Czym jest kompozyt ?
Materiał kompozytowy jest to materiał utworzony z co najmniej dwóch materiałów o różnych własnościach w taki sposób, że ma własności lepsze od możliwych do uzyskania w każdym z tych komponentów osobno i lepsze od wynikających z prostego sumowania tych własności
Kompozyt

Kompozyt składa się z osnowy i umieszczonego w niej drugiego składnika (wzmocnienia) o znacznie lepszych własnościach mechanicznych.

Materiały kompozytowe są zwykle sztucznie wytwarzane dla uzyskania własności, które nie mogą być uzyskane oddzielnie przez żaden z występujących składników. Kompozyty są stosowane nie tylko w celu zapewnienia odpowiednich własności mechanicznych lecz również elektrycznych, cieplnych. trybologicznvch, związanych z pracą różnych środowiskach i innvch.
"
Ze względu na rodzaj osnowy materiały kompozytowe dzielą się:
- kompozyty z osnową metalową.
- kompozyty z osnową polimerówą.
- kompozyty osnową ceramiczną.

najczęściej polimerowa:
- duroplasty
- termoplasty
- może być to metal (Ti. Ni. Fe, Al. Cu)
- bądź ceramika (np. A103.Si02.SiC.Ti07)

Drewno
Typowym przedstawicielem kompozytów naturalnych jest drewno, które składa się z włókien celulozy w osnowie ligniny i hemicelulozy.

Zadania osnowy:
1) zabezpieczać zbrojenie przed mechanicznym uszkodzeniem.
2) przenosić naprężenie zewnętrzne na zbrojenie.
3) zatrzymywać rozprzestrzenianie się pęknięć.
4) nadawać wyrobom żądany kształt.

Przykładowe duroplasty stosowane jako osnowa i ich charakterystyka:
a) epoksydowy
dobre własności elektroizolacyjne. odporność chemiczna, duża wytrzymałość mechaniczna, bardzo mały skurcz podczas utwardzania
b) melaminowo-formaldehydowy
bardzo dobre własności elektroizolacyjne, dobre właściwości cieplne i odporność cieplna
c) poliestrowy
bardzo dobre własności wytrzymałościowe, izolacyjne, duży skurcz podczas utwardzania, niska cena. proste przetwórstwo
d) fenolowo - formaldehydowy
dobre własności elektroizolacyjne. odporność termiczna i chemiczna, niepalność. niska cena
e) silikonowy
wysoka odporność termiczna, dobre własności elektroizolacyjne. odporność na chemikalia

Materiały ceramiczne stosowane na osnowę dzieli się na:
materiały budowlane, np:
- gips
- szkło
- cement
materiały hutnicze, np.:
- materiały krzemionkowe
- materiały szamotowe
- wysoko glinowe
- dolomitowe

Własności osnowy ceramicznej
- Własności ceramiki różnią się własności metali czy polimerów m.in. dużą twardością i sztywnością ale jednocześnie dużą kruchością.
- Ceramika wykazuje wytrzymałość na ściskanie - prawie 15-krotnie większą niż na rozciąganie.
- Zasadniczym powodem wytwarzania kompozytów ceramicznych jest zwiększenie m.in. odporności na pękanie.

Ze względu na rodzaj wzmocnienia materiały kompozytowe dzielą się:
1) kompozyty wzmacniane cząstkami.
2) kompozyty wzmacniane włóknami.

Zadania wzmocnienia:
- wzmacnianie materiału.
- poprawianie jego własności mechanicznych

Metale i ich stopy cechują następujące własności:

- dobre przewodnictwo cieplne i elektryczne,
- dodatni temperaturowy współczynnik rezystywności,
- metaliczny połysk, polegający na odbijaniu promieni świetlnych od wypolerowanych powierzchni,
- plastyczność, czyli zdolność do trwałych odkształceń pod wpływem przyłożonych naprężeń
- jako osnowy metaliczne stosuje się stopy: aluminium, magnezu, tytanu ołowiu, cynku, srebra, niklu i miedzi

ZALETY KOMPOZYTÓW O OSNOWIE METALOWEJ

- mała gęstość,
- duża wytrzymałość i sztywność,
- określone wartości wytrzymałości i sztywności,
- określona wartość przewodności i rozszerzalności cieplnej.

