KOMPOZYTY 2, Studia, Materiałoznastwo, Metaloznastwo i Podstawy Obrobki Cieplnej, Meteloznastwo, Materiałoznastwo


KOMPOZYTY

Są to tworzywa powstające w wyniku fizycznego połączenia dwóch lub więcej materiałów wyjściowych: osnowy (materiału wiążącego) i fazy wzmacniającej (zbrojenia), przenoszącej obciążenia. W wyniku otrzymuje się materiał konstrukcyjny o właściwościach lepszych lub nowych w porównaniu z właściwościami poszczególnych składników.

Własności materiału złożonego są odmienne od własności poszczególnych składników. Ważnym wskaźnikiem budowy kompozytu jest stosunek objętościowego lub masowego udziału w nim materiału zbrojącego. Materiał może występować w postaci cząstek lub włókien i stąd wyróżnia się:

0x08 graphic

Schemat kompozytu zbrojonego cząstkami

0x08 graphic

Schemat kompozytu zbrojonego włóknami równoległymi

Odrębnym rodzajem kompozytu jest laminat, w którym faza zbrojąca ma postać warstw.

Kompozyty w zależności od rodzaju osnowy można podzielić na kompozyty o osnowie :

0x08 graphic
Kompozyty odznaczają się dużą wytrzymałością względną i względnym modułem sprężystości.

0x08 graphic

Główne materiały stosowane na osnowę to:

Osnowa metalowa - stanowią ją stopy metali które można podzielić ma 3 grupy:

Osnowa polimerowa - na osnowę stosuje się:

Osnowa ceramiczna - na osnowę stosuje się:

Rodzaj i postać zbrojenia są czynnikami decydującymi o właściwościach kompozytów. Czynniki te są również związane z technologią wytwarzania kompozytów. Dlatego przy projektowaniu kompozytów zwraca się uwagę na zgodność termodynamiczną kompozytów. Istnieją:

Cząstki zbrojące - wykorzystuje się głównie proszki:

Wymiary cząstek sięgają od kilku do kilkuset milimetrów.

Włókna zbrojące - charakterystycznedla nich to duża wytrzymałość na rozciąganie, sprężystość i niezmienność w wysokiej temperaturze, niski koszt wytwarzania. Wyróżniamy:

Włókna dzielimy także według temperatury karbonizacji na :

W układach metal - metal i metal - materiał ceramiczny są wytwarzane kompozyty z osnową metalową.. Zbrojenie występuje w postaci cząstek lub włókien. Wyróżniamy następujące metody wytwarzania:

strukturę kompozytu otrzymuje się w wyniku odpowiedniego procesu

technologicznego - krzepnięcia i krystalizacji oraz obróbki plastycznej i cieplnej.

polega na wprowadzaniu do ciekłej osnowy faz zbrojących i osnowy do przygotowanego zbrojenia np. w postaci rovingu.

Klasyfikacja metod wytwarzania kompozytów metalowych

Metody bezpośrednie

Metody pośrednie

Kierunkowa krystalizacja stopów eutektycznych

Metody z ciekłą osnową

Metody przeróbki plastycznej

Wytwarzanie stali kompozytowych

nasycenie swobodne

walcowanie pakietów

nasycenie wymuszone

wyciskanie

mieszanie

ciągnienie

rozpuszczanie

prasowanie i zgrzewanie dyfuzyjne

Metodą kierunkowej krystalizacji wytwarza się kompozyty na osnowie:

aluminium, żelaza, kobaltu, tytanu i niklu. Szczególnie cenne są kompozyty in situ na osnowie Ni i Co stosowane na łopatki turbin i dysze w silnikach odrzutowych dzięki doskonałym właściwościom cieplnym.

Cenną właściwością tej grupy materiałów jest to, że proces tworzenia kompozytu może być realizowany w połączeniu z kształtowaniem gotowych wyrobów.

Podstawowa grupa kompozytów metalowych jest wytwarzana metodami pośrednimi. Wszystkie technologie tej grupy wymagają odrębnego przygotowania osnowy i zbrojenia.

