398 3

M KOMPOZYTY

PR7WKIAD 11 6 Dla kompozytu składającego mc *- jednokierunkowo „_)r

tfw»n«h włók,en diU bon, pokry.ych «**'*«-" “ -Al obi,,/    ułamek obciążenia równoległego ^d"    ''•ukieti _jt

praenostony praez «*)to*. jeżeli «anowią one 4J« objęiolici kompo^

Rozwiązania. Moduł Younga Al wynosi i; = 69 GPn. moduł Younya włńt^ <■ = 3łi0 GPa.

IWl, włókna są dobrze związane z osnową, lo odkształceni wl,iki_ct)

, osnowy e. jesi takie samo jak kompozytu z,, zatem korzystając z rń_Wn;

nia (II-O

<T_k    °p

^e‘-Ę ~^e-~E.

otrzymujemy

ł_w =

a. E. 69 ułamek obciążenia

F_w + F_s <r_wS_w + e.S, 0.45

0.45 + 0.55(1/5.51)

0.82

11.6. Porównanie własności mechanicznych kompozytów i stopów metali

Z poprzedniego podrozdziału wynika, że własności mechaniczne kompozytu bard/o zależą od kształtu i ułamka objętości fazy o dużej wytrzymałości. Własności mechaniczne niektórych kompozytów podano w tabl. 11.5. Podawane są zwykle najkorzystniejsze własności, to jest, w przypadku kompozytów włóknistych - własności dla obciążenia równoległego do osi włókien.

Własności mechaniczne kompozytów włóknistych, odniesione do jednostki masy. są bardzo dobre (znacznie łepsze niż stopów aluminium i stali wysokowytrzymałych;. W celu porównania w tabl. 11.5 podano również własności mechaniczne stałi wysokowytrzymałej oraz stopów Ti i Al. Stosowanie materiałów o bardzo dobrych własnościach mechanicznych odniesionych do jednostki masy (właściwych] jest szczególnie korzystne w środkach transportu (samoloty, samochody, tabor kolejowy). Jest to ważne dlatego, że pomimo wysokich kosztów wytwarzania kompozytów, oszczędności (głównie paliwa) spowodowane mniejszym ciężarem konstrukcji są duże i znacznie przewyższają przyrost kosztów związany zc stosowaniem drogich kompozytów.

Podsumowanie

Kompozyt jest tworzywem wytworzonym pr/.cz połączenie dwóch lub więcej materiałów w celu uzyskania kompozycji o własnościach niemożliwych do uzyskania w żadnym z materiałów składowych. W kompozytach wyróżnia się fazę umacniającą oraz osnowę otaczającą cząstki fazy umacniającej. Często cząstki fazy umacniającej mają kształt włókien. Zarówno osnowa, jak i włókna mogą być metalami, ceramikami oraz polimerami. W kompozytach włóknistych o osnowie polimerowej są stosowane zwykle włókna szklane, węglowe lub aramidowe. Spośród nich kompozyt z włóknami szklanymi jest najtańszy, natomiast najdroższy jest kompozyt z włóknami węglowymi. Włókna węglowe mają dużą wytrzymałość i duże moduły sprężystości oraz małą gęstość i dlatego, pomimo że są drogie, są stosowane w konstrukcjach, od których wymaga się dużej wytrzymałości właściwej i dużych modułów sprężystości właściwych. Osnowa w przypadku włókien szklanych jest najczęściej poliestrowa, a w przypadku włókien węglowych epoksydowa.

399