Справочник по композиционным материалам

Будущее индустрии КМ

В эру фантастически высоких темпов развития технологии необходима объективная информация, дающая представление о наи­более перспективных направлениях создания новых материалов. Существующий в настоящее время и требуемый уровень техноло­гии определяет как проблемы конструкции, так и направления НИР и ОКР для каждой конкретной отрасли [29, 30].

Работы по созданию высокорентабельного производства в раз­личных отраслях (сельское хозяйство, машиностроение, самоле­тостроение, производство металлов и пластиков) требуют ком­плексной постановки уникальных организационных задач. Для решения этих задач необходимо привлечение целого ряда научных дисциплин, включающих физические науки и технологические разработки. Даже при поверхностном обзоре общих направлений технологии материалов становится очевидным, что производство пластмасс, включая и СВКМ, будет продолжать стремительно 22 расти. Среднегодовой прирост общего объема промышленного производства пластмасс составляет в среднем И %, в то время как для композитов эти темпы достигают 15 %. Для сравнения — прирост объема производства в химической промышленности США составляет 6,5 %, а прирост совокупного национального продукта не превышает 3,5 %. Несложно предсказать быстрый дальнейший рост промышленности пластмасс и группы компози­тов.

Существенной проблемой дальнейшего роста объемов произ­водства КМ является повышение устойчивости прочностных ха­рактеристик материалов к действию внешних условий. Более того, информация о прочностных характеристиках композицион­ных структур ускоряет их более широкое применение. В настоя­щее время промышленность КМ в целом находится в стадии реорганизации и объединения. Еще большая перестройка ожи­дается в будущем. Большинство предприятий предпочитают дер­жать в руках весь процесс производства: от сырья до конечного продукта. Такая организация оказывается удобной для многих предприятий, специализирующихся в узкой области. Компании, которые стояли у истоков производства КМ, особенно интен­сивно наращивают его объемы.

Существенным препятствием для роста производства КМ является повсеместное использование до сих пор стального про­ката. В основном это связано с инерцией мышления части кон­структоров, не доверяющих надежности новых материалов. На­дежность новых материалов определяется во многом методиками оценки их качества (наличием эффективных методов контроля и особенно методов неразрушающего контроля) [31—47]. На се­годня не существует всеобъемлющего справочника конструктора, который включал бы все необходимые для проектировщика дан­ные о свойствах КМ. Следовательно, задача создания такого справочника является весьма актуальной.

В то же время целый ряд конструкторов просто не знают о возможностях армированных пластиков, и необходимо время, чтобы они изучили их. По мере роста областей и объемов приме­нения КМ, справочные данные о них будут все шире включаться в стандарты, справочники и даже в учебники для вузов. В настоя­щее время целый ряд правительственных учреждений, фирм, обществ и ассоциаций проводит работу по созданию новых спе­цификаций, технических условий, стандартов и справочников [48].

В основе дальнейшего роста объемов промышленного произ­водства КМ лежат многолетний удачный опыт их применения и те исследования в области КМ, которые были проведены в послед­ние годы. Эффективное применение этих материалов определяет их значимость на рынках сбыта.

Композиционные материалы находят широкое применение при изготовлении объектов общественного транспорта, автомо­билей, судов, самолетов и ракет, емкостей для хранения жидко­стей и в различных областях электроники. Они используются для создания трубопроводов и стволов артиллерийских орудий, в приборостроении и как отделочные материалы. Существует целый ряд наиболее быстро развивающихся в США видов чело­веческой деятельности, потребляющих КМ — это образование, - медицина и снаряжение для активного отдыха.

Особенно значительный скачок в технологии КМ произошел в последнее десятилетие, и рост их производства будет устойчиво продолжаться. Ограничениями являются не технологические, а экономические проблемы. Сегодняшний скачок в технологии может рассматриваться как результат широкого использования нетрадиционных свойств композитов. Более полное знание экс­плуатационных свойств КМ, особенно работающих совместно с металлами, быстро расширяет области их применения. Уже сегодня существуют АП, в которых используются волокна, проч­ностные и упругие свойства которых оказываются существенно более высокими, чем у металлов. Материалы, которые появились для нужд военной техники (например, в летательных аппаратах), дали толчок для поисков и исследований путей применения КМ практически во всех отраслях промышленности.

Основной причиной увеличения объема программ научно- исследовательских работ (НИР) и опытно-конструкторских раз­работок (ОКР) в области КМ является реальная возможность замены других конструкционных материалов, в частности таких, как листовой прокат алюминия, стали, титана. Композиты в ряде случаев оказываются в несколько раз более эффективными, не­жели металлы. Как результат программ НИР и ОКР возрастают роль КМ в технике и их коммерческая значимость. КМ все чаще конкурируют с другими материалами, давая существенно более высокую прибыль.