Podstawą wytwarzania kompozytów umacnianych dyspersyjnie jest metalurgia proszków, polegająca na prasowaniu i spiekaniu proszków. Wytwarza się kompozyt aluminiowy, umacniany dyspersyjnie (SAP). Używa się proszku aluminiowego o czystości co najmniej 99% i wielkości ziaren 0,06mm. Właściwości kompozytów SAP zależą od udział€ w nich tlenku AL2O3.

Kompozyty te znajdują zastosowanie na elementy maszyn, pracujące w temperaturze do 550° C, np. na koszulki elementów paliwowych w reaktorach jądrowych, na łopatki sprężarek gazów, wirników, tłoków silników spalinowych i korbowodów a także w konstrukcjach lotniczych.

Kompozyty zbrojone cząstkami wytwarza się najczęściej metodami odlewniczymi ( zwanymi metodami z udziałem fazy ciekłej).Metoda polega na mieszaniu ciekłego metalu

z jednoczesnym wprowadzaniem do niego cząstek zbrojących. Na osnowie aluminium można wytworzyć kompozyty

Wykazano, że odporność kompozytów na ścieranie zależy wprost proporcjonalnie od udziału cząstek w kompozycie i odwrotnie proporcjonalnie od ich wielkości.

Kompozyty zbrojone włóknami wytwarza się metodami nasycenia swobodnego lub wymuszonego. Pod pojęciem nasycenia rozumie się nasycenie wiązki zbrojenia ciekłą osnową. Otrzymujemy kompozyty zbrojone drutem stalowym oraz stopy niklu zbrojone drutem wolframowym.

Kompozyty zbrojone włóknami wykazują znacznie wyższe właściwości wytrzymałościowe niż kompozyty zbrojone cząstkami, dlatego znajdują one między innymi zastosowanie w technice lotniczej.

Zastosowanie kompozytów metalowych zbrojonych włóknami przedstawia poniższa tabela:

Zastosowanie

Właściwości

Kompozyt

sztuczne satelity

panel montażowy aparatury

korpus sputnika

względna sztywność

stabilność cieplna wymiarów

Al/C, Mg/C

Al/C, Mg/C, Al/B, Mg/B

antena

elementy nośne baterii słonecznych

obudowa aparatury optycznej

Al/C

Al/C

samoloty

korpus, dźwigary

owiewka

sztywność, duża wytrzymałość względna

względna sztywność

Al/C, Al/B, Al/SiC

Al/C, Al/B, Al/SiC

helikoptery

skrzynia transmisyjna

obudowa, dźwigary

tylna część łopatki śmigła

względna sztywność

wysoka wytrzymałość względna

względna sztywność

Al/C, Mg/C

Mg/Al2O3, Al/C, Al/B, Al/SiC

Al/C, Al/B, Al/SiC

wyroby elektrotechniczne

szczotki prądnicy

kable, elektryczne łączniki

płaskie elektrody baterii wielkogabarytowych

łożyska

części aparatury dźwiękowej

przewodność elektryczna, odporność na ścieranie

przewodność elektryczna, duża wytrzymałość

sztywność, wytrzymałość, dobra odporność korozyjna

odporność na ścieranie

względna sztywność

Cu/C

Cu/C

Pb/C, Pb/C, Pb/Al2O3, Pb/szkło

Cu/C, Sn/C

Al/C, Al/B

Istnieją kompozyty o osnowie polimerowej. Są to kompozyty z tworzyw sztucznych. Wyróżniamy trzy rodzaje materiałów osnowy

Kompozyty o osnowie tworzyw termoutwardzalnych wytwarza się dwuetapowo: najpierw wytwarza się tłoczywa, następnie przetwarza się je na gotowe wyroby metodami prasowania. Podstawą do produkcji tłoczyw są żywice fenolowo - formaldehydowe, mocznikowe i melaminowe.

Kompozyty o osnowie żywic chemoutwardzalnych to laminaty epoksydowe lub poliestrowe, zależnie od rodzaju osnowy. Wytwarza się je ręcznie lub maszynowo. Główną postacią zbrojenia są tu maty zwłaszcza maty szklane i tkaniny.

Kompozyty na osnowie termoplastów - termoplasty to polipropylen, poliamid, poliwęglany i poliestry termoplastyczne.

W Polsce wytwarza się na skalę przemysłową poliamid 6 zbrojony włóknem szklanym

w 25 i 35 % oraz poliester, zawierający 25% włókna szklanego.

