Vật liệu học_Chương 9

Là vật liệu kết hợp 2 hoặc nhiều vật liệu khác nhau để phát huy tính tốt của mỗi loại vật liệu thành phần.+ Vậy compozit là loại vật liệu nhiều pha khác nhau về mặt hóa học, hầu như không tan vào nhau, phân cách nhau bằng ranh giới pha.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Vật liệu học_Chương 9 125 Ch−¬ng 9 compozit 9.1. Kh¸i niÖm vÒ compozitLµ vËt liÖu kÕt hîp 2 hoÆc nhiÒu vËt liÖu kh¸c nhau ®Ó ph¸t huy tÝ nh tèt cña mçilo¹i vËt liÖu thµnh phÇn 9.1.1. Quy luËt kÕt hîpVËy compozit lµ lo¹i vËt liÖu nhiÒu pha kh¸c nhau vÒ mÆt hãa häc, hÇu nh− kh«ngtan vµo nhau, ph©n c¸ch nhau b»ng ranh giíi pha, kÕt hîp l¹i nhê sù can thiÖp küthuËt cña con ng−êi theo nh÷ng ý ®å thiÕt kÕ tr−íc, nh»m tËn dông vµ ph¸t triÓnnh÷ng tÝ nh chÊt −u viÖt cña tõng pha trong compozit cÇn chÕ t¹o. 9.1.2. §Æc ®iÓm vµ ph©n lo¹ia. §Æc ®iÓm- Lµ vËt liÖu nhiÒu pha mµ chóng th−êng rÊt kh¸c nhau vÒ b¶n chÊt, kh«ng hßatan lÉn nhau th−êng lµ 2 pha gåm nÒn lµ pha liªn tôc trong toµn khèi, cèt lµ phaph©n bè gi¸n ®o¹n- NÒn vµ cèt cã tû lÖ, h×nh d¸ng, kÝ ch th−íc vµ sù ph©n bè theo thiÕt kÕ ®· ®Þnhtr−íc.- TÝ nh chÊt cña compozit chÞu ¶nh h−ëng cña c¸c pha nh−ng kh«ng ph¶i lµ céng®¬n thuÇn c¸c tÝ nh chÊt cña chóng khi ®øng riªng rÏ mµ chØ chän lÊy nh÷ng tÝ nhchÊt tèt vµ ph¸t huy thªm.b. Ph©n lo¹iTheo b¶n chÊt cña nÒn cã:compozit nÒn chÊt dÎo (polyme), nÒn kim lo¹i, nÒn ceramic vµ nÒn hçn hîp nhiÒupha.Theo d¹ng h×nh häc cña cèt:compozit cèt h¹t, compozit cèt sîiTheo cÊu tróc: líp, kiÓu ®¸ ong,… 9.1.3. Liªn kÕt nÒn - cèta. CètLµ pha kh«ng liªn tôc, t¹o nªn ®é bÒn, m«®un ®µn håi (®é cøng v÷ng) cao chocompozit, do vËy cèt ph¶i bÒn, nhÑ. Cèt cã thÓ lµ: kim lo¹i, ceramic vµ polyme.b. NÒnNÒn lµ pha liªn tôc cã t¸c dông:- Liªn kÕt toµn bé c¸c phÇn tö thµnh mét khèi thèng nhÊt- T¹o h×nh chi tiÕt theo thiÕt kÕ- Che phñ, b¶o vÖ cèt tr¸nh c¸c h− háng do c¸c t¸c ®éng hãa häc, c¬ häc vµ cñam«i tr−êng.Th−êng nÒn lµ: kim lo¹i, ceramic, polyme vµ hçn hîp.c. Liªn kÕt nÒn - cèt- Liªn kÕt c¬ häc, nhê lùc ma s¸t gi÷a cèt vµ nÒn nh− kiÓu bªt«ng cèt thÐp cã g©n(®èt)- Liªn kÕt nhê thÊm −ít do n¨ng l−îng søc c¨ng bÒ mÆt 126- Liªn kÕt ph¶n øng, ph¶n øng t¹o hîp chÊt dÝ nh chÆt cèt víi nÒn-®©y lµ lo¹iliªn kÕt tèt nhÊt.