Click here to load reader

Materiale compozite fibroase

  • View
    184

  • Download
    21

Embed Size (px)

Text of Materiale compozite fibroase

  • UUnniivveerrssiittaatteeaa DDuunnrreeaa ddee JJooss GGaallaaiiFFaaccuullttaatteeaa ddee MMeeccaanniicc

    Materiale compozitefibroase proprietati

    caracteristici

    Coordonator : Student :S.L. Dr. Ing. Elena BEZNEA Teodor MOCANU

  • Cuprins1. Introducere ................................................................................................................................3

    2. Definiii .....................................................................................................................................4

    3. Clasificare .................................................................................................................................6Clasificarea compozitelor dup modul de dispersare a fazelor prezint dou subcategorii: ........7

    Clasificarea dup form dimensiunea i distribuirea a dou sau mai multe faze n materialulcompozit prezint urmtoarele subcategorii: ...............................................................................7

    Clasificarea dup forma structurilor componente cuprinde: ........................................................8

    Clasificarea matricilor pentru material compozite .......................................................................8

    Clasificarea matricilor polimerice (polimeri)...............................................................................8Matrici polimerice-clasificare n funcie de form catenelor: ......................................................9

    4. Matrice polimerice ....................................................................................................................9Polimeri naturali- polimeri sintetici ..........................................................................................10

    5. Interfaa ...................................................................................................................................116. Formarea compozitelor ...........................................................................................................127. Compozite aditivate ................................................................................................................12

    8. Compozite armate cu esturi..................................................................................................13

    9. Compozite laminate ................................................................................................................1310. Materialele compozite fibroase ...........................................................................................14

    Fibrele de sticl ..........................................................................................................................15Fibrele de carbon ........................................................................................................................15Fibrele de aramid ......................................................................................................................16Fibrele de bor .............................................................................................................................17

    Filamentele din carbur de siliciu ..............................................................................................17

    11. Avantajele si dezavantajele utilizarii materialelor compozite comparativ cu materialeleclasice1912. Tendine actuale ..................................................................................................................20

    13. Concluzii .............................................................................................................................20

    14. Bibliografie..........................................................................................................................21

  • 1. IntroducereUniversul industrial al societii contemporane nu poate fi separat de existena i

    utilizarea materialelor compozite. Domeniile cele mai diverse ale tiinei i tehnologieibeneficiaz de aplicaii ale compozitelor medicin, prin implanturi osoase i implanturi dentare;industria aerospaial, prin diversele componente ale vehiculelor (Airbus 380 este construit nproporie de 80% din materiale compozite, iar Boeing anun un proiect de avion construit nproporie de peste 90% din materiale compozite); industria autovehiculelor, prin diverselecomponente constructive care conduc la sporirea rezistenei i la micorarea masei cu efecteimediate n randamentul de utilizare i a performanelor; industria materialului sportiv, prinechipamente specializate diferitelor ramuri biciclete, ambarcaiuni, echipamente specificefiecrui sport de la atletism i gimnastic pn la sporturile cu motor sau cele de echip (nu nultimul rnd echipament pentru protecia performerilor); energetic, prin aplicaiile din domeniulenergiei eoliene (marile centrale eoliene ale cror pale sunt realizate din compozit).

    Din punct de vedere constitutiv, n aparen, materialele compozite sunt uor de obinut(mai ales n condiiile n care acestea sunt realizate pentru ndeplinirea unui singur scop) darcondiiile de formare implic dificulti ce nu se ntlnesc n cazul materialelor convenionale(metale, lemn). Exist i avantaje ale formrii structurilor compozite iar unul dintre cele maiimportante este legat de faptul c suprafeele acestora nu necesit prelucrri speciale. La nivelteoretic se pot imagina materiale compozite realizate din orice combinaie matrice armtur aditiv. Practic, condiiile total diferite de manevrare specifice acestor elemente fac imposibileunele opiuni. Trebuie menionat, n acest context, existena sticlei armate alturi de armturametalic inserat n anvelope, materialele rezultate fiind mult mai eficiente att din punctul devedere al rezistenei ct i din cel al evitrii eventualelor accidente. Ar fi greu, dac nu imposibil,de realizat o matrice de sticl armat cu fibre de carbon sau fibre aramidice acestea din urm arfi distruse la temperatura sticlei lichide.

