Классификация КМ по геометрии компонентов
Рисунок 1.2. Классификация композиционных материалов по геометрии
компонентов.
Классификация КМ по данному признаку основана на понятии элементарного образца КМ, т.е. такого минимального объема материала, который характеризуется всем комплексом основных признаков КМ. В самом общем случае элементарный образец КМ должен иметь все три размера, существенно превосходящие минимальный размер компонентов.
В качестве примеров композитов такого типа можно привести дисперсно- упрочненные сплавы, металлы и сплавы, армированные частицами и материалы на основе керамики, содержащие короткие нитевидные кристаллы, длина которых много меньше характерного размера элементарного образца.
Примеры КМ с одномерными компонентами: волокнистые композиционные материалы на основе металлов и полимеров, армированные керамическими, борными, углеродными, стеклянными волокнами.
Примерами композиционных материалов с двумерными компонентами являются слоистые КМ, состоящие из чередующихся слоев титана и алюминия и их сплавов.
Для обозначения нульмерных, одномерных и двумерных компонентов приняты соответствующие индексы: 0*, 1 и 2.
Кроме КМ с нульмерными, одномерными и двухмерными компонентами созданы комбинированные КМ, содержащие два или три компонента различной размерности. Примером такого КМ может служить пластик на основе эпоксидной смолы, армированный углеродными волокнами (одномерный компонент) и короткими нитевидными кристаллами карбида кремния (нульмерный компонент).
Таб. 1.1
Классификация КМ по природе компонентов
По природе компонентов КМ делятся на группы по количеству компонентов (например, на две группы - по природе матрицы и по природе армирующего компонента). Каждая группа, в свою очередь, делится на четыре подгруппы, имеющие компоненты из:
1) металлов и сплавов;
2) неметаллических материалов (например, углерода);
3) неорганических соединений (окислов, карбидов, нитридов и т.п.);
4) органических соединений.
В соответствии с этим признаком композиционный материал углерод - углерод относится по природе матрицы к группе КМ с матрицей из неметаллических элементов, по природе армирующего компонента - к группе КМ со вторым компонентом из неметаллических элементов. Углепластики
относятся по природе матрицы к группе КМ с матрицей из органических соединений, по природе армирующего компонента - к группе КМ со вторым компонентом из неметаллических элементов.
Дополнениями к рассмотренным группам являются полиматричные и полиармированные КМ. Полиматричные КМ состоят из чередующихся слоев двух или более КМ с матрицами различного химического состава (Рисунок 1.3).
Рисунок 1.3. Полиматричный композиционный материал
Полиармированные КМ содержат два или более различных по составу армирующих компонента, равномерно распределенных в матрице (Рисунок 1.4).
Рисунок 1.4. Полиармированный композиционный материал
Полиармированные КМ могут быть «простыми», если содержат армирующие компоненты различной природы, но одинаковой размерности, и комбинированными, если содержат армирующие компоненты различной размерности и различной природы. Например, стеклоуглепластик является простым полиармированным КМ, а бороалюминий с прослойками из титановой фольги — комбинированным полиармированным КМ.