- Liªn kÕt hçn hîp 9.2. Compozit cèt h¹tC¸c h¹t ®¼ng trôc, cøng, bÒn («xyt, nitrit, cacbit, borit) (®«i khi lµ c¸c h¹t mÒm nh−grafit, mica thuéc lo¹i chèng ma s¸t. Cã h¹t th« vµ h¹t mÞn, h¹t mÞn n»m ph©n t¸ncã t¸c dông c¶n tr−ît → ho¸ bÒn. 9.2.1. Compozit h¹t th«Compozit h¹t th« rÊt ®a d¹ng vµ ®−îc sö dông phæ biÕn trong c¸c lÜnh vùc c«ngnghiÖp, x©y dùng.a. §Æc ®iÓmKh¸i niÖm th« ®−îc dïng ®Ó chØ t−¬ng t¸c gi÷a nÒn vµ cèt kh«ng x¶y ra ë møc®é nguyªn tö, ph©n tö, sù hãa bÒn cã ®−îc lµ nhê sù c¶n trë biÕn d¹ng cña nÒn ëvïng l©n cËn víi cèt.Tïy theo ®Æc tÝ nh ph©n bè cña h¹t trong nÒn mµ quy t¾c kÕt hîp (hçn hîp) chom«®un ®µn håi EC cña compozit phô thuéc vµo tû lÖ thÓ tÝ ch, m«®un ®µn håi cñanÒn: Vn, En vµ cña cèt h¹t: VH, EH n»m vµo kho¶ng gi÷a 2 giíi h¹n: E NE HGiíi h¹n trªn: EC=ENVN+EHVH, giíi h¹n d−íi: EC = EN VH + EH VNb. C¸c compozit h¹t th« th«ng dông.Hîp kim cøng t¹o b»ng ph−¬ng ph¸p luyÖn kim bét, c¸c phÇn tö cøng lµ cacbit:WC, TiC, TaC ®−îc liªn kÕt b»ng Co (nÒn).C¸c hîp kim lµm tiÕp ®iÓm cã sù kÕt hîp tèt cña c¸c kim lo¹i khã ch¶y (W, Mo)-cèt víi c¸c kim lo¹i cã tÝ nh dÉn nhiÖt cao (Cu, Ag)-nÒn.Bªt«ng lµ compozit h¹t th« (®¸, sái) hay nhá (c¸t vµng), nÒn cøng lµ xim¨ng.Polyme C¸c h¹t ®én th−êng lµ th¹ch anh, thñy tinh, «xyt nh«m, ®Êt sÐt, ®¸ v«i-cèt,nÒn polyme. 9.2.2. Compozit h¹t mÞn (hãa bÒn ph©n t¸n)Compozit h¹t mÞn lµ lo¹i cã tÝ nh n¨ng ®Æc biÖt: bÒn nãng vµ æn ®Þnh nãng.a. §Æc ®iÓm- NÒn th−êng lµ kim lo¹i vµ hîp kim, cèt cã kÝ ch th−íc < 0,1µm, bÒn, cøng vµ cãtÝ nh æn ®Þnh nhiÖt cao: oxit, cacbit, borit, nitrit.- T−¬ng t¸c nÒn - cèt x¶y ra ë møc ®é vi m« øng víi kÝ ch th−íc nguyªn tö, ph©n tö.- C¬ chÕ hãa bÒn: cèt nhá mÞn ph©n t¸n k×m h·m lÖch, lµm t¨ng ®é bÒn ®é cøngcña vËt liÖu.b. C¸c compozit h¹t mÞnSAP, SAAP (CAΠ, CAC) cèt Al2O3= 5 - 20% trªn nÒn nh«m, chÞu nhiÖt 300 ÷500oCT-D Nickel (Thoria Dispersed Nickel): nÒn lµ niken (Ni), cèt lµ c¸c phÇn tö «xyt t«riThO2~ 2% song ë d¹ng rÊt nhá mÞn, n»m ph©n t¸n vµ æn ®Þnh nhiÖt, lµm viÖc l©udµi ë 1000 ÷ 1100oC, kh«ng bÞ ¨n mßn tinh giíi nh− thÐp kh«ng gØ nªn lµ vËt liÖuquý trong hµng kh«ng, vò trô, chÕ t¹o tuabin, èng dÉn, b×nh ¸p lùc lµm viÖc ë nhiÖt®é cao d−íi t¸c dông cña m«i tr−êng ¨n mßn. 127 9.3. Compozit cèt sîiCompozit cèt sîi lµ lo¹i compozit kÕt cÊu quan träng nhÊt v× nã cã ®é bÒn riªng vµm«®un ®µn håi riªng cao. NÒn vµ cèt sîi ®Òu lµ c¸c vËt liÖu nhÑ.TÝ nh chÊt cña compozit cèt sîi phô thuéc vµo b¶n chÊt vËt liÖu cèt vµ nÒn, ®é bÒnliªn kÕt trªn ranh giíi pha, sù ph©n bè vµ ®Þnh h−íng sîi ...