КОМПОЗИЦИО́ННЫЕ МАТЕРИА́ЛЫ

КОМПОЗИЦИО́ННЫЕ МАТЕРИА́ЛЫ (ком­по­зи­ты), ма­те­риа­лы, пред­став­ляю­щие со­бой объ­ём­ное со­че­та­ние ком­по­нен­тов с чёт­ко вы­ра­жен­ной гра­ни­цей раз­де­ла. Со­сто­ят из мат­ри­цы (свя­зую­ще­го) и рав­но­мер­но рас­пре­де­лён­ных в ней уп­роч­ни­те­лей, или ар­ми­рую­щих на­пол­ни­те­лей. Свой­ст­ва К. м. в осн. за­ви­сят от фи­зи­ко-ме­ха­нич. свойств ком­по­нен­тов и проч­но­сти свя­зи ме­ж­ду ни­ми. Мат­ри­ца при­да­ёт из­де­лию из К. м. за­дан­ную фор­му и мо­но­лит­ность; свой­ст­ва мат­ри­цы оп­ре­де­ля­ют экс­плуа­тац. ха­рак­те­ри­сти­ки (ра­бо­чую темп-ру, плот­ность, удель­ную проч­ность, со­про­тив­ле­ние ус­та­ло­ст­но­му раз­ру­ше­нию и воз­дей­ст­вию ок­ру­жаю­щей сре­ды) и тех­но­ло­гич. ре­жи­мы по­лу­че­ния К. м. Ар­ми­рую­щие на­пол­ни­те­ли вво­дят в К. м. с це­лью уве­ли­че­ния проч­но­сти, жё­ст­ко­сти и пла­стич­но­сти, а так­же из­ме­не­ния элек­тро­фи­зич., те­п­ло­фи­зич. ха­рак­те­ри­стик в разл. на­прав­ле­ни­ях или отд. мес­тах из­де­лия. К. м. ха­рак­те­ри­зу­ют­ся свой­ст­ва­ми, ко­то­ры­ми не об­ла­да­ет ни один из ком­по­нен­тов в от­дель­но­сти.

К. м. клас­си­фи­ци­ру­ют в за­ви­си­мо­сти от хи­мич. при­ро­ды ком­по­нен­тов, а так­же раз­ме­ров, фор­мы и ори­ен­та­ции на­пол­ни­те­лей. По ма­те­риа­лу мат­ри­цы К. м. раз­де­ля­ют на по­ли­мер­ные, ме­тал­ли­че­ские, уг­ле­род­ные, ке­ра­ми­че­ские и др. По фор­ме на­пол­ни­те­лей раз­ли­ча­ют дис­перс­но-уп­роч­нён­ные, во­лок­ни­стые и слои­стые К. м. Для ар­ми­ро­ва­ния К. м. при­ме­ня­ют­ся: для дис­перс­но-уп­роч­нён­ных – мел­ко­дис­перс­ные по­рош­ки и на­но­ча­сти­цы (ме­тал­лич., стек­лян­ные, уг­ле­род­ные и др.); для во­лок­ни­стых – не­пре­рыв­ные и дис­крет­ные во­лок­на (стек­лян­ные, уг­ле­род­ные, бор­ные, ме­тал­лич., ор­га­ни­че­ские), ни­те­вид­ные кри­стал­лы (ок­си­да и нит­ри­да алю­ми­ния, ок­си­да бе­рил­лия, кар­би­да бо­ра, нит­ри­да крем­ния); для слои­стых – лен­точ­ные, тка­не­вые, се­точ­ные (со­стоя­щие из лю­бых ви­дов во­ло­кон и их со­че­та­ний) и др. Ар­ми­рую­щий на­пол­ни­тель в струк­ту­ре К. м. мо­жет рас­по­ла­гать­ся хао­ти­че­ски или быть ори­ен­ти­ро­ван­ным; сре­ди по­след­них раз­ли­ча­ют од­но­на­прав­лен­ные и пе­ре­крё­ст­но-ар­ми­ро­ван­ные (дву­мер­но- и про­стран­ст­вен­но-ар­ми­ро­ван­ные). К. м. мо­гут быть изо- и ани­зо­троп­ны­ми; ино­гда в зо­не ар­ми­рую­щих на­пол­ни­те­лей на­блю­да­ет­ся ани­зо­тро­пия свойств К. м., а в це­лом – их изо­тро­пия. Наи­боль­шее при­ме­не­ние в тех­ни­ке по­лу­чи­ли К. м., ар­ми­ро­ван­ные вы­со­ко­проч­ны­ми и вы­со­ко­мо­дуль­ны­ми не­пре­рыв­ны­ми во­лок­на­ми: по­ли­мер­ные К. м. на ос­но­ве тер­мо­ре­ак­тив­ных (эпок­сид­ных, по­ли­эфир­ных, фе­но­ло-фор­маль­де­гид­ных, по­ли­имид­ных и др.) и тер­мо­пла­стич­ных свя­зую­щих, ар­ми­ро­ван­ные стек­лян­ны­ми (стек­ло­пла­сти­ки), уг­ле­род­ны­ми (уг­ле­пла­сти­ки), ор­га­ни­че­ски­ми (ор­га­но­пла­сти­ки), бор­ны­ми (бо­ро­пла­сти­ки) и др. во­лок­на­ми; ме­тал­лич. К. м. на ос­но­ве спла­вов Al, Mg, Cu, Ti, Ni, ар­ми­ро­ван­ные бор­ны­ми, уг­ле­род­ны­ми или кар­бид­крем­ние­вы­ми во­лок­на­ми, а так­же сталь­ной, мо­либ­де­но­вой или вольф­ра­мо­вой про­во­ло­кой; К. м. на ос­но­ве уг­ле­ро­да, ар­ми­ро­ван­но­го уг­ле­род­ны­ми во­лок­на­ми (уг­ле­род-уг­ле­род­ные ма­те­риа­лы); К. м. на ос­но­ве ке­ра­ми­ки, ар­ми­ро­ван­ные уг­ле­род­ны­ми, кар­бид­крем­ние­вы­ми и др. жа­ро­стой­ки­ми во­лок­на­ми.

