Vật liệu composite: nó là gì, tài sản, sản xuất và sử dụng

vật liệu composite được sử dụng trong các ngành công nghiệp khác nhau. nó là gì? Đây liệu trên cơ sở một số thành phần, mà làm cho hiệu suất và chế biến đặc điểm của họ. Các composit ma trận cơ sở được dựa trên một kim loại, polyme hoặc gốm. Thêm tá dược củng cố được thực hiện theo hình thức sợi, râu, và các hạt khác nhau.

Đối với vật liệu composite - tương lai?

Độ dẻo, độ dai, phạm vi rộng các ứng dụng - đây là khác biệt so với vật liệu composite hiện đại. Nó là gì về mặt sản xuất? Những vật liệu này bao gồm các kim loại hoặc chất nền phi kim loại. Tăng cường sử dụng nguyên liệu sợi, sợi hoặc mảnh của sức mạnh lớn hơn. Trong số các vật liệu composite có thể phân biệt bằng nhựa, được gia cố bằng bornit, carbon, sợi thủy tinh, hoặc nhôm gia cố bằng thép hoặc berili đề. Nếu nội dung kết hợp của các thành phần, vật liệu tổng hợp có thể được chuẩn bị với cường độ khác nhau, độ đàn hồi, khả năng chống mài mòn.

Các loại chính của

Phân loại dựa trên ma trận tổng hợp của họ mà có thể bằng kim loại và phi kim loại. Vật liệu của ma trận kim loại dựa trên nhôm, magiê, niken và các hợp kim của họ có được sức mạnh bổ sung do vật liệu sợi hoặc các hạt vật liệu chịu lửa mà không hòa tan trong các kim loại cơ bản.

Composites với một ma trận phi kim dựa polyme, carbon hoặc gốm. Trong số các polyme ma trận epoxy, polyamide và phenol formaldehyde phổ biến nhất. Mẫu của các thành phần được đưa ra do sự ma trận, mà đóng vai trò như một chất kết nối. Đối với các vật liệu cứng sử dụng TOW chất xơ, sợi, vải nhiều lớp.

Sản xuất vật liệu composite được dựa trên các phương pháp kỹ thuật sau:

• Máy ngâm tẩm các sợi gia cố bằng vật liệu ma trận;
• đúc trong một băng khuôn và ma trận làm cứng;
• lạnh cách nhấn các thành phần với quá trình thiêu kết hơn nữa;
• lớp phủ điện hóa của các sợi và tiếp tục cấp bách;
• ma trận lắng đọng bằng phương pháp phun plasma và giảm tiếp theo.

củng cố những gì?

Trong nhiều lĩnh vực của ngành công nghiệp đã được sử dụng vật liệu composite. là những gì nó, chúng tôi đã nói. Đây là những vật liệu dựa trên một số thành phần mà nhất thiết phải cứng sợi đặc biệt hoặc tinh thể. Từ sức mạnh và độ đàn hồi của các sợi phụ thuộc vào sức mạnh của composit mình. Trong tất cả các vật liệu tổng hợp, tùy thuộc vào loại chất làm cứng có thể được chia:

• trên steklovoloknity;
• karbovoloknity với sợi cacbon;
• borovoloknity;
• organovoloknity.

vật liệu Uprochnitelnye có thể được đặt trong hai, ba, bốn hoặc nhiều chủ đề, càng có nhiều trong số họ, các vật liệu composite mạnh mẽ và đáng tin cậy hơn sẽ được sử dụng.

composit gỗ

Chúng ta cũng nên đề cập đến hợp gỗ. Nó thu được bằng cách kết hợp các loại nguyên liệu, trong đó một gỗ đóng vai trò như thành phần chính. Mỗi nhựa gỗ bao gồm ba yếu tố:

• hạt gỗ vụn;
• nhiệt dẻo polyme (PVC, polyethylene, polypropylene);
• phụ gia hóa học phức tạp trong các hình thức của một modifier - trong thành phần vật chất của họ xuống còn 5%.

