Perspective structural materials

Authors

  • В.Є. Олішевська Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна Author https://orcid.org/0000-0002-3098-1351 (unauthenticated)
  • Г.С. Олішевський Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна Author https://orcid.org/0000-0001-9576-7527 (unauthenticated)
  • Г.П. Іванова Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна Author

DOI:

https://doi.org/10.33271/crpnmu/83.170

Keywords:

composite materials, composite material manufacturing technologies, physical and mechanical properties, performance properties, automotive components

Abstract

Purpose. The purpose of this study is to review and systematize perspective structural composite materials used in the manufacturing of automotive components, as well as to analyze current trends in their further development. The methods. The study employs the following research methods: theoretical methods (classification, systematization), analysis and synthesis of known scientific findings, empirical methods (comparison, observation), and experimental investigations (metallographic analysis, microhardnessand impact toughness testing). Findings. An analysis of the current state, properties, advantages, and disadvantages of structural composite materials, as well as the challenges associated with their use in automotive components, has been carried out. The possibilities of producing composite metallic layered materials based on 12Х18Н10Т + 20 using explosive welding were investigated. The composite materials exhibit wavy interfaces between the layers. An increase in pressure at the detonation wave front leads to enhanced strengthening of the welded metals and a widening of the strengthened zone. The originality. The study identifies key challenges and major trends in the development of structural metallic composite materials for automotive components. The justification for using composite metallic layered materials produced by explosive welding as high–fracture-toughness materials is presented. The wave parameters in welded joints and the characteristics of the impact toughness of composite materials obtained by explosion welding are experimentally investigated. The dependences of the wave parameters in welded joints and impact toughness on the parameters of the explosion welding modes are obtained. Practical implementation. The use of composite metallic layered materials produced by explosive welding makes it possible to increase the fracture toughness of automotive components. The developed methodology for conducting experimental studies can be applied to the investigation of fracture toughness in both traditional structural materials and composite materials. The results obtained in this study may be used in the training of bachelor students specializing in J8 «Automotive Transport».

References

1. Leach,F., Kalghatgi, G., Stone, R., &Miles, P. (2020). The scope for improving the efficiency and environmental impact of internal combustion engines. Transportation Engineering , 1, 100005. https://doi.org/10.1016/j.treng.2020.100005 .

2. Tomasi, I.,Grandi, S.,&Solazzi, L. (2025). Implementation of Composite Materials for an Industrial Vehicle Component: A Design Approach. Journal of Composites Science, 9 (4), 168. https://doi.org/10.3390/jcs9040168 .

3. Spasenović, J.,& Blagojević, I.(2021). Composite materials in automotive industry — a review . Industrija , 49 (2), 34540. https://doi.org/10.5937/industrija49-34540 .

4. Aznaw,G. M.(2025).Advances in Composite Structures: A Systematic Review of Design, Performance, and Sustainability Trends. Composite Materials , 9 (1), 1–17. https://doi.org/10.11648/j.cm.20250901.11 .

5. Олішевська В. Є., Олішевський Г. С., & Іванова Г. П. (2025). Металеві конструкційні матеріали для виробництва і ремонту деталей автомобілів: практика та перспективи. Наука та прогрес транспорту , (3(111), 111–129. https://doi.org/10.15802/stp2025/341197 .

6. Олішевська, В. Є., Олішевський, Г. С., & Іванова, Г. П. (2025). Акумуляторні батареї електромобілів: технічні та екологічні аспекти. Наука та прогрес транспорту , (2(110), 35–49. https://doi.org/10.15802/stp2025/332155

7. Рудасьов, В. Б., Якубовський, О. М., & Головіна, О. В. (2022). Сучасні тенденції застосування сталей підвищеної міцності в автомобілебудуванні. Вчені записки ТНУ імені В. І. Вернадського. Серія: Технічні науки. 33(72), 1, 12-18. https://doi.org/10.32838/2663-5941/2022.1/03 .

