Nowe materiały
ncyklopedyczna definicja łość na rozciąganie, lekkość, ła- odporności na wysoką tempera-
kompozytu brzmi: ... two- twość kształtowania, a także od- turę i działanie agresywnych
Erzywo złożone z co naj- porność na korozję spowodowały czynników, natomiast polimery
mniej dwóch składników (zwa- szerokie ich zastosowanie rów- będą łatwo przetwarzalne, tanie,
nych komponentami, fazami) o nież w okrętownictwie (kadłuby lecz do stosowania w zakresie
różnych właściwościach w taki okrętów o długości do 60 mb, stosunkowo niskich temperatur
sposób, że ma właściwości lepsze kadłuby i wyposażenie jednostek
(do 200�C) itd. Kapitalną zaletą
i (lub) nowe (dodatkowe) w po- sportowych, osłony radarów itp.).
materiałów kompozytowych jest
równaniu z właściwościami po- Mniej znanymi, ale obecnie
możliwość projektowania i ze-
szczególnych składników lub w już szeroko stosowanymi w kra- stawiania ich właściwości nie-
porównaniu z sumą właściwości jach o wysokim poziomie tech- jako na zamówienie. Można
tych składników; kompozyt jest niki są kompozyty metalowe. utworzyć żądany zestaw różnych
materiałem zewnętrznie monoli- Kompozyty te, podobnie jak cech materiałowych, takich jak:
tycznym, jednakże z makrosko- kompozyty polimerowe, zawie- wytrzymałość na rozciąganie,
powo widocznymi granicami rają dwie fazy: osnowę, w tym sztywność, przewodność cieplna,
między składnikami. Oznacza to, przypadku jest to metal (stopy rozszerzalność cieplna, przewod-
że kompozyt może powstać przez aluminium, magnezu, a także ty- ność elektryczna, właściwości
połączenie każdych dwóch lub tan, miedz
, stopy żelaza) oraz magnetyczne itp. Żądane właści-
więcej materiałów. Dotyczy to zbrojenie. Zbrojenie to najczę- wości można osiągnąć poprzez
wszystkich stosowanych w bu- ściej ceramika, ale także spotyka dobór odpowiednich materiałów
dowie maszyn materiałów wystę- się węgiel i ostatnio coraz rza- zarówno osnowy jak i zbrojenia
pujących w stanie stałym: metali, dziej metale. Niezwykle ważną oraz udział i postać fazy zbroją-
materiałów organicznych oraz sprawą jest postać geometryczna cej a także jej ułożenie w prze-
materiałów ceramicznych. zbrojenia, determinująca często strzeni. Wymagania stawiane fa-
sposób wytworzenia kompozytu. zie zbrojącej to: odpowiednie
wartości parametrów opisujących
podstawowe jego właściwości 
gęstość, wytrzymałość, sztyw-
ność, rozszerzalność cieplna a
także zdolność tworzenia wła-
ściwego połączenia z osnową,
Podział kompozytów w zależności
odporność na destrukcyjne od-
od kształtów fazy zbrojącej
działywanie metalu osnowy, sta-
Klasyfikacja materiałów
bilność właściwości wytrzymało-
uwzględniająca kompozyty Budując różne urządzenia i
ściowych w temperaturze pracy,
wyroby wiemy dokładnie, jakie
brak przemian fazowych w tem-
Najczęściej słowo  kompozyt są określone i w pewnym sensie
peraturze pracy. Postać geome-
jest kojarzone z popularnymi, ograniczone właściwości trady-
tryczna zbrojenia to włókna dłu-
stosowanymi od kilkudziesięciu cyjnych materiałów. Metale będą
gie uporządkowane, włókna krót-
lat kompozytami typu polimer wytrzymałe, dosyć ciężkie, od-
kie nieuporządkowane oraz
wzmacniany włóknem szklanym. porne na temperaturę, ceramika
cząstki. Najczęściej spotykane
Istotne zalety tych materiałów zaś będzie bardzo twarda, lecz
rodzaje zbrojenia to włókna boru,
takie jak: sztywność, wytrzyma- krucha, przy jednoczesnej dobrej
nr 1-2 (31-32) 2003 Akademickie Aktualności Morskie
7
węglowe, metalowe, ceramiczne metodą przeróbki plastycznej. Wyroby z kompozytów o
