Kompozitní materiály: co to je, vlastnosti, výroba a využití

Kompozitní materiály se používají v různých průmyslových odvětvích. Co je to? Tento materiál na bázi několika složek, které je možné výkon a zpracovatelské vlastnosti. Matricové kompozity základ je na bázi kovu, polymeru nebo z keramiky. Další pomocné látky, výztuž je provedena ve formě vláken, whiskery a různých částic.

Pro kompozity - do budoucna?

Tažnost, houževnatost, široký rozsah aplikací - tohle je něco jiného než moderní kompozitní materiály. Co je to z hlediska výroby? Tyto materiály se skládají z kovového nebo nekovového substrátu. Pro zvýšení použitý materiál příze, vlákna nebo vločky větší pevnost. Mezi kompozitních materiálů lze rozlišit plastu, který je vyztužen bornit, uhlíku, skleněných vláken, nebo z hliníku vyztuženého ocelovými nebo berylia nití. Pokud kombinovaného obsahu složek, kompozity mohou být připraveny s různými pevnost, pružnost, odolnost proti otěru.

Hlavními druhy

Klasifikace je založena na jejich kompozitní matrice, která může být kovové a nekovové. Materiály použité v kovové matrici na bázi hliníku, hořčíku, niklu a jejich slitin získat dodatečnou sílu v důsledku vláknitých materiálů nebo žáruvzdorných částic, které se nerozpustí v základním kovu.

Kompozity s nekovové matrice na bázi polymerů, uhlík nebo keramické. Mezi nejpopulárnější polymerní matrice epoxidové, polyamidu a fenol formaldehyd. Forma složení je uvedeno vzhledem k matrici, která slouží jako spojovací látky. Pro vytvrzování látek za použití vleky vlákna, příze, vícevrstvé tkaniny.

Výroba kompozitních materiálů je založen na těchto technologických postupů:

• Impregnace výztužných vláken do materiálu matrice;
• lisování do formy páskou a tvrdidlo matrice;
• lisování za studena s částmi dalšího slinování;
• elektrochemický povlak vláken a dále lisování;
• matice depozice plazmovým stříkáním a následnou redukcí.

Co výstuž?

V mnoha oblastech průmyslu byly použity kompozitu. Co se děje, řekl nám. Jedná se materiály na bázi několika složek, které nezbytně kalené speciální vlákna nebo krystaly. Z pevnosti a pružnosti vláken závisí na síle samotných kompozitů. Ve všech kompozitních materiálů, v závislosti na typu tvrdidla lze rozdělit:

• Na steklovoloknity;
• karbovoloknity uhlíkovými vlákny;
• borovoloknity;
• organovoloknity.

Uprochnitelnye materiály mohou být položeny ve dvou, třech, čtyřech nebo více závitů, tím více z nich, tím silnější a spolehlivější budou kompozitních materiálů v užívání.

dřevěné kompozity

Měli bychom také zmínit dřevěného kompozitu. Získává se kombinací různých druhů surovin, vyznačující se tím, dřeva působí jako hlavní složky. Každý dřevo-plastový kompozitní se skládá ze tří částí:

• rozmělněné dřevěné částice;
• termoplastický polymer (PVC, polyethylen, polypropylen);
• komplexní chemické přísady ve formě modifikátoru - v jejich materiálového složení do 5%.

Nejoblíbenějším typem dřevěných kompozitů - kompozitní deska. To je jedinečné v tom, že kombinuje vlastnosti a dřeva a polymerů, které se podstatně rozšiřuje rozsah jeho použití. Tak, různé hustoty deska (na jeho část základní pryskyřice má vliv na hustotu a dřevěných částic), dobrá odolnost proti ohybu. Když tento materiál je šetrný k životnímu prostředí, šetří texturu, barvu a vůni dřeva. Použití kompozitních desek jsou naprosto bezpečné. Vzhledem k Termoplasty kompozitní deska najde vysokou trvanlivost a odolnost proti vlhkosti. Lze jej použít pro dekoraci terasy, zahradní cesty, i když představují velkou zátěž.

produkční funkce

Dřevěné kompozity mají zvláštní strukturu, jejich kombinací s polymerní bázi dřeva. Mezi materiály tohoto typu lze uvést dřevotřískových desek, vláknitých desek různé hustoty, deska z orientovaných dřevěných třísek a dřevo-plast kompozitu. Výroba kompozitních materiálů tohoto typu se provádí v několika stupních:

1. Drcené dřevo. Za tímto účelem, drtiče. Po rozdrcení dřeva prosetou a rozdělen do frakcí. Je-li obsah vlhkosti surovin - nad 15%, a vysuší se opatrně.
2. Dávkuje a smíšené hlavní složky v určitých poměrech.
3. Konečný produkt je stlačen a naformátován na pořízení prezentaci.

Klíčové vlastnosti

Popsali jsme nejpopulárnější polymer kompozitních materiálů. Co se děje, teď je to jasné. Vzhledem k vrstvené struktury mohou výztuže každé vrstvy paralelně k vláknům. Je třeba říci, o charakteristikách moderní kompozity, které se vyznačují:

• vysoké hodnoty pevnosti v tahu a mez únavy;
• vysoká míra pružnosti;
• Síla, která je dosaženo vrstev výztuže;
• vzhledem k těžké výztužných vláknových kompozitů mají vysokou odolnost vůči tahovým napětím.

