Materiale compoziteMateriale compozite-scurta prezentare--scurta prezentare-

Legenda:MC-materiale compozite

Definitia si clasificarea Definitia si clasificarea MCMC

Definitie dupa LarousseDefinitie dupa Larousse:: MC: material compus din mai multe materiale de naturi si MC: material compus din mai multe materiale de naturi si compozitii diferite, ce are proprietati si caracteristici specificecompozitii diferite, ce are proprietati si caracteristici specifice

DefinitieDefinitie::a)a) MC consta din doua sau mai multe componente diferite din MC consta din doua sau mai multe componente diferite din

punct de vedere chimic, intre care exista o suprafata de punct de vedere chimic, intre care exista o suprafata de separatie distinctaseparatie distincta

b)b) MC se realizeaza prin amestecarea componentelor individuale MC se realizeaza prin amestecarea componentelor individuale astfel incat dispersarea unui material in celalalt se poate face astfel incat dispersarea unui material in celalalt se poate face controlat de catre om, fiind primele materiale a caror dispunere controlat de catre om, fiind primele materiale a caror dispunere structurala o concepe omul, nu numai in inlantuirea lor structurala o concepe omul, nu numai in inlantuirea lor moleculara ci si conferindu-le rezistente favorabile in directii moleculara ci si conferindu-le rezistente favorabile in directii preferentialepreferentiale

c)c) MC obtinut are proprietati unice pe care nici o componenta MC obtinut are proprietati unice pe care nici o componenta separata nu le poate avea si superioare celor specifice fiecarei separata nu le poate avea si superioare celor specifice fiecarei componente in parte.componente in parte.

1862: 1862: - - fibre de celuloza tratate cu acid nitric = fibre de celuloza tratate cu acid nitric = celuloidceluloid (pelicule de (pelicule de cinema)cinema)1909: 1909: gudronul de huila (gudronul de huila (bakelitabakelita) ) – izolatie electrica– izolatie electrica1928: 1928: NYLON 6,6NYLON 6,6

1939-Gordon si De Bryne:1939-Gordon si De Bryne: - rasina fenolica+fibre de in = - rasina fenolica+fibre de in = gordonaerolitegordonaerolite (ca o (ca o alternativa la aliajele de Al)alternativa la aliajele de Al)1942-19431942-1943- - rasini poliesterice+fibre de sticlarasini poliesterice+fibre de sticla= materiale compozite = materiale compozite pentru ecranele transparente ale radarelorpentru ecranele transparente ale radarelor1966: fibre de bor; 1968: fibre de carbon; 1972: fibre 1966: fibre de bor; 1968: fibre de carbon; 1972: fibre aramidice; 1976: fibre polietilenicearamidice; 1976: fibre polietilenice2000: pe glob se produc 60 milioane tone de materiale 2000: pe glob se produc 60 milioane tone de materiale compozitecompozitenavetele spatiale Apollo-11 - 75% construite din MC si navetele spatiale Apollo-11 - 75% construite din MC si Discovery - 87% din MCDiscovery - 87% din MC

Scurt istoricScurt istoric

Clasificare generalaClasificare generala

MATERIALE COMPOZITE

Compozite cu fibre Compozite cu particule

Stratificate Nestratificate

Cu fibre continue Cu fibre discontinue

Unidirectionale Multidirectionale Orientate Neorientate

Microparticule Particule mari

Orientate preferential sau aleatoriu

CLASIFICARE

DUPA NATURA MATRICEI

• Cu matrice metalice: se folosesc in scopul obtinerii de compozite utilizabile la tempoeraturi mai inale decit cele cu matrice de natura organica (ex. Aluminiu cu Bor, Nichel, Cupru, Argint cu Niobiu, Cupru cu Carbon, Siliciu cu Carbon)

• Cu matrice ceramice: matricea prezinta o fragilitate mai mare care scade prin ranforsarea cu fibre (ex. alumina si oxidul de Zirconiu, ceramica sticloasa-LAS cu Carbura de Siliciu)

• Cu matrice organice (polimerice): segmentul de compozite cu cea mai larga utilizare

Compozite polimerice

Compozite cu matrice termorigide

Compozite cu matrice termoplaste

Compozite cu matrice poliesterica si fibre de sticla

Compozite cu matrice epoxidica si fibre de sticla

Compozite cu matrice epoxidicasi alte tipurii de fibre

Evolutia materialelorEvolutia materialelor

10000 i.e.n.

Piatra si lemnul

1000 i.e.n.

