ческие волокна на основе
А1203, SiC и др.; стекловолокно; органические
волокна (полиэтиленовые, полиэфирные, полиамидные и др.).
Сравнительные свойства волокон,
используемых в настоящее время в России и зарубежом, приведены в табл.
3.2. Как видно, волокна имеют очень высокий уровень свойств. Именно
это позволяет реализовать идею создания волокнисто-армированных микро- и
макроструктур, как структур материалов, в которых волокна, имеющие более
высокий модуль упругости и предел прочности, чем матрица,
воспринимают основную долю нагрузки.
Содержание волокон в матрице
может меняться в широких пределах. Теоретически максимальное содержание
волокон может достигать 91 % объема. Однако в реальных условиях уже при
объемной доле волокон 80 % возникают проблемы на границе раздела
волокно—матрица, что приводит к ухудшению свойств волокнистого
композита.
Естественно, что выбор природы
волокна определяется назначением композита и материалом матрицы, прежде
всего физико-химической природой взаимодействия на границе раздела
матрица—волокно. Однако при прочих равных условиях комплекс свойств
волокнистого композита определяется геометрической схемой армирования
(рис. 3.2). Схемы хаотичного армирования короткими волокнами,
одномерно армированные короткими и длинными волокнами, могут быть
использованы для любой матрицы, в то время как остальные — в основном
только для полимерной матрицы. Следует также отметить, что схемы
двумерного и пространственного армирования легче всего реализуются
при изготовлении деталей и узлов из полимерных
материалов.
3. Слоистые композиционные
материалы. Этот класс композитов характеризуется тем, что фазы
или компоненты расположены послойно (см. рис. 3.1, в). Они состоят из
компонентов, имеющих два размера, которые значительно превышают третий.
Естественно, что в слоистых композиционных материалах не имеет смысла
делить компоненты на матрицу и арматуру. На субмикроструктурированном
уровне слоистые композиты могут быть реализованы при осаждении из паровой
фазы, а на микроструктурированном уровне — в слоистых эвтектических
структурах, полученных направленной кристаллизацией (например,
системы типа Al-CuAl2, Cd-Sn, Al-Zn, Со-СоВе [4] и др.). На
макроскопическом уровне слоистые композиты могут быть реализованы в
парах металл-металл, полимер-полимер, металл-полимер. Они
представляют собой слои разнородных материалов толщиной от 100 до
1000 мкм с различной природой границы раздела. Однако независимо от
природы