Loại phổ biến nhất của vật liệu composite gỗ - một bảng composite. Nó độc đáo ở chỗ nó kết hợp các thuộc tính và gỗ và polyme, mà mở rộng đáng kể phạm vi áp dụng của nó. Do đó, mật độ ban khác nhau (ít thành phần nhựa cơ sở của nó ảnh hưởng đến mật độ và hạt gỗ), sức đề kháng tốt để uốn. Khi tài liệu này là thân thiện môi trường, tiết kiệm kết cấu, màu sắc và mùi thơm của gỗ. Việc sử dụng các tấm ốp lát composit là hoàn toàn an toàn. Do phụ gia polymer ban hỗn tìm thấy một mức độ cao về độ bền và khả năng chống ẩm. Nó có thể được sử dụng để trang trí của ruộng bậc thang, những con đường vườn, mặc dù họ chiếm một tải trọng lớn.

Tính năng sản xuất

composit Gỗ có một cấu trúc đặc biệt bằng cách kết hợp chúng với gỗ cơ sở polymer. Trong số các tài liệu thuộc loại này có thể kể đến Ván, fibreboard của mật độ khác nhau, tấm từ gỗ vụn định hướng và nhựa gỗ. Sản xuất vật liệu composit thuộc loại này được thực hiện trong nhiều giai đoạn:

1. gỗ vụn. Với mục đích này, các máy nghiền. Sau khi nghiền gỗ sieved và chia thành các phần phân đoạn. Nếu độ ẩm của nguyên liệu - trên 15%, nó được sấy khô cẩn thận.
2. Liều và các thành phần chính hỗn hợp theo tỷ lệ cụ thể.
3. Sản phẩm cuối cùng được nén và định dạng cho việc mua lại của bài trình bày.

Các tính năng chính

Chúng tôi đã mô tả các vật liệu polyme compozit phổ biến nhất. là những gì nó, bây giờ nó là rõ ràng. Do cấu trúc lớp có thể tăng cường của mỗi song song lớp để các sợi. Điều đáng để nói về đặc điểm của vật liệu tổng hợp hiện đại, được đặc trưng bởi:

• một giá trị cao về độ bền kéo và hạn chế sự mệt mỏi;
• mức độ cao về tính đàn hồi;
• sức mạnh, mà là đạt được bởi các lớp tăng cường;
• do composit sợi cứng củng cố có sức đề kháng cao để ứng suất kéo.

Composites dựa trên kim loại có cường độ cao và khả năng chịu nhiệt, do đó họ hầu như không đàn hồi. Do cấu trúc của sợi làm giảm tốc độ lan truyền vết nứt, mà đôi khi xuất hiện trong ma trận.

vật liệu polymer

composit polyme được thể hiện trong một loạt các lựa chọn mở ra những khả năng tuyệt vời cho việc sử dụng chúng trong các lĩnh vực khác nhau từ nha khoa để máy bay sản xuất. Điền composit dựa trên polyme được thực hiện bởi các chất khác nhau.

Các khu vực hứa hẹn nhất của việc sử dụng có thể được coi như xây dựng, công nghiệp dầu khí, đường bộ và vận tải đường sắt. Đó là những chia sẻ của những ngành này chiếm khoảng 60% việc sử dụng các vật liệu composite polyme.

Do sức đề kháng cao để composit ăn mòn polymer, một bề mặt nhẵn và dày đặc của sản phẩm, được thu được bằng cách hình thành, tăng độ tin cậy và độ bền của sản phẩm cuối cùng.

Hãy xem xét những loại phổ biến của vật liệu polime.

GRP

Gia cố bằng vật liệu composite là sợi thủy tinh đã qua sử dụng được hình thành từ thủy tinh vô cơ nóng chảy. Ma trận dựa trên các loại nhựa nhiệt rắn và polyme nhiệt dẻo tổng hợp được phân biệt bởi độ bền cao, độ dẫn nhiệt thấp, tính cách điện cao. Ban đầu, họ đã được sử dụng trong sản xuất radomes ăng ten như một cấu trúc hình vòm. Trong thế giới ngày nay của nhựa thủy tinh được sử dụng rộng rãi trong ngành xây dựng, đóng tàu, thiết bị gia dụng và dụng cụ thể thao, đồ điện tử.

