Предельные рабочие температуры различных материалов матриц КМ

Материал матрицы	Ориентировочная предельная рабочая температура, С
Полимеры органические Алюминиевые материалы Титановые материалы Керамические материалы Углеродные материалы	300 450 800 1400…1700 2500

                                                                                                                       Таблица 24

Характеристики материалов матриц (примеры)

Основа материала	Марка и примерный состав, %	Плотность G ,кг/м	Предел прочности при растяжении , МПа	Удельные энергетические затраты на изготовление W ,кДж/кг
Полимер	Полиэтилен	1050	35	220
Алюминий	АД-1(100Al) В95 (2Cu; 2,5Mg; 0,6Mn)	2700     2800	410          600	180           300
Титан	ПТЭ-1(100Ti)	4700	1650	250
Никель	НП-2(100Ni) ХН70Ю(30Cr; 1Al)	8900 7800	450 750	540 600
Углерод	УУМ	1930	350	Нет данных

В материале матрицы распределяются наполнители. Концентрация наполнителя в различных композиционных материалах изменяется в широких пределах от 1 до 70% по объему. В качестве наполнителя используются короткие и длинные волокна, порошки, тканые материалы, сетки. Соответственно различают волокнистые, порошковые, слоистые композиционные материалы. Некоторые данные о характеристиках волокнистых наполнителей КМ представлены в табл.25.

                                                                                                                       Таблица 25

Характеристики волокнистых наполнителей (примеры)

Материал волокна	Диаметр волокна ,мкм	Плотность G ,кг/м	Предел прочности при растяжении ,МПа	Удельные энергетические затраты на изготовление W ,кДж/кг
Металлический: Сталь 09Х13Н13М2 Молибден	90 25	7800 10200	3400 2240	1260 нет данных
Керамический: Al O SiC на W-проволоке	127 100	3960 3400	2410 3700	950 нет данных
Борный: В на W-проволоке	100	2590	3440	нет данных
Углеродный: ВМН-4 ЛУ-4	6 6	1700 1700	2210 3300	1460 нет данных

Как видно, характерной особенностью волокнистых наполнителей является высокий предел прочности на растяжение ~2200…3400 МПа при малом диаметре волокон ≤(90…127) микрометров. Удельные энерге- тические затраты на изготовление волокон значительно превышают аналогичные затраты для матричных материалов.

При выборе матричного материала и волокнистого наполнителя принимают во внимание следующие ограничения:

  по плотности (массе);

по рабочей температуре изделия из КМ;

по прочности;

по удельной прочности, т.е. отношению ;

по энергетическим затратам на изготовление;

по стоимости КМ.

Особым ограничением является необходимость обеспечения совместимости (межфазного взаимодействия) материалов матрицы и волокна КМ. Некоторые примеры совместимых материалов приведены в табл.26.

                                                                                                                       Таблица 26