8. Ситников, П. А. (2024). Підвищення ресурсу деталей машин наплавленням та плазмовим напиленням композиційними матеріалами: дис. ... д-ра філософії : 132 Матеріалознавство . Харків. https://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/74315 .

9. ElEtri, H., Polat, M. Z., & Özyılmaz, E. B. (2024). Classification, applications, and impact behavior of composite materials: A review .Mechanics of Advanced Materials and Structures , 31. https://doi.org/10.1080/15376494.2024.2326665 .

10. Bhong, M., Khan, T.K.H.,Devade, K.,Krishna, B.V.,Sura, S.,Eftikhaar, H.K.,Thethi, H.P.,&Gupta, N.(2023). Review of composite materials and applications . Materials Today: Proceedings, 80, 1234–1241. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2023.10.026 .

11. Sarmah, P., & Gupta, K. (2024). Recent Advancements in Fabrication of Metal Matrix Composites: A Systematic Review. Materials, 17(18), 4635. https://doi.org/10.3390/ma17184635 .

12. Alem,S. A. A., Sabzvand,M. H., Govahi,P.,Poormehrabi,P., Azar,M. H., Siouki,S. S., Rashidi,R., Angizi,S., & Bagherifard,S.(2025). Advancing the next generation of high-performance metal matrix composites through metal particle reinforcement. Adv Compos Hybrid Mater, 8, 3. https://doi.org/10.1007/s42114-024-01057-4 .

13. Колієв, M., Коробкін, Р., & Жуков, В. (2021). Приклади застосування композитних матеріалів в автомобілебудуванні. Науковий пошук молодих дослідників , (4), 79–87.

14. Dudina,D. V, & Georgarakis,K. (2022). Core–Shell Particle Reinforcements - A New Trend in the Design and Development of Metal Matrix Composite. Materials , 15(7) , 2629. https://doi.org/10.3390/ma15072629 .

15. Caseo, H. (2024). Advancements in Composite Materials for Automotive Applications. Journal of Nanosciences: Current Research , 9 , 6. 10.37421/2572-0813.2024.9.264 .

16. Binghua, Ma. (2021). Aluminum matrix nanocomposites for applications in automobile industry . Sorbonne Université.. https://theses.hal.science/tel-03680513/file/MA_Binghua_these_2021.pdf

17. Шека, І.В., Салєєв, І.А., Шишов, М.В., Малова, О.К., Почепов, В.М., & Мамайкін, О.Р. (2023). Аналіз використання композитних матеріалів для подальшого застосування у кріпленнях гірничих виробок. Збірник Наукових праць НГУ , 72 , 6, 62–76. https://doi.org/10.33271/crpnmu/72.062 .

18. Gheorghe, V., Scutaru, M.L., Ungureanu, V.B., Chircan, E., & Ulea, M. (2021). New Design of Composite Structures Used in Automotive Engineering. Symmetry , 13 ( 3), 383. https://doi.org/10.3390/sym13030383 .

19. Gypka,A., Aulin, V., Mironov, D., Leshchuk, R., Yarema, I., Bukhovets, V., & Teslia, V. (2024). Structural and energetic self-organization of antifriction composite materials of car parts during friction and wear . Problems of Tribology , 29(2/112), 67–73. https://doi.org/10.31891/2079-1372-2024-112-2-67-73 .

20. Бажинов О. В., & Кравцов М. М. (2022). Небезпека транспортних засобів : монографія. Харків : ЧП Стариченко Л. А.

21. Olishevska, S. O., & Olishevska, V. Ye. (2025, March). Research of impact viscosity of composite materials. Naukova vesna 2025 : materialy XV mizhnarodnoi naukovo-tekhnichnoi konferentsii aspirantiv ta molodykh vchenykh (pp. 50-51). Dnipro, Ukraine. https://ecology.nmu.org.ua/ua/Studies/Scientific_Spring_2025.pdf

Published

2025-12-29

Issue

Section

Статті