклянные, борные, углеродные, органические, нитевидные кристаллы (карбидов, берилов, нитридов и др.) и металлические проволоки, обладающие высокой прочностью и жесткостью. При составлении композиции эффективно используются индивидуальные свойства составляющих композиций. Свойства композиционных материалов зависят от состава компонентов, количественного соотношения и прочности связи между ними. Содержание упрочнителя в композиционных материалах составляет от 20 до 80 % по объему. Композиционные материалы являются гетерофазными материалами. Композиционные материалы являются весьма перспективными конструкционными материалами для многих отраслей машиностроения. При производстве труб используют такие композиционные материалы как ткань пропитанную резиной или смолами, железобетон.
Использование КМ в конструкциях позволило уменьшить массу изделия до 40 %, увеличивая полезную нагрузку.
В настоящее время КМ применяют в энергетическом машиностроении, химической промышленности (автоклавы, цистерны, емкости).
Правильно спроектированная и хорошо изготовленная конструкция из КМ более совершенна, чем такая же конструкция выполненная из металлов. Само создание изделий из КМ является примером единения конструкции и технологии. При этом КМ, спроектированный конструктором, образуется одновременно с изготовлением изделия со свойствами в значительной степени зависящими от параметров технологического процесса.
1.4.4 Керамические материалы
Керамические материалы обладают такими специфическими свойствами как высокая химическая стойкость, простота изготовления, низкая стоимость, огнеупорность. Изделия из керамических материалов характеризуются химической основой и методами их получения и бывают:
– из Al>2O>3 (из глинозема или корунда), для изделий, работающих при высоких температурах (лабораторная посуда, элементы термопар и т. д.);
– из СаО – изготавливают изделия электротехнической промышленности, трубы для орошения.
1.4.5 Древесные материалы
Все древесные материалы относятся к классу волокнистых органических веществ с капилярно-пористой структурой. Деревянные трубы являлись одними из первых естественных труб полученных из ствола бамбука. Широкая доступность, а также ряд положительных свойств, как высокая механическая прочность, малый объёмный вес, лёгкая обрабатываемость, позволили широко использовать древесные материалы в различных отраслях промышленности.
1.4.6 Стеклянные материалы
Стекло – аморфное тело, не имеющее определённой температуры плавления (постепенный переход из твёрдого состояния в жидкое через все стадии размягчения.
Стёкла бывают органические (метакриловая кислота) и неорганические, которые, в свою очередь, подразделяются на:
– силикатные (основа SiO>2);
– алюмосиликатные (Al>2O>3 и SiO>2);
– боросиликатные (В>2О>3 и SiО>2) и др.
Структура стекол характеризуется беспорядочной пространственной трёхмерной сеткой, в узлах которой, расположены ионы, атомы или их группы. Механические свойства стёкол зависят от химического состава и термической обработки (более низкие свойства у стёкол, содержащих PbO, К
