В соответствии со «Стратегическими направлениями развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» по направлению № 6 «Слоистые металлополимерные, биметаллические и гибридные материалы» реализуется комплексная проблема 6.2 «Слоистые трещиностойкие, высокопрочные металлополимерные материалы» и по направлению № 12 «Металломатричные и полиматричные композиционные материалы» реализуется комплексная проблема 12.4 «Титановые сплавы для совмещения с углепластиком».

Металлопластики состоят из чередующихся тонких листов металлических сплавов (алюминиевых или титановых) и слоев полимерных композитов (органо-, угле-или стеклопластиков). Высокие характеристики прочности и вязкости разрушения металлопластиков достигаются благодаря армированию высокопрочными волокнами и использованию компонентов с взаимодополняющими свойствами (металла и полимерного композита).

Схема металлополимерного композита

Область применения металлопластиков – элементы конструкций, работающие в условиях усталостного нагружения с повышенными требованиями к надежности и живучести (силовые обшивки планера самолетов, зоны соединения разнородных материалов). Для конструкций из металлопластиков характерны повышенные демпфирующие, звуко-и теплоизоляционные характеристики, ударостойкость, огнестойкость, стойкость к воздействию молнии.

Металлополимерные композиты обеспечивают:

• снижение скорости роста усталостной трещины – в 5–100 раз;
• повышение виброакустической выносливости – в 10 раз;
• снижение массы деталей – на 10–15%.

Алюмостеклопластик (СИАЛ)

СИАЛ 1-1, СИАЛ 2-1, СИАЛ 3-1 и др. - перспективный конструкционный слоистый гибридный материал, состоящий из тонких листов алюминиевых сплавов (Al–Li сплава пониженной плотности 1441 и др.) и прослоек стеклопластика.

Прослойки пластика состоят, как правило, из нескольких монослоев однонаправленного клеевого препрега, армированного высокопрочными стеклонаполнителями; расположение и количество монослоев определяется назначением и габаритами детали.

Слоистые материалы обладают уникальным комплексом свойств по сравнению с монолитными алюминиевыми листами: высокой трещиностойкостью (на порядок выше сопротивлением росту трещины усталости ?0,3 мм/кцикл при ?K= 31 МПа?м), пониженной плотностью на 10–15%, высокой прочностью (?_в?600 МПа), а также повышенными пожаростойкостью (1000°С, 15 мин – без прогорания), ударостойкостью и достаточной коррозионной стойкостью.

Сравнительные свойства алюмостеклопластика и алюминиевого сплава

СИАЛ на базе листов сплава 1441 используется для молниезащитных элементов обшивки крыла самолета Бе-103. Рекомендуется к применению в качестве обшивок, противопожарных перегородок, облицовок багажно-грузовых отсеков, соединительных лент, поясов безопасности (стопперов), обеспечивающих повышенный ресурс и весовую эффективность перспективных российских конструкций авиационной техники.

Легкий самолет-амфибия Бe-103

Алюмоорганопластик (Алор)

Алор Д16/41, Алор Д16/41Дн – слоистые металлопластики на основе тонких листов алюминиевого сплава и арамидных органопластиков. Рекомендованы для изготовления обшивок самолетов, подвергающихся воздействию вибро- и акустических нагрузок (обшивки и нервюры предкрылков, носки киля и стабилизатора и другие детали).

носовая часть крыла самолета Ан-124 с обшивками из алора Д16/41

Самолет Ан-124 «Руслан»

Свойства трещиностойких алюмоорганопластиков и алюминиевого сплава

Титаноорганопластик (Тиор)

Тиор ВТ35/ВК-36 – слоистый материал на основе листов титанового сплава и слоев органопластика, рекомендован для усиления обшивки кессона крыла самолета.
механические свойства титаноорганопластика и титанового сплава и слоев органопластика, рекомендован для усиления обшивки кессона крыла самолета.

Механические свойства титаноорганопластика и титанового сплава

Титаноуглепластик (Тигран)

ВТ6/ВК-36 – слоистый материал на основе листов титанового сплава ВТ6ч. и слоев углепластика, рекомендован для усиления обшивки кессона крыла самолета, в качестве переходной зоны соединения деталей и агрегатов из углепластика с металлическим силовым набором.

Свойства титаноуглепластика и титанового сплава

Алюмоуглепластик (Алкар)

Алкар Д16/14-3 – слоистый металлопластик на основе тонких листов алюминиевого сплава (с защитой от коррозии) и слоев углепластика. область применения – силовые обшивки планера и крыла самолета, в том числе способные к самоадаптации и самоконтролю при эксплуатации.

Свойства алюмоуглепластика и алюминиевого сплава