KOMPOZYTY

1. Wiadomości ogólne:

Kompozyt jest to tworzywo powstałe przez połączenie różnych materiałów, z których jeden wiążący stanowi osnowę, a inne służą jako wzmocnienie. Materiały wzmacniające mogą być w postaci włóknistej, warstwowej lub ziarnistej. W efekcie końcowym otrzymuje się materiał, którego własności (najczęściej mechaniczne) są niemożliwe do osiągnięcia w przypadku składników wyjściowych.

Kompozyty można klasyfikować wg rodzaju i kształtu fazy umacniającej oraz rodzaju osnowy:

• kompozyty umacniane cząsteczkami ziarnistymi,

• kompozyty umacniane włóknami, które mogą być ciągłe lub cięte, a w zależności od kierunku ułożenia równoległe, nierównoległe lub mieszane,

• kompozyty warstwowe - laminaty, gdzie osnowę stanowi żywica syntetyczna a wzmocnienie warstwy papieru, drewna, tkanin.

2. Kompozyty włókniste:

1. rodzaje włókien:

• metalowe: stal nierdzewna, molibden, wolfram, beryl, stopy,

• ceramiczne: szkło, azbest, glin, tlenki tytanu, cyrkonu, krzemu,

• pierwiastki niemetaliczne: węgiel, bor, krzem,

• tworzywa sztuczne: nylon, kevlar,

• węglikowe: SiC, Moc, TiC,

• związki międzymetaliczne: Al₂Cu, Ni₃Nb,

• złożone: włókna wolframowe pokryte borem, węglikami tytanu, molibdenu, krzemu lub tzw. borsic składający się z włókna wolframowego pokrytego borem i SiC.

2. rodzaje osnowy w kompozytach włóknistych:

• osnowa metalowa:

• ze stopów lekkich stosowane jako materiały konstrukcyjne w przemyśle lotniczym i rakietowym

• z metali trudno topliwych i odpornych na korozję gazową (np. Ni-W-Cr-Al.-Ti) na łopatki turbin gazowych

• osnowa ceramiczna: np.: cement, gips, szkło, porcelana, tlenek glinu, tlenek uranu stosowane w budownictwie (eternit, żelazo-beton) lub jako elementy pracujące w podwyższonych lub wysokich temperaturach

• osnowa polimerowa: żywice epoksydowe, poliestrowe lub fenolowo-formaldehydowe, charakteryzują się lekkością, wytrzymałością i elastycznością

3. Kombinacje włókno-osnowa

4. metody wytwarzania kompozytów włóknistych:

Metody wytwarzania są dostosowane do specyfiki włókien i osnowy. Ważne jest aby włókna nie pokryte materiałem osnowy nie stykały się ze sobą. W przypadku osnowy z tworzyw sztucznych stosuje się: zalewanie włókien ciekłą żywicą, nanoszenie pędzlem, wytłaczanie, natryskiwanie. W przypadku osnowy metalowej lub ceramicznej (gips cement): zalewanie, natryskiwanie, nasycanie kapilarne lub infiltrację ciśnieniową. Można stosować zwalcowywanie folii z włóknami równoległymi między nimi. Przez wyciskanie można otrzymać kompozyt drut stalowy-osnowa aluminiowa. Metody specjalne (kompozyty używane np. na łopatki turbin)

5. zastosowanie kompozytów włóknistych:

• transport, budownictwo, przemysł maszynowy, zbrojeniowy, elektrotechnika, elektronika, przemysł spożywczy, chemiczny

• wytwarza się z nich: płyty, profile, rury, koła zębate, osłony, kabiny, kioski, kadłuby łodzi i statków, elementy samolotów i szybowców, rakiet formy do prasowania, pierścienie uszczelniające, pokrycia dachowe, zbiorniki, sprzęt sportowy.

3. Kompozyty warstwowe:

• metale z naniesioną na powierzchnię warstwę wierzchnią (poprzez natryskiwanie plazmowe, napawanie, wtapianie laserowe, elektrolizę) mającą na celu zwiększenie odporności na ścieranie lub korozję. Powszechne jest również platerowanie metali w celu np. zwiększenia odporności na korozję

• bimetale, powstające przez zwalcowanie lub platerowanie wybuchowe dwóch różnych stopów. Można tutaj zaliczyć bimetaliczne termoregulatory, łożyska ślizgowe bimetaliczne (napiekanie brązu na taśmę stalową), taśmy cierne (sprzęgła, hamulce)

• laminaty typu sklejka czy płyty pilśniowe laminowane tworzywem sztucznym

• „bezpieczne szyby” powstające przez sklejenie tafli szklanych warstwą polimeru

• kompozyty warstwowe typu „plaster miodu”

4. Kompozyty ziarniste:

• spieki metalowe lub ceramiczno-metalowe (węgliki spiekane, cermetale, materiały cierne, elektryczne, styki elektryczne, węglikostale)

• kompozyty o osnowie z tworzyw sztucznych, zawierające cząstki metalowe (teflon z brązem na łożyska ślizgowe)

• kompozyty o osnowie z tworzyw sztucznych z fazą niemetalową (polimer z ziarnami piasku na formy odlewnicze)

1

2

Materiałoznawstwo - kompozyty

Jan Wrona

---