    Unul dintre cele mai importante avantaje ale materialelor compozite este legat de faptul cproprietile acestora pot fi proiectate n sensul c exist modele care permit evaluareaproprietilor finale ale unui compozit n condiiile cunoaterii proprietilor componentelor i amodului de formare a materialului (structurii). Aceste modele, empirice sau teoretice, oferimagini de ansamblu ale proprietilor materialelor formate, dar proprietile finale difer de celemsurate dup formarea materialului, de exemplu, modelul proprietilor mecanice ale unuilaminat cnd proprietile laminelor sunt cunoscute i, n aceeai situaie, legea amestecurilor,pentru proprietile fizice ale compozitelor.

    Materialele multifuncionale reprezint o provocare, mai ales din punct de vedereenergetic, nu este greu de imaginat caroseria compozit a unui autovehicul care s nu asigurenumai confortul i sigurana pasagerilor dar i s reprezinte sursa de energie a motorului(conversia energie solare, conversia energiei de deformare, conversia energiei pierdute la

  • naintarea prin aer), n plus, n miezul acestui material ar putea fi inserate, prin proiectare, micielemente de acumulare a energiei electrice. n cazul centralelor eoliene exist o component cenu este folosit pilonul dect pentru a asigura stabilitatea nacelei la nlimea cerut deobinerea unui randament bun. Acoperirea acestei structuri cu un material multifuncional arputea conduce la transformarea suprafeei acestuia ntr-un generator de energie (din energieluminoas) coroborat cu un acumulator. Un acelai material ar putea fi utilizat pentru a valorificagradientul de temperatur dintre vrful i baza pilonului sau dintre interiorul i exteriorulacestuia.

    Pentru toate aceste aplicaii, aparent ideale, materialele compozite, prin proiectabilitateaproprietilor lor, par a reprezenta cea mai bun soluie. Dezvoltarea actual a tiinei i inginerieipolimerilor pune la dispoziia productorului sau proiectantului de materiale compozite o gamde matrice ale cror proprieti pot fi modificate sau controlate prin tehnici sau mecanismespeciale. Temperaturile coborte de prelucrare a polimerilor fac din acetia o alternativ viabilpentru utilizarea lor ca matrice pentru compozite, n dauna matricelor metalice sau ceramice,asigurnd, n plus o mas specific redus a aplicaiilor. Rinile epoxidice, spre exemplu, seformeaz relativ simplu, la temperatur ambiental, fr riscuri de intoxicaii chimice majore, auproprieti termice i mecanice foarte bune dar prezint marele dezavantaj al stabilitii suntpractic imposibil de neutralizat dup scoaterea din activitate a structurii o situaie similar estentlnit n cazul cauciucurilor siliconice.

    Acest dezavantaj major ar putea fi nlturat, de exemplu, prin introducerea n matriceaepoxidic a unui adititv care s instabilizeze lanurile polimerice n anumite condiii dar fr sinflueneze negativ proprietile remarcabile ale rinilor epoxidice. De asemenea, scopulutilizrii materialului ca acumulator ar putea fi atins prin aditivarea matricei epoxidice cu alipolimeri, cum ar fi cei utilizai la producerea bateriilor cu Litiu. Pentru toate aceste alternativelegea amestecurilor ofer, parial, rspunsuri referitoare la proprietile finale. Utilizareaaditivilor pentru modificarea proprietilor fundamentale ale rinilor epoxidice nu este o noutate,ns prezint o dificultate major: asigurarea dispersiei optime a aditivului n ntreaga matrice, cuatt mai mult cu ct unele pulberi prezint tendina de aglomerare atunci cnd sunt plasate ntr-unvolum lichid pre-polimeric (ferite, nanotuburi de carbon, fulerene). O soluie de remediere esteutilizarea dispersanilor (compui chimici ce reduc tensiunea superficial) sau a unor aditivi cares contribuie la o mai bun dispersie a celor enumerai anterior. n aceast categorie se ncadreazargilele, talcul i amidonul.

    2. DefiniiiUn sistem compozit, n general, este definit ca o com

Search related