Trong hầu hết các trường hợp, sợi thủy tinh được sản xuất trên cơ sở sự lắng đọng. Đặc biệt hiệu quả là phương pháp này trong sản xuất loạt vừa và nhỏ, ví dụ hulls của ca nô, tàu, cabin cho vận tải đường bộ, toa xe đường sắt. phun công nghệ là thuận tiện tiết kiệm, vì không có nguyên liệu kính được cắt.

composit cacbon

Các tính chất của vật liệu composite trên cơ sở polyme làm cho nó có thể sử dụng chúng trong các lĩnh vực khác nhau. Chúng được sử dụng như sợi carbon phụ có nguồn gốc từ sợi tổng hợp và tự nhiên dựa trên cellulose, nốt. Các sợi được xử lý nhiệt trong nhiều giai đoạn. So với sợi thủy tinh composite carbon khác nhau mật độ thấp hơn và một mô đun cao hơn nhẹ nhàng và sức mạnh của vật liệu. Do đặc tính hiệu suất độc đáo composit cacbon được sử dụng trong kỹ thuật cơ khí và tên lửa, không gian và sản xuất thiết bị y tế, xe đạp và dụng cụ thể thao.

Boroplastiki

Đây liệu đa thành phần được dựa trên sợi boron đưa vào một ma trận phản ứng nhiệt polymer. Các sợi tự đều có phần sợi, TOW, được bện chỉ thuỷ tinh phụ trợ. Hầu hết các sợi cứng cung cấp sức mạnh và sức đề kháng của vật liệu các yếu tố tích cực, nhưng boroplastiki là mong manh, mà làm phức tạp xử lý. sợi boron rất tốn kém, do đó phạm vi áp dụng còn hạn chế về cơ bản boroplastikov ngành công nghiệp hàng không vũ trụ.

organoplastics

Trong những composit như chất độn đóng vai trò chủ yếu sợi tổng hợp - TOW, sợi, vải, giấy. Trong số các thuộc tính cụ thể của các polyme có thể kể đến mật độ thấp, giảm bớt so với thủy tinh và sợi carbon, độ bền kéo cao và sức đề kháng cao với các cú sốc và tải trọng động. vật liệu composite này được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như cơ khí chế tạo, đóng tàu, cơ khí ô tô, công nghệ vũ trụ trong việc sản xuất, kỹ thuật hóa học.

hiệu quả là gì?

vật liệu composite do thành phần duy nhất có thể được sử dụng trong các lĩnh vực khác nhau:

• trong sản xuất của các bộ phận máy bay và động cơ máy bay;
• Công nghệ Vũ trụ cho việc sản xuất các thiết bị chịu lực, mà phải tuân theo sưởi ấm;
• ngành công nghiệp ô tô để tạo ra một trọng lượng nhẹ cơ thể, khung, tấm, cản;
• khai thác ngành công nghiệp trong việc sản xuất các công cụ khoan;
• công trình dân dụng để tạo ra một cầu nối nhịp, các yếu tố cấu kiện đúc sẵn trong các tòa nhà cao tầng.

Việc sử dụng vật liệu composite làm cho nó có thể làm tăng sức mạnh của động cơ, nhà máy điện, đồng thời giảm trọng lượng của xe và thiết bị.

triển vọng là gì?

Theo đại diện của các lĩnh vực của ngành công nghiệp Nga, vật liệu composite là một thế hệ mới của vật liệu. Dự kiến đến năm 2020 sẽ tăng khối lượng sản xuất trong nước của ngành công nghiệp composite. Hiện tại, cả nước đã phát động dự án thí điểm nhằm phát triển một thế hệ mới của vật liệu composite.

Việc sử dụng các vật liệu tổng hợp được thích hợp trong nhiều lĩnh vực khác nhau, nhưng nó là hiệu quả nhất trong các ngành công nghiệp liên quan đến công nghệ cao. Ví dụ, hôm nay, không có máy bay không được tạo ra mà không cần dùng composit, và một số người đã sử dụng khoảng 60% composit polyme.

Do khả năng kết hợp các yếu tố củng cố và ma trận khác nhau thành phần có thể được chuẩn bị với một tập hợp các đặc điểm. Và điều này, đến lượt nó, làm cho nó có thể sử dụng các tài liệu này trong các lĩnh vực khác nhau.