Poniższa tabela przedstawia zalety i wady kompozytów z tworzyw sztucznych.

Tworzywa sztuczne zbrojone włóknami

Metale zbrojone włóknami

Z a l e t y

  • dobry wygląd zewnętrzny

  • możliwość kształtowania w temperaturze pokojowej

  • dobra odporność chemiczna

  • dobre właściwości izolacyjne

  • możliwość klejenia

  • przenikalność dla fal elektromagnetycznych

  • przeźroczystość dla światła widzialnego

  • możliwość produkcji jednostkowej

  • dobra powierzchnia i wysoka jej twardość

  • możliwość wyciskania na gorąco i stosowania innych metod przeróbki plastycznej

  • dobra odporność na warunki atmosferyczne

  • dobra przewodność cieplna i elektryczna

  • możliwość zgrzewania dyfuzyjnego

  • wysoka wytrzymałość na ścianie międzywarstwowe

  • dobra wytrzymałość poprzeczna

  • dobra wytrzymałość cieplna

W a d y

  • łatwość uszkodzenia powierzchni

  • niedostateczna odporność cieplna

  • mała wytrzymałość zmęczeniowa

  • mała wytrzymałość na ściskanie

  • długi czas formowania wyrobów

  • wysoka temperatura i ciśnienia formowania

  • trudność kształtowania

  • niemożliwość stosowania tradycyjnych metod zgrzewania

  • konieczność dodatkowych obliczeń miejsc połączeń

  • utrudniona możliwość regulacji reakcji chemicznych na granicy osnowa - włókno

1

1

0x01 graphic

0x01 graphic



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Kompozyty, Studia, Materiałoznastwo, Metaloznastwo i Podstawy Obrobki Cieplnej, Meteloznastwo, Mater
KOMPOZYTY DRZEWNE, Studia, Materiałoznastwo, Metaloznastwo i Podstawy Obrobki Cieplnej, Meteloznastw
CERAMIKA, Studia, Materiałoznastwo, Metaloznastwo i Podstawy Obrobki Cieplnej, Meteloznastwo
s1, Studia, Materiałoznastwo, Metaloznastwo i Podstawy Obrobki Cieplnej, Meteloznastwo
badania nieniszczace, Studia, Materiałoznastwo, Metaloznastwo i Podstawy Obrobki Cieplnej, Metelozna
METALE K, Studia, Materiałoznastwo, Metaloznastwo i Podstawy Obrobki Cieplnej, Meteloznastwo, Ściągi
Wytwarzanie kabli światłowodowych, Studia, Materiałoznastwo, Metaloznastwo i Podstawy Obrobki Ciepln
STALE SP, Studia, Materiałoznastwo, Metaloznastwo i Podstawy Obrobki Cieplnej, Meteloznastwo, Ściągi
PTS-Tworzywo sztuczne, Studia, Materiałoznastwo, Metaloznastwo i Podstawy Obrobki Cieplnej, Metelozn
s4, Studia, Materiałoznastwo, Metaloznastwo i Podstawy Obrobki Cieplnej, Meteloznastwo
HEYNA, Studia, Materiałoznastwo, Metaloznastwo i Podstawy Obrobki Cieplnej, Meteloznastwo, Ściągi na
METALURGIA PROSZKÓW, Studia, Materiałoznastwo, Metaloznastwo i Podstawy Obrobki Cieplnej, Meteloznas
METALE NIEŻELAZNE, Studia, Materiałoznastwo, Metaloznastwo i Podstawy Obrobki Cieplnej, Meteloznastw
sprawozdanie z metali-obróbka cieplna stopów metali nieżelaz, Studia, Materiałoznastwo, Metaloznastw
stal o specjalnych właściwościach(sciąga), Studia, Materiałoznastwo, Metaloznastwo i Podstawy Obrobk
Hartowania(ściąga), Studia, Materiałoznastwo, Metaloznastwo i Podstawy Obrobki Cieplnej, Meteloznast
Sciaga z metaloznastwa 2, Studia, Materiałoznastwo, Metaloznastwo i Podstawy Obrobki Cieplnej, Metel

więcej podobnych podstron