RODZAJE OSNOWY METALOWEJ

Kompozyty z osnową metalową wytwarzane są w układach metal - metal i metal - ceramika.
Jako osnowę stosuje się:

1. Stopy metali lekkich ( Al, Mg)
2. Stopy srebra (Ag) i miedzi (Cu)
3. Stopy niklu (Ni)
4. Stopy ołowiu (Pb) i cynku (Zn)

Stopy metali lekkich (Mg, Al, Ti)
Charakteryzują się małą gęstością, niską temperaturą topnienia i stosunkowo łatwą technologią wytwarzania Kompozyty z osnową metali lekkich wykazują duży wzrost modułu właściwego i wytrzymałości właściwej w wyniku jednoczesnego wzrostu wytrzymałości na rozciąganie i modułu sprężystości E, przy zachowaniu niskiego ciężaru.
Dzięki ich małej gęstości są stosowane głównie w przemyśle lotniczym i samochodowym: odznaczają się poza tym niską temperaturą topnienia i stosunkowo łatwą technologią wytwarzania.

Stopy srebra i miedzi
- Stopy te charakteryzują się korzystnymi właściwościami cieplnymi i elektrycznymi.
- Stopy miedzi stosowane są ze względu na wysokie własności wytrzymałościowe.
- Stopy srebra cechują się dobrym przewodnictwem cieplnym i elektrycznym, odpornością korozyjną w atmosferze powietrza i wilgoci oraz na wiele zasad i kwasów organicznych.

Stopy niklu
- to stopy przeznaczone na kompozyty żarowy trzy małe, stosowane np.: na łopatki turbin. Zarowytrzymałe stopy niklu zawierajągłówne dodatki do 20% Cr lub do 20% Mo i do 10% Fe, oraz niewielkie dodatki Si, Mn, Ti, V lub W.


---------

WZMOCNIENIE CZĄSTKAMI

Własności użytkowe metalowych kompozytów wzmocnionych cząstkami, takie jak odporność na ścieranie i współczynnik tarcia, są zależne od:
- udziału objętościowego cząstek,
- materiału wzmocnienia,
- wielkości cząstek i ich rozmieszczenia w osnowie.

WŁASNOŚCI KOMPOZYTÓW WZMACNIANYCH CZĄSTKAMI
Uwzględniając własności stosowanych stopów oraz własności cząstek zbrojących uzyskać można kompozyty:

- odporne na ścieranie - zbrojenie cząstkami tlenków i węglików,
- ślizgowe - zbrojenie cząstkami grafitu lub miki,
- o podwyższonej wytrzymałości,
- o podwyższonej temperaturze pracy.

KOMPOZYTY WŁÓKNISTE
Do wytwarzania kompozytów włóknistych stosuje się włókna:
- włókna metalowe: wolframowe, molibdenowe, tytanowe
- włókna ceramiczne: węglowe, korundowe, z węglika krzemu

METODY WYTWARZANIA

BEZPOŚREDNIA METODA WYTWARZANIA

� metoda in situ

POŚREDNIE METODY WYTWARZANIA

- osnowa znajduje się w stanie ciekłym
- zalewanie, nasycanie, natryskiwanie
- oba komponenty znajdują się w stanie stałym
- walcowanie, wyciskanie
- osnowa znajduje się w stanie stałym lub ciekłym w zależności od przyjętego wariantu technologicznego
- metalurgia proszków

KOMPOZYTY IN SITU

Kompozyty in situ powstają w wyniku zastosowania do specjalnie wybranych stopów krystalizacji zorientowanej.
Skutkiem tego procesu jest otrzymanie w całej objętości równoległego, ukierunkowanego rozmieszczenia faz.
Osnowę stanów, tutaj faza liczniejsza, natomiast faza mniej liczna stanowi zbrojenie

ZALETY
Do zalet kompozytów in situ zalicza się:
- otrzymywanie kompozytu w jednej operacji,
- dobrą stabilność cieplną otrzymanej struktury,
- dobre wiązanie komponentów kompozytu.

WADY
Wady kompozytów in situ to:
- ograniczony wybór stopów do krystalizacji,
- duże koszty produkcji spowodowane niewielką szybkością krystalizacji,
- koniecznosc użycia materiałów wsadowych o dużej czystości.