Materialul compozit (compozit din Compositio latin - desen) - reprezintă structura complexă artificială multicomponent care constă dintr-o matrice (liant) și umplutură de ranforsare. separarea acestora cu limită clară, în care materialul rezultat este caracterizat prin proprietăți, care nu una, luate separat, componenta utilizată și profită de fiecare.
Matrix - o componentă continuă în întregul volum al materialului de construcție.
Armătura sau un element de rigidizare - este intermitent, materialul secționat în compoziția vrac. Termenul de „consolidarea“ înseamnă „introduse în materialul pentru a modifica proprietățile sale“ (nu neapărat „armare“).
Componentele de armare furnizează caracteristicile mecanice necesare ale materialului, iar matricea ca liant le oferă să lucreze împreună cu proprietățile de rezistență ale ambelor componente și să le protejeze de deteriorări mecanice și medii corozive. Prin selectarea compoziției și proprietățile materialului de umplutură și matricea, raportul lor, orientarea de umplere, este posibil să se obțină un material cu o combinație dorită de caracteristici de performanță și de procesare.
Pe mecanismul de întărire a compozitelor pot fi împărțite în două grupe. Bazat compozite rigidizarea primului grup pe principiul de înaltă rezistență matrice de armare, membrii de sarcină rulment (beton armat, fibra de sticla, etc.). Al doilea grup constă din materiale călite dispersie. Rolul principal jucat de acestea în factorul de structură. Rolul fazei durificare este redusă pentru a facilita formarea unei substructuri în procesul de obținere a compozitului.
Aliajul compozit diferit de cel în componentele separate compozite finite își păstrează proprietățile inerente. Componentele trebuie să interacționeze la interfața secțiunii compozit, care prezintă proprietăți noi numai pozitive. Un astfel de rezultat poate fi obținut numai dacă materialul compozit a fost proprietățile componentelor, adică combinat cu succes compozit de operare trebuie să prezinte doar proprietățile dorite ale componentelor și dezavantajele lor distruse complet sau parțial.
De exemplu, dacă bimetalului alamă fier utilizat în termostate, sunt sudate între ele, după încălzirea compozitului datorită tensiunilor interne care apar din cauza diferențelor mari în coeficienții de dilatare liniară, banda este îndoit. Această bandă, făcând parte din switch-ul poate fi utilizat pentru a regla temperatura.
Astfel:
1) a produs compozit dobândește o nouă și mai bune proprietăți și, prin urmare, pot îndeplini funcții suplimentare (materialul multifuncțional);
2) DATE compozitelor specifice este mai bună decât cea a componentelor sale, luate individual sau împreună, cu excepția proceselor de frontieră;
3) Acțiunea compozit a componentelor individuale apar întotdeauna în întregime cu procesele proceselor care au loc la interfața.
utilizare compozite active a început cu începutul anilor 70, cu toate că ideea de a folosi două sau mai multe materii prime, componente care formează mediul de compozit a existat de mult timp cât oamenii trebuie să se confrunte cu materialele.
Scopul creării compozit - pentru a realiza combinații de proprietăți nu inerente fiecăreia dintre materiile prime singur. Astfel, materialul compozit poate fi realizat din materiale care nu se îndeplinesc cerințele. Deoarece aceste cerințe se pot referi la proprietățile fizice, chimice, tehnologice și alte proprietăți, este știința compozitelor este la intersecția dintre diferite domenii ale cunoașterii și necesită participarea cercetătorilor din diferite discipline.
Clasificarea materialelor compozite
Clasificarea compozitelor poate fi realizată în funcție de diferite criterii:
1) natura componentelor (de obicei, materialul matricei). metal; polimer; LCD; ceramică; alte materiale anorganice (carbon, oxizi, boruri, etc.).
Dacă una dintre componentele compozit este continuu în întregul volum, iar celălalt este discontinuu, deconectată, prima componentă este matricea, iar al doilea - umplutura de ranforsare. Matricea din material compozit asigură un monolit, transferul și distribuția de stres în umplutura de căldură, umiditate, flacără și rezistență chimică determină. Există materiale compozite, pentru care conceptul de matrice și de armare nu este aplicabil, de exemplu, materiale compozite stratificate, alcătuite din straturi alternante, sau pseudo având o structură schelet. Pseudoalloys se prepară prin impregnarea unui semifabricat poros cu componente de topire scăzut, structura sa este format din două cadru continuu întrepătrunsă. De obicei, compozite sunt numele comun pentru materialul matricei.
2) structura compozită. schelet; matrice; stratificat; combinate.
Încadrând compozite includ, de exemplu, pseudoalloys produse printr-o metodă de impregnare; cu o structură de matrice și fibre compozite călite dispersie; cu o structură stratificată - compozite compuse din straturi de folie sau material foaie de natură diferită sau compoziție alternativ; combinate cu structura - care cuprinde combinația dintre primele trei grupe (de exemplu, pseudoalloys, care cadru incluziuni dispersate călite - structura-cadru matrice etc.).
