Разработка и внедрение композиционных материалов в сферы авиастроения, производства транспортных водных и наземных средств, энергетических установок обосновали значительный рост производительности. С сокращением массы машин и приборов существенно увеличилась мощность двигателей, снизился расход энергоносителей. Композиты демонстрируют стабильную работоспособность в специфических эксплуатационных условиях и в высокотемпературных средах, что их выгодно выделяет на фоне большинства традиционных конструкционных материалов.
В конструировании и производстве деталей, изделий из композитов ключевыми параметрами являются прочностные характеристики, которые изменяются при нагревании. Чтобы определить пределы нагрева и изучить механизмы разрушения при повышенных температурах, проводят лабораторные испытания.
Цели и задачи исследования характеристик КМ при повышенных температурах
Композиты нашли применение там, где детали и элементы из металлических сплавов быстро изнашиваются. Из них производят гребные винты, турбины, буровой инструмент, подшипники, трансмиссионные валы, радиаторы отопления, лопасти вентиляторов, детали компрессоров, нагреваемые во время работы до высоких температур. Высокие скорости вращения, контакт с высокотемпературной средой, трение вызывают повышение температуры в рабочей зоне и нагрев композитов до уровня стеклования, следствием которого зачастую становится хрупкое разрушение.
Испытания КМ при повышенных температурах необходимы для прогнозирования поведения выполненных из них деталей, конструкций. На основании результатов выявляются температурные показатели, при которых прочностные характеристики композитов практически не изменяются. Лабораторные исследования предоставляют возможность досконально изучить зависимость прочности от роста температуры, чтобы модернизировать существующие композиты посредством инновационного армирования и разработать руководства по эксплуатации.
Основные характеристики композитных материалов, изучаемые при повышенных температурах:
- Прочность при растяжении/сжатии. Величина напряжения, зафиксированного перед разрушением, отнесенная к первоначальной площади сечения образца.
- Относительное удлинение в момент разрушения. Значение, полученное посредством деления величины приращенной длины к первоначальному размеру.
- Предел пропорциональностии Отношение наибольшего усилия, зарегистрированного при переходе прямой зависимости между изучаемыми характеристиками в непропорциональный сегмент, к первоначальному сечению.
- КоэффициентПуассона. Характеристика, отображающая упругие свойства, равная отношению сектора сжатия к длине растяжения.
- Модульупругости. Параметр, выражающий способность исследуемых материалов сжиматься и восстанавливать прежние размеры после снятия усилия.
- МодульЮнга. Отношение силы, сжимающей или растягивающей образец, к величине деформационного изменения. Показатель сопротивляемости материалов линейно прилагаемым усилиям.
- Модуль сдвига. Отношение усилия, вызвавшего деформацию, к величине этого деформационного изменения. Параметр отображает способность материалов сопротивляться деформирующим напряжениям, сохраняя объем и форму.
Степень и продолжительность нагрева КМ, подлежащих термомеханических исследованиям, указывается в технических документах, которые производитель прикладывает к тестируемому материалу. Рекомендуемые температурные уровни варьируют от +50º до +600º C. Перед определением физико-механических характеристик композиционные материалы кондиционируют в условиях, в которых предстоит проводить испытания.
Машины и атрибуты для изучения свойств КМ при повышенных температурах
Для исследования механической прочности композитов, которые подвергаются в период эксплуатации высокотемпературному нагреву, понадобятся следующие технические средства:
Компетентные менеджеры компании «ГОСТ» готовы оказать консалтинговое содействие желающим выбрать технические средства для обустройства производственных, учебных, научно-исследовательских лабораторий.