Мно­го­об­ра­зие ар­ми­рую­щих на­пол­ни­те­лей и мат­риц, ис­поль­зуе­мых при соз­да­нии К. м., по­зво­ля­ет по­лу­чать ма­те­риа­лы с тре­буе­мым со­че­та­ни­ем экс­плуа­тац. и тех­но­ло­гич. свойств. Од­ним из на­прав­ле­ний ре­гу­ли­ро­ва­ния свойств яв­ля­ет­ся так­же соз­да­ние гиб­рид­ных К. м., со­дер­жа­щих бо­лее трёх ком­по­нен­тов – по­ли­мат­рич­ных и по­ли­ар­ми­ро­ван­ных. Напр., ло­каль­ное уп­роч­не­ние ма­те­риа­лов при че­ре­до­ва­нии сло­ёв во­лок­ни­сто­го К. м. со слоя­ми фоль­ги из ме­тал­ла или стек­ла по­зво­ля­ет ре­гу­ли­ро­вать сте­пень ани­зо­тро­пии свойств К. м., улуч­шать его ха­рак­те­ри­сти­ки в зо­нах со­еди­не­ния. Од­но из важ­ней­ших дос­то­инств К. м. – воз­мож­ность соз­да­ния эле­мен­тов из­де­лий с за­ра­нее за­дан­ны­ми свой­ст­ва­ми, наи­бо­лее пол­но от­ве­чаю­щи­ми ха­рак­те­ру и ус­ло­ви­ям ра­бо­ты де­та­лей и кон­ст­рук­ций. Для по­лу­че­ния К. м. и из­де­лий из них ис­поль­зу­ют разл. тех­но­ло­гич. про­цес­сы: твер­до­фаз­ные – прес­со­ва­ние, диф­фу­зи­он­ная свар­ка; жид­ко­фаз­ные – про­пит­ка ар­ми­рую­щих на­пол­ни­те­лей рас­тво­ра­ми и рас­пла­ва­ми мат­ри­цы; га­зо­фаз­ные – на­не­се­ние ме­тал­лич. и ке­ра­мич. мат­рич­ных по­кры­тий на ар­ми­рую­щие на­пол­ни­те­ли (во­лок­на, тка­ни).

К. м. с ком­плек­сом при­су­щих им спе­ци­аль­ных и функ­цио­наль­ных свойств ши­ро­ко ис­поль­зу­ют­ся в разл. об­ла­стях тех­ни­ки: авиа­ци­он­ной (напр., при из­го­тов­ле­нии ло­па­стей вен­ти­ля­то­ров для дви­га­те­лей ЛА, фю­зе­ля­жа, крыль­ев, хво­сто­во­го опе­ре­ния), ав­то­мо­биль­ной (ку­зо­ва ав­то­мо­би­ля, де­та­ли дви­га­те­лей), ядер­ной (твэ­лы, по­гло­щаю­щие эле­мен­ты), ме­ди­цин­ской (дат­чи­ки кар­дио­гра­фов, под­шип­ни­ки для бор­ма­шин); так­же в су­до­строе­нии (греб­ные вин­ты, кор­пу­са ло­док и ка­те­ров), про­из-ве средств за­щи­ты (бро­не­жи­ле­ты), спор­тив­но­го ин­вен­та­ря (лы­жи, вёс­ла, тен­нис­ные ра­кет­ки) и др.