Kompozyty - wprowadzenie

Prezentacja na temat: "Kompozyty - wprowadzenie"— Zapis prezentacji:

1 Kompozyty - wprowadzenie
Kompozyt – materiał złożony, utworzony z co najmniej dwóch komponentów (faz) o różnych właściwościach w taki sposób, ze ma właściwości lepsze lub nowe w stosunku do komponentów użytych osobno lub wynikających z prostego sumowania tych właściwości. Jest materiałem zewnętrznie monolitycznym, jednakże z widocznymi granicami między komponentami. Istotna cecha- możliwość przewidywania z dość dużą dokładnością uzyskania żądanych właściwości. Uzyskiwane wskaźniki wytrzymałościowe – nieosiągalne w innych „klasycznych” materiałach. Podstawowy problem przy projektowaniu i wytwarzaniu kompozytów – wykorzystanie pożądanych dla danego zastosowania właściwości, z jednoczesnym wyeliminowaniem wad komponentów kompozytu. Klasyfikacja kompozytów 1. Podział ze względu na pochodzenie: a) „kompozyty naturalne” b) kompozyty zaprojektowane i wytwarzane przez człowieka 2. Podział według przeznaczenia: a) kompozyty konstrukcyjne, b) kompozyty o szczególnych właściwościach fizycznych (lub chemicznych). 3. Podział według rodzaju osnowy: a) kompozyty o osnowie niemetalicznej: - polimerowej, - ceramicznej, - półprzewodnikowej, b) kompozyty o osnowie metalicznej.

2 Kompozyty- projektowanie
„Filozofia” projektowania kompozytów Dobór komponentów kompozytu opiera się na przewidywaniu jednego z dwóch typów uzyskiwanych właściwości: sumarycznych lub wynikowych. Właściwości sumaryczne Przykład: moduł Younga E w kierunku włókien w kompozytach zbrojonych włóknem ciągłym EK = VOEa + (1-VO)Eb Gdzie VO – udział objętościowy składnika a.

3 Kompozyty- projektowanie
Właściwości wynikowe (synergiczne) Przykład: Efekt magnetoelektryczny w kompozycie składającym się z fazy magnetostrykcyjnej i piezoelektrycznej

4 Kompozyty- projektowanie
Podstawowa koncepcja budowy kompozytu: Osnowa + zbrojenie Możliwe rodzaje zbrojenia: 1) Cząstki o średnicy 0,01 – 1,0 m (od 1 do 15%) równomiernie rozmieszczone w objętości osnowy - mechanizm umocnienia dyspersyjnego. 2) Cząstki o średnicy większej niż 1m (powyżej 25%) - ograniczenie zdolności osnowy do odkształcania się. 3) Włókna o średnicy wynoszącej ułamek m do kilkuset m (od kilku do 70% i więcej – rola osnowy polega na przenoszeniu obciążenia na wysoko wytrzymałe włókno. Współczynnik wzmocnienia kompozytu:

5 Kompozyty- zbrojenie

6 Kompozyty- zbrojenie

7 Kompozyty- zbrojenie

8 Kompozyty- zbrojenie

9 Kompozyty- zbrojenie Wyroby z włókna stosowane do zbrojenia kompozytów

10 Kompozyty- wytwarzanie

11 Kompozyty- MMC Kompozyty o osnowie metalicznej zbrojone cząstkami

12 Kompozyty- MMC Mechanical and physical properties of various ceramic particulate reinforcements commonly used in the manufacture of modern discontinuously reinforced metal-matrix composites Materials properties and formability as a function of reinforcement particle size

13 Kompozyty- MMC

14 Kompozyty- MMC Własności kompozytów metalicznych na osnowie stopów aluminium do przeróbki plastycznej

15 Kompozyty- MMC Własności kompozytów metalicznych na osnowie magnezu

16 Kompozyty- MMC Własności kompozytów metalicznych na osnowie stopów tytanu

17 Kompozyty- „in situ” Kompozyty metaliczne in situ
Kompozyt tworzy się w wyniku krystalizacji zorientowanej (ukierunkowanej), która jest skutkiem wywołania jednokierunkowego odprowadzania ciepła w czasie krzepnięcia. Celem jest otrzymanie w całej objętości równoległego, ukierunkowanego rozmieszczenia faz.

18 Kompozyty- in situ Właściwości i możliwości zastosowania kompozytów in situ Główne zastosowanie – do pracy w wysokich temperaturach dzięki stabilności cieplnej struktury np. łopatki turbin. Degradacji płytek fazy zbrojącej w wyniku procesów dyfuzyjnych zapobiega się przez wprowadzanie dodatków utrudniających dyfuzję w osnowie.

19 Kompozyty- stosowanie
Problemy z upowszechnieniem stosowania kompozytów

20 Kompozyty- zastosowanie MMC
Engine with integrally cast aluminum MMC cylinder liners Discontinuously reinforced titanium (DRTi) automotive valves for the Toyota Altezza Prototype aluminum MMC connecting rod

21 Kompozyty- zastosowanie MMC
Aluminum MMC driveshaft Aluminum MMC brake rotors