Современные композиционные материалы

Цели и задачи дисциплины

1.1. Цель – формирование у студентов комплекса знаний о получении современных композиционных материалов с углеродной матрицей, видах и свойствах армирующих углеродных волокон и связующих веществ, применяемых для получения композитов. Формирование знаний о технологических стадиях получения полимерных, углерод-углеродных композитов и их свойствах. 1.2. Задачи - Добиться освоения студентами знаний а) технологических стадий получения углеродных волокон на основе полиакрилонитрильных и гидратцеллюлозных волокон, свойствах углеродных волокон как одного из важнейших армирующих элементов углеродных композиционных материалов; б) технологических стадий получения полимерных композиционных материалов с использованием различных связующих и армирующих элементов, свойствах композитов и их применении в высокотехнологичных видах изделий; в) технологии получения углерод-углеродных композиционных материалов с использованием термоградиентного способа газо или жидкофазного насыщения пироуглеродом, уникальных свойствах углерод-углеродных композитов и их применении в различных отраслях промышленности. - Дать студентам информацию о перспективных технологиях и свойствах современных композиционных материалов. - Добиться развития у студентов навыков творческого мышления.

Краткое содержание дисциплины

Ракетная техника, космонавтика, авиастроение, ядерная энергетика, химическое машиностроение, автотранспорт, судостроение, электроника и многие другие отрасли промышленности нуждаются в материалах, обладающих высокой прочностью, жаростойкостью, жаропрочностью и термостойкостью (хорошим сопротивлением распространению трещин), малой плотностью, регулируемыми в широких пределах показателями тепло- и электропроводности, специальными оптическими и магнитными характеристиками и др. Многие из существующих промышленных материалов уже не могут удовлетворить эти запросы. Материал с комплексом таких характеристик можно получить лишь на основе композиций. Основные виды композиционных материалов, армирующие компоненты и матрицы. Технология получения углеродных волокон как основного армирующего компонента полимерных композитов. Сырье для получения углеродных волокон, требования к его свойствам. Стадии получения углеродных волокон на основе полиакрилонитрильного (ПАН) волокна. Механизм превращения ПАН волокна при термической обработке. Стадии получения углеродного волокна из гидратцеллюлозного волокна (ГЦВ). Механизм превращения ГЦВ в углеродное волокно. Получение углеродных волокон из пеков. Свойства углеродных волокон из пеков. Технология композиционных материалов на основе волокнистых наполнителей. Компоненты композитов - матрица и армирующий компонент, требования к свойствам компонентов композитов. Анизотропные и изотропные композиты. Виды композитов в зависимости от материала матрицы. Полимерные композиционные материалы, виды связующих для получения полимерных композитов (ПКМ) и их свойства. Технологические стадии получения изделий из ПКМ. Предварительная обработка углеродного волокна и ее назначение. Приготовление связующего и пропитка. Способы пропитки их достоинства и недостатки. Методы формования композитов. Технология отверждения. Свойства высокомодульных и высокопрочных композитов на основе углеродных волокон их применение. Углерод-углеродные композиционные материалы (УУКМ), как современные композиты, обладающие уникальными свойствами. Наполнители для получения УУКМ, их свойства. Пиролитический углерод как матрица при получении УУКМ. Технологические стадии получения УУКМ. Процесс газофазного осаждения пироуглерода при получении УУКМ, схема установки термоградиентного метода газофазного осаждения пироуглерода. Пропитка как способ уплотнения при получении углерод-углеродного композита. Схема получения УУКМ с использованием метода пропитки. Свойства и применение углерод-углеродных композитов в различных отраслях промышленности.

Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

Выпускник должен обладать:

ПК-8 способен принимать конкретные технические решения при разработке и проведении технологических процессов, в том числе с использованием информационных технологий, выбирать технические средства и технологии с учетом экологических, экономических и социальных последствий их применения