Fierul

0

Cimentul

1800

Otelul

1900

Polimeri

&

Compozite

2000

Nanomateriale

&

Nanocompozite

“Noile clase de materiale compozite nanostructurate vor domina peisajul industrial al secolelor viitoare”

Wolfgang Herrman, U. Munich

Compararea MC cu materialele clasiceCompararea MC cu materialele clasice

25039019,7111,8750381,93Rasina poliesterica cu fibra sticla

260865135300,814002201,62Rasina epoxi cu Fibra carbon

1701419,5252,2207141,47Nylon cu umplutura sticla

150611,890607021,14Nylon 6,6

110014724,9162612002048,18Aliaj pe baza de Ni

35018025,72411503722,8Aliaj Al-Zn-Mg

Rezistenta termica (grad C)

Rezistenta specifica la intindere=Rezistenta/Densitate

Modul specific Young=Modul/Densitate

Coeficient de dilatare termica (grad-1 x 10-6)

Alungire la rupere (%)

Rezistenta la intindere (MN/m2)

Modul Young (GN/m2)

Densitate (kg/m3 x 10-3)

Material

Domeniile generale de utilizare ale Domeniile generale de utilizare ale MCMC

Industria aeronautica:Industria aeronautica: panouri de fuselaj,elemente pentru panouri de fuselaj,elemente pentru placarea aripilor, antene, carcase de motoare sau pompe, placarea aripilor, antene, carcase de motoare sau pompe, lonjeroane, piese de fixare si orientare la trenul de aterizare, lonjeroane, piese de fixare si orientare la trenul de aterizare, arbori pentru rotoarele elicopterelorarbori pentru rotoarele elicopterelorIndustria spatiala:Industria spatiala: motoare racheta, rezervoare de motoare racheta, rezervoare de combustibil, piese rezistenta la radiatii cosmicecombustibil, piese rezistenta la radiatii cosmiceIndustria de autovehicule:Industria de autovehicule: caroserii, panouri, sisteme de caroserii, panouri, sisteme de frinarefrinareIndustria chimica:Industria chimica: conducte, recipiente sub presiune, conducte, recipiente sub presiune, elemente pentru placari anticoroziveelemente pentru placari anticoroziveIndustria mobilei:Industria mobilei: mobilier, elemente decorative mobilier, elemente decorativeIndustria electronica si IT:Industria electronica si IT: CD, DVD CD, DVDIndustria electrotehnica:Industria electrotehnica: izolatori izolatoriMateriale sportive:Materiale sportive: rachete de tenis, wind-surfing, mingi de rachete de tenis, wind-surfing, mingi de polo, golf, schiuri, polo, golf, schiuri, Industria medicala:Industria medicala: sisteme cu eliberare controlata, sisteme cu eliberare controlata, implanturi de toate tipurile, proteze chirurgicaleimplanturi de toate tipurile, proteze chirurgicaleIndustria navala:Industria navala: barci, iahturi si alte tipuri de ambarcatiuni barci, iahturi si alte tipuri de ambarcatiuni

Materiale compoziteMateriale compozite-dimensiunea pietii pentru fiecare regiune a -dimensiunea pietii pentru fiecare regiune a

globului-globului-

32%

3%

27%

6%

2%

26%

2%

2%America deNord

America deSud

Europa de Vest

Europa de Est

OrientulMijlociu

Asia-Pacific

Rusia

Africa

Materiale compozite-distributia pietii in Materiale compozite-distributia pietii in tarile Europei de Vesttarile Europei de Vest

Austria

Belgia

Danemarca

Finlanda

Franta

Germania

Grecia

Irlanda

Italia

Luxemburg

Marea Britanie

Olanda

Portugalia

Spania

Suedia

Materiale compoziteMateriale compozite-distributia pe sectoare a produselor finite de -distributia pe sectoare a produselor finite de

compozite pentru tarile europene-compozite pentru tarile europene-

0 100 200 300 400 500 600

Aerospatiale, aparare

Industrie

Constructii

Bunuri de larg consum

Anticorozive

Electrice/electronice

Marina

Transporturi

mii tone

MEDICINAMEDICINA

Implanturi dentareImplanturi dentare

Proteze dentareProteze dentare

Alte tipuri de Alte tipuri de protezeproteze

TRANSPORTURITRANSPORTURI

AutoturismeAutovehicule speciale

TRANSPORTURITRANSPORTURIAutovehicule specialeAutobuze pentru transport urbanTrenuri de mare viteza

NAUTICNAUTICIahturiInterioare (cabine de dus)

PARCURI DE DISTRACTIEPARCURI DE DISTRACTIE

AEROSPATIALAEROSPATIAL

AERONAUTICAERONAUTICAparate usoare de zborAirbus A 380 interior si exterior

MILITARMILITARAdaposturi speciale

Containere speciale

Autovehicule

APLICATIIAPLICATII SPECIALESPECIALEInstalatii eoliene pentru producerea energiei electriceTancuri speciale pentru depozitare substante chimice

ELEMENTE DECORATIVEELEMENTE DECORATIVE