Одно из важнейших преимуществ композитов является возможность получения необходимых свойств из простой комбинации доступных материалов. Подбирая разные материалы, процентные соотношения, формы и размеры наполнителей можно получать уникальные свойства, заметно превосходящие свойства исходных материалов.

КМ создаются под выполнение данных задач, соответственно не могут вмещать в себя все возможные преимущества, но, проектируя новый композит, инженер волен задать ему характеристики значительно превосходящие характеристики традиционных материалов при выполнении данной цели в данном механизме, но уступающие им в каких-либо других аспектах. Это значит, что КМ не может быть лучше традиционного материала во всём, то есть для каждого изделия инженер проводит все необходимые расчёты и только потом выбирает оптимум между материалами для производства. КМ обладают такими свойствами как :

· высокая удельная прочность (прочность 3500 МПа)

· высокая жёсткость (модуль упругости 130…140 — 240 ГПа)

· высокая износостойкость

· высокая усталостная прочность

· легкость

Причём, разные классы композитов могут обладать одним или несколькими преимуществами. Некоторых преимуществ невозможно добиться одновременно.

Недостатки композиционных материалов

Композиционные материалы имеют достаточно большое количество недостатков:

· Высокая стоимость изделий из КМ присуща изделиям большой размерности. Это обусловлено высокой наукоёмкостью производства, сложным технологическим процессом, необходимостью применения специального дорогостоящего оборудования и сырья.

· Высокий разброс свойств. Разброс свойств изделий из КМ обычно составляет 10% и более. При этом разброс свойств изделий из металлов составляет единицы процентов.Для компенсации разброса свойств увеличивают коэффициент запаса прочности.

· Низкая ударная вязкость также является причиной необходимости повышения запаса прочности. Кроме этого, низкая ударная вязкость обуславливает высокую повреждаемость изделий из КМ, высокую вероятность возникновения скрытых дефектов, которые могут быть выявлены только инструментальными методами контроля.

· Расслаивание - образование трещин в многослойных композитах на границе раздела слоев под действием внешних нагрузок.Многослойные композиты с полимерной матрицей (наиболее распространенный тип современных композитов) характеризуются непрочной межслоевой границей, которая разрушается под действием касательных напряжений при изгибе или в результате удара по внешней поверхности под действием отраженной волны растяжения.

· Гигроскопичность. Композиционные материалы могут быть гигроскопичными, то есть могут впитывать жидкости в связи с неоднородностью внутренней структуры КМ.

· Высокий удельный объем является существенным недостатком при применении КМ в областях с жесткими ограничениями по занимаемому объёму. Это относится, например, к области сверхзвуковой авиации, где даже незначительное увеличение объёма самолёта приводит к существенному росту волнового аэродинамического сопротивления.

· Токсичность. При эксплуатации КМ могут выделять пары, которые часто являются токсичными. Если из КМ изготавливают изделия, которые будут располагаться в непосредственной близости от человека, то для одобрения применяемых при изготовлении КМ материалов требуются дополнительные исследования воздействия компонентов КМ на человека.

Области применения

КМ находят свое применение в различных сферах :

· Спортивное оборудование

Композиты надёжно обосновались в спорте: для высоких достижений нужны высокая прочность и малый вес, а цена особой роли не играет (велосипеды, оборудование для горнолыжного спорта — палки и лыжи, хоккейные клюшки и коньки, байдарки, каноэ и вёсла к ним, детали кузовов, гоночных автомобилей и мотоциклов, шлемы).

· Медицина

Материал для зубных пломб. Пластиковая матрица служит для хорошей заполняемости, наполнитель из стеклянных частиц повышает износостойкость.

· Машиностроение

В машиностроении композиционные материалы широко применяются для создания защитных покрытий на поверхностях трения, а также для изготовления различных деталей двигателей внутреннего сгорания (поршни, шатуны).

· Авиация и космонавтика

Композиционные материалы применяются для изготовления силовых конструкций летательных аппаратов, искусственных спутников, теплоизолирующих покрытий шаттлов, космических зондов. Всё чаще композиты применяются для изготовления обшивок воздушных и космических аппаратов, и наиболее нагруженных силовых элементов.

Также КМ используют для создания экранирующих (защитных) покрытий.Защитное экранирование предназначено для ослабления электрических, магнитных и электромагнитных полей. Защитные экраны позволяют значительно уменьшить проникновение или полностью исключить воздействие электромагнитных полей на конструктивные элементы оборудования, электронную аппаратуру, измерительные приборы, кабели, помещения и здания энергетических объектов. Также, благодаря эффективному экранированию электрических и электронных технических средств можно подавить любые электромагнитные помехи, исходящие из них в сеть или в окружающее пространство.

Практическая часть

1) Проверка выполнения параметров:

Предел прочности: не хуже 900 МПа

Предел упругости: не хуже 180 МПа

Предел прочности и предел упругости находятся исходя из табличных значений для каждого материала. У композитов на основе слоёв и волокон - прочность и упругость считается по материалу с наибольшим значением соответствующих пределов. Это значение умножается на поправочный коэффициент 1,4.

Таблица 1. Пределы прочности и упругости.

1079 МПа*1,4 = 1511 МПа; 1511МПа>900МПа

1000Мпа*1,4 = 1400 Мпа; 1400 МПа >180 МПа Þ Условие выполняется.