(SiC, Al2O3), także whiskery, Kompozyty metalowe znajdują zwiększonej odporności na
oraz cząstki  regularne, niere- szerokie zastosowanie w budowie ścieranie to tarcze sprzęgłowe,
gularne oraz płatki (SiC, Al2O3 maszyn. Można je podzielić na tarcze hamulcowe, tuleje cylin-
oraz B4C, Si3N4, AlN, TiC, TiB2). kompozyty konstrukcyjne, gdzie drowe, z kompozytów o dobrej
Z kolei osnowę muszą charakte- najważniejszymi cechami są: przewodności elektrycznej to
ryzować istotne z punktu widze- wytrzymałość, sztywność, ciągli- szczotki i łączniki, a kompozyty
nia pracy kompozytu cechy, tj.: wość, odporność na pełzanie, od- o dobrych właściwościach śli-
gęstość, wytrzymałość, plastycz- porność zmęczeniowa oraz kom- zgowych znajdują zastosowanie
ność, przewodność cieplna, prze- pozyty o szczególnych właściwo- na panewki i prowadnice. Kom-
wodność elektryczna, tempera- ściach, tj. odporność na ścieranie, pozyty metalowe są szeroko sto-
tura pracy, a także odporność ko- dobre przewodnictwo elek- sowane w urządzeniach i wyro-
rozyjna i odpowiednie właściwo- tryczne, odporność na wysoką bach również w elektronice, spor-
ści magnetyczne. Stosuje się temperaturę pracy, dobre właści- cie, rekreacji i medycynie. Uży-
stopy Al, Mg, a także Cu, Ti, Ni, wości ślizgowe, dobre przewod- wając potocznie słowa kompozyt
Zn, Pb, Fe. Wytwarzanie kompo- nictwo cieplne. Szerokie zastoso- metalowy mamy do czynienia z
zytów metodami odlewniczymi wanie znajdują kompozyty w bu- wielkością elementów zbrojących
polega na sporządzaniu miesza- dowie części silników spalino- rzędu kilku do kilkuset mikro-
niny, a następnie zalewaniu form wych, tj. tłoki, korbowody, ele- metrów (jeden z wymiarów). Je-
odlewniczych grawitacyjnie, ci- menty rozrządu, wkładki do ko- żeli jeden z wymiarów elemen-
śnieniowo, odśrodkowo lub po- mory spalania, gniazda zawo- tów zbrojenia będzie mniejszy
przez prasowanie w stanie cie- rowe, tuleje cylindrowe, korpusy niż sto nanometrów, będziemy
kłym, lub ciekłostałym. silników. Stosując materiały mogli mówić o nanokompozy-
kompozytowe można osiągnąć tach. Wejście w obszar  nano w
zmniejszenie masy elementów inżynierii materiałowej może za-
ruchomych, rozszerzalności owocować powstaniem materia-
cieplnej, przewodności cieplnej, łów, także kompozytów, o nie-
całkowitej masy silnika, nato- spotykanych do tej pory właści-
miast zwiększenie odporności na wościach. Można uzyskać na
szoki termiczne i odporności na przykład kilkukrotny wzrost wy-
ścieranie. trzymałości niektórych metali,
pojawienie się zjawiska superpla-
styczności w materiałach cera-
micznych i metalach, zwiększe-
nie o rząd wielkości odporności
Struktura kompozytu
na pełzanie, możliwość wytwa-
rzania bezsmarowych materiałów
Inne częściej spotykane
ślizgowych itd. Jednym z ośrod-
odlewnicze metody wytwarzania
ków zajmujących się w Polsce
kompozytów to krystalizacja
technologią odlewanych kompo-
ukierunkowana niektórych sto-
zytów metalowych jest Zakład
pów (kompozyty  in situ ) oraz
Inżynierii Materiałów Okręto-
nasycanie ciśnieniowe ciekłym
wych na Wydziale Mechanicz-
metalem struktur zbrojących
nym WSM. We współpracy z Za-
utworzonych z włókien nieupo-
kładem Odlewnictwa Politechniki
rządkowanych tzw. preform.
Poznańskiej prowadzi prace ma-
Osobną grupę stanowią
jące na celu rozwój i wdrażanie
kompozyty wytwarzane poprzez
tej technologii.
spiekanie pod wysokim ciśnie-
niem mieszanin odpowiednich
Janusz Grabian
proszków metali oraz ceramiki, a
Tłok silnika spalinowego
także kompozyty wytwarzane
Akademickie Aktualności Morskie nr 1-2 (31-32) 2003
8