Композиционные армированные материалы (composite materials reinforced) можно классифицировать по следующим признакам: материала компонентов, типа арматуры и ее ориентации, способа получения композиции и изделий из них, по
назначению. В зависимости от материала матрицы (принцип материаловедения) все КМ можно разбить на три группы: композиции с металлической матрицей - металлические композиционные материалы (metal composite materials) (МКМ), с полимерной - полимерные композиционные материалы (polymer composite materials) (ПКМ) и с керамической - керамические композиционные материалы (ceramic composite materials) (ККМ).
Полимерные КМ в большинстве случаев называют по материалу армирующих волокон. ПКМ, армированные стеклянными волокнами, называются стеклопластиками (glass-reinforced resin) (скловолокнитамы), металлическими - металлопластиковые (metal plastic) (металоволокнитамы), органическими - органопластикамы (organoplasty) (органоволокнитамы) борными - боропластикамы (boron plastic) (бороволокнитамы) углеродными - углепластикам (carbon-filled plastic) (вуглеволокнитамы) и т.п.
Относительно металлических и керамических КМ пока нет четко установленных правил присвоения названий. В большинстве случаев сначала называют материал матрицы, затем материал волокна. Например, обозначение "медь - вольфрам" (Cu-W ') относится к КМ с медной матрицей и вольфрамовыми волокнами, "оксид (iii) алюминия - молибден" (Аl2O3-Мo) - в КМ на основе Аl2O3 с арматурой молибденовых проволок. Мы будем пользоваться следующими обозначениями, но в литературе иногда встречается и другое: сначала указывают материал волокна, а затем - матрицы. В зависимости от исходного структурного и фазового состояния матричного материала различают МКМ с порошковой, литой и листовой матрицей. КС, набирают из попеременных слоев волокон и тонких листов матричного материала, называют иногда КМ типа "сэндвич". Для получения ККМ чаще всего используют матрицу в виде порошка.
По ориентации и типа арматуры (конструкционный принцип) все КМ можно разбить на две группы изотропные и анизотропные.
Изотропными (Isotropic) называют материалы, имеют одинаковые свойства во всех направлениях. Среди КМ, рассматриваемые в данном руководстве, в число изотропных относятся дисперсно-упрочненные и хаотично армированные материалы. В первом случае укрепляющие элементы имеют примерно ривноосьну форму, во втором укрепления осуществляется короткими (дискретными) частицами игольчатой формы, хаотично ориентированными в пространстве. В качестве таких частиц используют отрезки волокон или нитевидные кристаллы (whiskers) ("усы"), при этом КМ выходят квазиизотропнимы, т.е. анизотропными в микрообъемах, но изотропными в объеме всего изделия.
Анизотропными (Anisotropic) называют материалы, свойства которых зависят от направления. К таким КМ относят материалы, волокна которых ориентированы в определенных направлениях - однонаправленные, слоистые и трьохмирноармовани. Анизотропия КМ конструкционная: ее специально закладывают в КС для изготовления конструкции, где она наиболее желательна. В отличие от такой анизотропии существуют технологическая анизотропия, возникающая при пластической деформации изотропных материалов (металлов), и физическая анизотропия, присущая кристаллам в связи с особенностями строения их кристаллических решеток.
В технике часто используют анизотропные КМ с определенной симметрией свойств. При изучении их физико-механических характеристик реальный, как правило, весьма неоднороден, материал представляют как некое сплошное однородную среду, идеализированный с соответствующей симметрией строения и свойств.
Наиболее часто практически важные ориентированные КМ удается представить как ортотропные или как трансверсально изотропные среды.
Ортотропными (Orthotropic) (ортогонально анизотропными) называют материалы, характеризующиеся наличием в каждом элементарном объеме трех взаимно перпендикулярных плоскостей симметрии свойств. С достаточной степенью точности к таким материалам можно отнести КМ, армированные волокнами с продольно-поперечным укладкой (рис. 1.1), а также слоистые КМ, армированные в двух неортогональных направлениях и, под углом 2g (рис. 1.2) с правильным чередованием слоев.