Kompozity na bázi kovů mají vysokou pevnost a tepelnou odolnost, a tím, že jsou v podstatě nepružné. Vzhledem ke struktuře vláken snižuje rychlostí šíření trhlin, které se někdy objeví v matrici.

polymerní materiály

Polymerní kompozity jsou prezentovány v různých možností, které otevírá velké možnosti pro jejich použití v různých oblastech od zubních lékařů na výrobu letadel. Plnicí kompozity na bázi polymerů prováděných různými látkami.

Nejslibnější oblasti použití mohou být považovány za stavby, ropném a plynárenském průmyslu, silniční a železniční dopravy. Že podíl těchto odvětví tvoří asi 60% z použití polymerních kompozitních materiálů.

Vzhledem ke své vysoké odolnosti vůči korozi polymerních kompozitů, hladký a husté povrchu výrobků, které se získají tím, že tvoří, zvýšení spolehlivosti a trvanlivosti konečného produktu.

Podívejme se na populární typy polymerních materiálů.

GRP

Pro vyztužení kompozitních materiálů se používají skleněná vlákna, vytvořené z roztaveného anorganického skla. Matice je na bázi reaktoplastů a termoplastických syntetických polymerů, které se vyznačují vysokou pevností, nízkou tepelnou vodivostí, vysokou elektrickou izolační vlastnosti. Zpočátku byly použity při výrobě anténních anténních kopulí jako kupolovitých struktur. V dnešním světě skleněné plastiky jsou široce používány ve stavebnictví, stavby lodí, výrobky pro domácnost a sportovních potřeb, elektroniky.

Ve většině případů, sklolaminát vyrobena na základě uložení. Zvláště efektivní je tato metoda v malých a středně sériovou výrobu, například trupech lodí, člunů, kabiny pro silniční dopravu, železničních vagónů. stříkací techniku je vhodné hospodárné, protože žádný skleněný materiál je řez.

uhlíkové kompozity

Vlastnosti kompozitních materiálů na bázi polymerů, aby bylo možné je použít v různých oblastech. Používají se jako plnivo uhlíkových vláken získaných ze syntetických a přírodních vláken na bázi celulózy, se houpe. Vlákno se tepelně zpracovává v několika etapách. Ve srovnání se sklem uhlíkové kompozity lišit nižší hustotu a vyšší modul lehkosti a pevnosti materiálu. Vzhledem k jedinečným vlastnostem výkonnostních uhlíkové kompozity se používají ve strojírenství a raketové technice, prostoru a výrobu zdravotnických zařízení, kol a sportovního vybavení.

Boroplastiki

Tyto vícesložkové materiály, které jsou na bázi boru, vláken zavádí do termosetovou polymerní matrici. Vlákna samotná jsou prezentovány vláken, vleky, které se pletly pomocné skleněné vlákno. Většina tvrdost příze zajišťuje pevnost a odolnost materiálu na agresivní faktory, ale boroplastiki jsou křehké, což komplikuje zpracování. Borová vlákna jsou drahé, takže rozsah působnosti je omezena v podstatě boroplastikov letecký průmysl.

organoplastics

V těchto kompozitních plniva působí především syntetická vlákna - vleky, příze, tkaniny, papíru. Mezi specifické vlastnosti těchto polymerů je možno uvést s nízkou hustotou, snadnost v porovnání se sklem a uhlíkových vláken, vysoká pevnost v tahu a vysokou odolností proti nárazům a dynamická zatížení. Tento kompozitní materiál je široce používán v oblastech, jako je strojírenství, stavba lodí, automobilový průmysl, kosmické techniky ve výrobě, chemického inženýrství.

Jaká je účinnost?

Kompozitní materiály vzhledem k unikátnímu složení lze použít v různých oblastech:

• při výrobě dílů letadel a leteckých motorů;
• Prostor technologie pro výrobu zařízení, nosných, které jsou předmětem vytápění;
• automobilový průmysl k vytvoření lehké subjekty, rámečky, panely, nárazníky;
• těžebním průmyslu při výrobě vrtacího nástroje;
• inženýrské vytvořit most rozpětí, prefabrikáty v výškových budov.

Použití kompozitních materiálů umožňuje zvýšení výkonu motorů, elektráren, při současném snížení hmotnosti vozidel a zařízení.

Jaké jsou vyhlídky?

Podle zástupců sféry ruského průmyslu, kompozitní materiál je nová generace materiálů. Předpokládá se, že do roku 2020 zvýší objem domácí produkce kompozitního průmyslu. Již v zemi zahájila pilotní projekty zaměřené na vývoj nové generace kompozitních materiálů.

Použití kompozitů je účelné v mnoha různých oblastech, ale je nejúčinnější v odvětvích souvisejících se špičkovou technologií. Například, dnes žádné letadlo není vytvořen bez použití kompozitních materiálů, a některé z nich používá asi 60% polymerních kompozitů.

Vzhledem k možnosti kombinovat různé výztužné prvky a matrice kompozice mohou být připraveny s určitou sadu vlastností. A to v pořadí, umožňuje, aby tyto materiály použít v různých oblastech.