Свойства основных классов материалов

1.

Свойства основных классов материалов
Характеристики
Металлы
Керамики
Полимеры
Плотность, кг/м3
1800 (500)-22000
1750-16000
800-1500 (2200)
- 70 - 3950
500-4500
50-450 (900)
Прочность, МПа
10-104
8-7200
10-210 (104)
Модуль Юнга, ГПа
1-400
1,5-890
0,05-9,0
0,1 – 25 (1000)
0,1 – 5 (200)
0,5 - 1000
0,03-0,45
0,07-0,25
0,2-0,5
0,4-8
0,05-1,9
2-30
1,5-390
0,5-440 (5600)
0,12-2,9
1012 - 10-6
10-6-1020(0)
108 - 1020
-
90-8000
1,9-15
Тпл, Тразл., 0С
Деформация, %
Коэффициент Пуассона
КЛТР х 10-5, 1/0С
Теплопроводность,
Вт/(м К)
Удельное
электрическое объемное
сопротивление,
Ом м
Диэлектрическая
проницаемость
Примечание: в скобках указаны значения свойств суперсовременных материалов

2.

Классификация ПКМ по основным классам материалов матрицы и
агрегатному состоянию компонентов
ПКМ
Фаза 2 (двухфазная система) или
n - фаз (многофазная система)
Исходные компоненты ПКМ
Твердая (или эластичная)
Матрица
жидкая
газообразная
(непрерывная фаза 1)
Ме
Металлическая матрица (Ме)
Керамическая матрица (К)
Минеральная матрица (Мн)
Углеродная матрица (У)
Полимерная матрица (П)
Матрица сложного состава
К
П
МеКМ
Ме+Ме
Ме+К
Ме+П
Ме+Ж
Ме+Г
ККМ
К+Ме
К+К
К+П
К+Ж
К+Г
МнКМ
Мн+Ме
Мн+К
Мн+П
Мн+Ж
Мн+Г
УКМ
У+Ме
У+К
У+П
У+Ж
У+Г
ПКМ
П+Ме
П+К
П+П
П+Ж
П+Г
Многофазные
системы
Ме + К + П + У + Мн + Ж + Г

3.

Классификация ПКМ по типу микро- и макроструктуры
Матрица – полимерная
Дисперсная структура
Армированные структуры
Взаимопроникающая
Дискретные включения в матрице
Армирующие элементы в матрице непрерывны
более 2-х фаз
непрерывны в объеме
газообразные
жидкие
Пены и пористые
ПКМ
эластичные
Эмульсии
Включения (частицы)
различной формы и размеров
Пенопласты
и
поропласты
Основные типы микро-, и макроструктур ПКМ
ПКМ
наполненные
жидкостью
твердые
Дисперсии
Короткие волокна
с Lкр < L ≤ Lкр
Длинные волокна
с
15мм ≤ L ≤ 100мм
Дисперснонаполненные
ПКМ
ПКМ с изотропными свойствами
Волокниты
структура
в одном
направлении
в двух
направлениях
Волокнистые ПКМ
Листовые ПКМ
Объемно
армированные ПКМ
Непрерывные
волокна, нити,
ровинги, жгуты,
ленты, полые
волокна и т.д.
Листы, ткани,
маты, холсты,
бумаги, сетки,
пленки, шпоны,
полотна, рукава
и т.д.
Объемные
ткани, войлоки
сборные
пакеты,
пористые
каркасы и т.д.
Армированные
пластики
Слоистые
пластики
Объемноармированные
пластики
ПКМ с анизотропными свойствами
в трех
направлениях
в трех
направлениях
(х-у-z)
объема материала
Смеси полимеров
(область обращения
фаз),
импрегнированные
каркасные
системы с открытой
пористостью
ПКМ с изо- и анизотропными
свойствами

4.

Состав - свойства ПКМ (двухфазная система)
1 – аддитивная зависимость, пропорциональна содержанию фаз в ПКМ
2 – зависимость ниже аддитивной;
3 – зависимость выше аддитивной;
4 – зависимость с обращением фаз;
5 – зависимости, имеют значения выше верхнего предела
6 – значения, имеют значения ниже нижнего предела
7 – поле значений свойств ПКМ от свойств фазы А до Б.

5.

Границы изменения характеристик ПКМ
Характеристика
Полимеры
ПКМ
Диапазон
изменений для
ПКМ
800 - 2200
5 - 21000
≈104 раз
50 - 450
50 - 500
≈ 10 раз
Прочность при
растяжении, МПа
8 – 210 (103)
0,1 - 4000
≈ 104 раз
Модуль Юнга, ГПа
0,1 – 10 (102)
0,01 - 890
≈ 105 раз
Относительное
удлинение при разрыве, %
0,5 - 1000
0,1 - 1000
≈ 104 раз
Удельное
объёмное
электрическое
сопротивление, Ом м
108 - 1020
10-5 - 1020
≈ 1025 раз
Теплопроводность, Вт/(м К)
0,12 - 2,9
0,02 - 400
≈ 104 раз
(2 - 30) 10-5
10-4 – 5 10-5
≈ 10 раз
0,3 - 0,5
0,1 - 0,5
≈ 5 раз
Плотность, кг/м3
Температура (Тпл, Тд), оС
КЛТР, 1/0С
Коэффициент
Пуассона

6.

Уровни характерных свойств основных классов материалов и ПКМ
Характеристики
Металлы
Керамики
Полимеры
ПКМ
1800 (500)-22000
1750-16000
800-1500 (2200)
5 - 21000
- 70 - 3950
500-4500
50-450 (900)
50-500
Прочность, МПа
10-104
8-7200
10-210 (104)
0,1 - 4000
Модуль Юнга, ГПа
1-400
1,5-890
0,05-3,5
0,01 - 890
0,1 – 25 (1000)
0,1 – 5 (200)
0,5 - 1000
0,1 - 1000
0,03-0,45
0,07-0,25
0,2-0,5
0,1 - 0,5
0,4-8
0,05-1,9
2-30
0,1 – 5
1,5-390
0,5-440 (5600)
0,12-2,9
0,02 - 400
1012 - 10-6
10-6-1020(0)
108 - 1020
10-5 - 1020
-
90-8000
1,9-15
1,1 - 6000
Плотность, кг/м3
Тпл, Тразл., 0С
Деформация, %
Коэффициент
Пуассона
КЛТР х 10-5, 1/0С
Теплопроводность,
Вт/(м К)
Удельное
электрическое
объемное
сопротивление,
Ом м
Диэлектрическая
проницаемость
Примечание: в скобках указаны значения свойств суперсовременных материалов.