УГЛЕПЛАСТИКИ И УГЛЕ-ТИТАНЫ CARBON FIBRE REINFORCED PLASTICS VS. CARBON FIBRE REINFORCED TITANIUM

Abstract

Современные волоконные композиты возникли в 60-е годы прошлого века в результате потребностей аэрокосмической отрасли в материалах с удельными характеристиками прочности и жесткости, которые не могли обеспечить металлические сплавы. Разработка в те же годы технологии получения углеволокон с удельными характеристиками упругости и потенциальной прочности в несколько раз более высокими, нежели таковые для металлов, сыграло стимулирующую роль в разработке углепластиков, которые активно используются в авиационных конструкциях, начиная с 70-х годов, заменяя в большой степени алюминиевые сплавы. Это привело к существенному снижению сухого веса дозвуковых самолётов. Но в планере летательных аппаратах остаётся около половины по массе металлических сплавов в конструктивных элементах, в которых невозможно применить углепластики по соображениям недостаточной трещиностойкости, ограниченной рабочей температуры и др. Напрашивается разработка композитов с металлической матрицей, одним из которых может быть семейство углетитановых композитов, находящихся в начальной стадии разработки. Аэрокосмическая техника, как всегда, выступала и выступает в качестве генератора передовых идей и технологий, которые затем оказываются в высшей степени полезными для остальных областей техники. Это особенно наглядно демонстрирует применение углепластиков в аэрокосмосе, остальном машиностроении и спортивных изделиях. В статье кратко анализируются соотношения механических свойств обоих типов композитов, и делается вывод о том, что перспективные конструкции будущего будут должным образом сочетать в себе все типы материалов. Ключевым здесь является слово «должным». Modern fibrous composites were born in 60th of the last century as a result of the demand of the aerospace technique in materials of higher specific values of strength and rigidity than those characteristic for metal alloys. The development in the same time of carbon fibres of elastic properties and potential strength properties by some times higher than those of metals was also a motivating factor in the development of carbon fibre reinforced plastics (CFRPs), which have been actively used in aviation structures since 70th replacing aluminium alloys to a large extent and this led to an essential decrease in the mass of subsonic aircrafts. However, aviation structures are still composed of metal alloys to a large extend since some elements cannot be made of CFRRs because the latter are characterized by limited fracture toughness values, definite limitations by the use temperatures, est. Hence, the development of metal matrix composites is a challenge, the family of carbon-fibre/titanium-matrix composites, which are now at the initial stage of the development, can be one of them. The aerospace technique has always been a generator of new ideas and technologies, which have been effectively used in other technical fields. The usage of CFRPs in aerospace, other machines and sporting goods is the best illustration of that. In the present paper, the properties of both types of the composites are briefly analysed. This allows to conclude that prospective future machines will be designed by a proper combination of all structural materials. The key word here is “a proper”.