3) Geometria component de armare (de umplere), pulbere și granular (armat sub formă de particule); cu fibre (armat cu fibre, whiskers, sunt împărțite în discret și continuu); laminate (filme armate, plăci, laminate excipienți).
4) dispunerea componentelor - izotrop sau cvasi-izotrop (pulbere, armat sub formă de particule, armate cu particule dispersate aleatoriu, fibre discrete sau continue, etc.). anizotrope (fibros, stratificat cu o anumită orientare a elementelor de întărire în raport cu matrice).
materiale izotrope, au aceleași proprietăți în toate direcțiile, anizotrop - diferite. Printre compozite izotrope sunt pseudoalloys și materiale ranforsate haotic. Călire compozite armate aleatoriu făcut scurte (discrete) particule în formă de ace orientate în spațiu aleatoriu. Ca astfel de particule sunt segmente de fibre sau mustăților (whiskers), în care materialele compozite sunt obținute cvasi-izotrop, adică în anisotropic micro, dar izotrop în macrovolume toate produsele.
Anizotropie este un compozit structural, este prevăzută în special pentru fabricarea de structuri, în care cea mai bună utilizare a acestuia. Capacitatea de a controla proprietățile materialelor nou dezvoltate deosebit de bine implementate în proiectarea hibrid (armat cu mai multe tipuri de materiale de umplutură) compozite, are un efect semnificativ asupra îmbunătățirii designului tehnologic. De exemplu, compozite cu o structură de matrice armat cu elemente orientate într-un anumit fel, în spațiul de armare, sunt ordonate armat. Acestea sunt împărțite în odnoosnoarmirovannye sau unidirecțională (cu amplasarea armaturii de-a lungul unei axe), dvuhosnoarmirovannye (cu un aranjament planar valvelor) și trehosnoarmirovannye (cu localizare la distanță de armare).
Adesea compozitul este o structură stratificată, în care fiecare strat este întărită cu un număr mare de filamente paralele. Cu toate acestea, fiecare strat poate fi armat cu fibre continue, țesături într-un anumit model care reprezintă forma originală, lățimea și lungimea materialului de pornire corespunzător. Dezvoltarea geometriei data de armare permis să abandoneze materialul layerwise construi: fibra țese o structură tridimensională. În unele cazuri, în această etapă, puteți specifica forma unui produs compozit. Alegerea între tipurile posibile de armare se bazează pe considerente și cerințele pentru produsul economic.
Convențional alegerea materialului și proiectarea componentelor de proiectare au fost sarcini separate. Când compozitele au început să înlocuiască metal și aliaje ale acestor domenii precum construcția de aeronave, construcții navale, automobile, design industrial și alegerea materialului și oțel alăturat pur și simplu diferite aspecte ale unui singur proces.
Controlați microstructura compozitului permite cel mai bun mod de a lua în considerare repartizarea sarcinilor, care vor fi expuse la produs. În același timp, designul de produs se va reflecta și proprietățile distinctive ale compozitelor: dependența de orientarea și forma complexitate, pe care le pot da la procesul de turnare - în presare, de rulare, de lichidare, armare, etc. Dificultățile întâmpinate în proiectarea produsului și materialul acestuia. Aceasta sugerează că designul industrial va depinde tot mai mult pe dezvoltarea în comun a specialiștilor din diferite domenii, precum și simulări pe calculator ale acestor lucrări. Numai o astfel de abordare va asigura utilizarea deplină a potențialului de compozite în tehnologii viitoare.
Trebuie remarcat faptul că, împreună cu anizotropie structural compozit există anizotropie tehnologică se produce în timpul deformării plastice a materialelor izotrope și anizotropie fizice inerente, de exemplu, cristale și caracteristici similare ale structurii rețelei cristalului.
5) prin numărul de componente. polimatrichnye - folosind un singur material de mai multe matrici; hibrid (polyreinforced) - utilizarea umpluturi de natură diferită.
Compozite care conțin două sau mai multe compoziții sau natura tipului de elemente numite polyreinforced sau hibride ranforsare diferite. compozite hibride pot fi simple, dacă elementele de rigidizare sunt de natură diferită, dar aceeași geometrie (de exemplu, steklougleplastik - polimer armat cu fibre de sticlă și carbon) și combinate în cazul în care elementele de întărire au de asemenea o natură diferită și geometrie diferită (de exemplu, împănat boroalyuminy folie de titan).
6) prin metoda de preparare. artificiale; naturale.
Prin compozitele artificiale sunt toate derivate din introducerea artificială a fazei de armare în matrice, cele naturale - aliaje eutectice și compoziție similară. De eutectic de armare compozite de faza sunt orientate cristale fibroase sau sub formă de plăci au fost formate în mod natural în procesul de solidificare dirijată.
Pe măsură ce creați „vechi“ tipuri de clasificări noi compozite se extind și pot exista noi.