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.
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.
Kompozyty- projektowanie Właściwości wynikowe (synergiczne) Przykład: Efekt magnetoelektryczny w kompozycie składającym się z fazy magnetostrykcyjnej i piezoelektrycznej
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 1m (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:
Kompozyty- zbrojenie
Kompozyty- zbrojenie
Kompozyty- zbrojenie
Kompozyty- zbrojenie
Kompozyty- zbrojenie Wyroby z włókna stosowane do zbrojenia kompozytów
Kompozyty- wytwarzanie
Kompozyty- MMC Kompozyty o osnowie metalicznej zbrojone cząstkami
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
Kompozyty- MMC
Kompozyty- MMC Własności kompozytów metalicznych na osnowie stopów aluminium do przeróbki plastycznej
Kompozyty- MMC Własności kompozytów metalicznych na osnowie magnezu
Kompozyty- MMC Własności kompozytów metalicznych na osnowie stopów tytanu
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.
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.
Kompozyty- stosowanie Problemy z upowszechnieniem stosowania kompozytów
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
Kompozyty- zastosowanie MMC Aluminum MMC driveshaft Aluminum MMC brake rotors