Конструкционные материалы применяемые в космической промышленности и народном хозяйстве

1. Конструкционные материалы применяемые в космической промышленности и народном хозяйстве

2. Целью моей работы является изучение новых композиционных материалов используемых в космической индустрии и других отраслях

народного хозяйства и
выявить экономическую
эффективность их применения.

3. Примеры композиционных материалов: пластик, армированный борными, углеродными, стеклянными волокнами, жгутами или тканями на их

Композиционный материал –
конструкционный (металлический или
неметаллический) материал, в котором
имеются усиливающие его элементы в
виде нитей, волокон или хлопьев более
прочного материала.
Примеры композиционных материалов:
пластик, армированный борными,
углеродными, стеклянными волокнами,
жгутами или тканями на их основе;
алюминий, армированный нитями стали,
бериллия.

4.

Комбинируя объемное содержание
компонентов, можно получать композиционные
материалы с требуемыми значениями
прочности, жаропрочности, модуля упругости,
абразивной стойкости, а также создавать
композиции с необходимыми магнитными,
диэлектрическими, радиопоглощающими и
другими специальными свойствами.

5. Композиционные материалы состоят из металлической матрицы (чаще Al, Mg, Ni и их сплавы), упрочненной высокопрочными волокнами

Типы композиционных
материалов.
1. Композиционные
материалы с металлической
матрицей.
Композиционные материалы состоят из металлической матрицы
(чаще Al, Mg, Ni и их сплавы), упрочненной высокопрочными
волокнами (волокнистые материалы) или тонкодисперсными
тугоплавкими частицами, не растворяющимися в основном
металле (дисперсно-упрочненные материалы). Металлическая
матрица связывает волокна (дисперсные частицы) в единое
целое.

6. В качестве неметаллических матриц используют полимерные, углеродные и керамические материалы. Из полимерных матриц наибольшее

2. Композиционные материалы с
неметаллической матрицей.

7. Свойства композиционных материалов зависят от состава компонентов, их сочетания, количественного соотношения и прочности связи

между ними.
Армирующие материалы могут быть в виде
волокон, жгутов, нитей, лент, многослойных
тканей.

8. 2. Классификация композиционных материалов.

2. КЛАССИФИКАЦИЯ
КОМПОЗИЦИОННЫХ
МАТЕРИАЛОВ.
2.1. Волокнистые композиционные
материалы.
Часто композиционный материал
представляет собой слоистую структуру,
в которой каждый слой армирован
большим
числом
параллельных
непрерывных волокон.

9. Использование в качестве упрочняющих фаз стабильных тугоплавких соединений (оксиды тория, гафния, иттрия, сложные соединения

2.2. Дисперсно-упрочненные
композиционные материалы.
В отличие от волокнистых композиционных
материалов в дисперсно-упрочненных композиционных материалах матрица является основным
элементом, несущим нагрузку, а дисперсные частицы
тормозят движение в ней дислокаций.
Использование в качестве упрочняющих фаз стабильных
тугоплавких соединений (оксиды тория, гафния, иттрия, сложные
соединения оксидов и редкоземельных металлов), не
растворяющихся в матричном металле, позволяет сохранить
высокую прочность материала.
Дисперсно-упрочненные композиционные материалы могут
быть получены на основе большинства применяемых в
технике металлов и сплавов.

10. Стекловолокниты – это композиция, состоящая из синтетической смолы, являющейся связующим, и стекло-волокнистого наполнителя. В

2.3. Стекловолокниты.
Стекловолокниты
–
это
композиция, состоящая из синтетической
смолы, являющейся связующим, и
стекло-волокнистого наполнителя. В
качестве
наполнителя
применяют
непрерывное
или
короткое
стекловолокно.

11. Карбоволокниты (углепласты) представляют собой композиции, состоящие из полимерного связующего (матрицы) и упрочнителей в виде

2.4. Карбоволокниты.
Карбоволокниты (углепласты)
представляют собой композиции,
состоящие из полимерного
связующего (матрицы) и
упрочнителей в виде углеродных
волокон (карбоволокон).

12. Коксованные материалы получают из обычных полимерных карбоволокнитов, подвергнутых пиролизу в инертной или восстановительной

2.5. Карбоволокниты с
углеродной матрицей.
Коксованные материалы получают
из обычных полимерных
карбоволокнитов, подвергнутых
пиролизу в инертной или
восстановительной атмосфере.

13. Бороволокниты представляют собой композиции из полимерного связующего и упрочнителя – борных волокон.

2.6. Бороволокниты.
Бороволокниты
представляют собой
композиции из
полимерного связующего
и упрочнителя – борных
волокон.

14. Органоволокниты представляют собой композиционные материалы, состоящие из полимерного связующего и упрочнителей (наполнителей)

2.7. Органоволокниты.
Органоволокниты
представляют
собой
композиционные материалы, состоящие из
полимерного связующего и упрочнителей
(наполнителей) в виде синтетических волокон.

15. Области применения композиционных материалов не ограничены. Они применяются в авиации для высоконагруженных деталей самолетов

Область применения
композиционных материалов.
Области применения композиционных материалов не ограничены.
Они применяются в авиации для высоконагруженных деталей самолетов
(обшивки, лонжеронов, нервюр, панелей и т. д.) и двигателей (лопаток
компрессора и турбины и т. д.), в космической технике для узлов силовых
конструкций аппаратов, подвергающихся нагреву, для элементов
жесткости, панелей, в автомобилестроении для облегчения кузовов,
рессор, рам, панелей кузовов, бамперов и т. д., в горной
промышленности (буровой инструмент, детали комбайнов и т. д.), в
гражданском строительстве (пролеты мостов, элементы сборных
конструкций высотных сооружений и т. д.) и в других областях народного
хозяйства.

16. Карбоволокниты с углеродной матрицей заменяют различные типы графитов. Они применяются для тепловой защиты, дисков авиационных

Композиционные материалы с
неметаллической матрицей, а именно
полимерные карбоволокниты используют в
судо- и автомобилестроении (кузовагоночных
машин, шасси, гребные винты); из них
изготовляют подшипники, панели отопления,
спортивный инвентарь, части ЭВМ.
Карбоволокниты с углеродной матрицей
заменяют различные типы графитов. Они
применяются для тепловой защиты, дисков
авиационных тормозов, химически стойкой
аппаратуры.

17.

Изделия из бороволокнитов применяют
в авиационной и космической технике
(профили, панели, роторы и лопатки
компрессоров,
лопасти
винтов
и
трансмиссионные валы вертолетов и т. д.).

18. Стеклопластики применяют как конструкционный и теплозащитный материал при производстве корпусов лодок, катеров, судов и

ракетных
двигателей,
кузовов
автомобилей,
цистерн,
рефрижераторов,
радиопрозрачных
обтекателей,
лопастей
вертолётов,
коррозионностойкого
оборудования
и
трубопроводов, небольших зданий, бассейнов для
плавания и др., а также стеклопластик используется
как электроизоляционный материал в электро- и
радиотехнике.

19. Из углепластика делают носовые обтекатели ракет, детали скоростных самолетов, подвергающиеся максимальным аэродинамическим

Органоволокниты применяют в качестве
изоляционного и конструкционного материала в
электрорадио промышленности, авиационной и
космической технике, автостроении; из них
изготовляют трубы, емкости для реактивов,
покрытия корпусов судов и другое.
Из
углепластика
делают
носовые
обтекатели
ракет,
детали
скоростных
самолетов, подвергающиеся максимальным
аэродинамическим нагрузкам, сопла ракетных
двигателей и прочее.

20.

Для производства бамперов,
панелей приборов, обивки
дверей и других деталей
используют такие материалы,
как древесно-наполненный
полипропилен,
модифицированный
полипропилен и другие.

21. В качестве рекламы композиционных материалов в США был изготовлен самолет «Вояджер»,практически полностью изготовленный из

армированных пластиков. Этот самолет
облетел
вокруг
Земли
без
посадки.

22. Применение композиционных материалов обеспечивает новый качественный скачек в увеличении мощности двигателей, энергетических и

транспортных установок, уменьшении
массы машин и приборов.

23. Среди новых материалов, активно завоевывающих автомобилестроение, следует назвать пеноалюминий - чрезвычайно легкий, жесткий, с

Среди новых материалов, активно завоевывающих
автомобилестроение, следует назвать пеноалюминий чрезвычайно легкий, жесткий, с высоким энергопоглощением
при столкновении. Сегодня он уже применяется и в
отечественном самолетостроении. Металлические пенистые
структуры обладают и высокими характеристиками,
обеспечивающими шумоизоляцию и термостойкость. Правда,
пока стоимость деталей из такого материала выше, чем у
стальных, примерно на 20%.
Использование алюминиевых листов со
вспененным алюминием в промежутках
делает кузов автомобиля на 50% легче и в
10 раз прочнее кузова из стали.

24. Замены металлических узлов и деталей на пластиковые композиционные материалы позволили уменьшить стоимость их производства. В

результате уже на нынешнем этапе
создаются условия для снижения себестоимости автомобиля
на 20 - 30%.
Эффективность
применения
композиционных
материалов
подтверждена на многих примерах. Скажем,
облицовка корпуса двигателя и коробки передач грузового
автомобиля из стеклонаполненного полиуретана массой 7, 5 кг
изготавливается всего за 189 секунд. А днище кузова, ранее
включавшее сто деталей и узлов, заменено одним
полиуретановым модулем со снижением массы на 30%.

25.

В
ракетостроении
применение
зеркал
антенных конструкций из углепластика при массе
до 15 кг обеспечит разрушающую нагрузку 900 кгс
при сроке службы не менее 20 лет. Сотовые
материалы (трехслойные) из углепластика в
несущих элементах конструкций в сравнении с
однослойными (монолитными) при заданных
условиях эксплуатации и увеличении нагрузок при
заданной массе элемента обеспечат: снижение
массы элемента конструкции на 40...50 % и
повышение его жесткости на 60...80 %; повышение
надежности на 20...25 % и увеличение гарантийного
срока на 60...70 % .

26.

Когда говорят о практической пользе
космонавтики, чаще всего вспоминают о
спутниках связи, погоды - то есть только о
непосредственном
применении
космической
техники.
Между
тем
материаловедческие вопросы дают не
меньше неожиданных на первый взгляд
ответвлений, позволяющих с успехом
применять
передовые
космические
материалы в народном хозяйстве.