Komposiidid (0)

1. Komposiit materjalid on kahest või enamast osast(faasist) koosnevad materjalid. Faaside omadused ja orientatsioon järsult erinev ja kontrollitav.Komposiitmaterjali omadused on ette antud.
2.Üks faasidest kõva ja tugev teine plastne ja elastne. Kõva faasi nim. armatuuriks ja plastset maatriksiks .Omadused ette antud. Armatuur annab tugevuse ja jäikuse ja tagab mehaaniliste omaduste säilimise tööolukorras. Maatriks annab materjalile vormi,monoliitsuse ning tagab koormuse ümberjaotumise armatuuri elementide vahel.
3.KM Kasutusvaldkonna järgi: üldkonstruktiivsed, kuumuskindlad, kuumuspüsivad, antifriktsiooniliste või friktsiooniliste omadustega, löögikindlad, tulekindlad komposiitmaterjalid .
4.Maatriksi järgi: Komposiitmaterjali põhimaterjaliks on reeglina maatriks, mis koos armatuuriga(sagedamini kiududena) võtab vastu koormuse. Kui kiud purunevad deformeerub maatriks plastselt. Komposiitmaterjali maatriksina kasutatakse metalle ja sulameid(Al, Mg, Ni, Ti) polümeersetest materjalidest termoreaktiive (epoksü-, polõester-, fenoolvaike), keraamilistest materjalidest oksüüdkeraamikat(Al2O3, MgO, ZrO2 ) ja mitteoksüüdkeraamikat ( boriide TiB2, ZrB2, nitriide Si3N4, AlN, BN ja silitsiide MoSi2)
Liigitus: metall-, polümeer -, keraamilised - ja süsinikkomposiitmaterjalid.
5.Armatuuri järgi: dispersse armatuuriga,diskreetse kiudarmatuuriga, pideva kiudarmatuuriga KM
6.Kiudude valmistamine ja omadused:
Niitkristallid: Niitkristallid on äratanud tähelepanu oma suure tugevusega , mida põhjustab kristallide defektivaba struktuur. Niitkristall on monokristall , milles aatomid moodustavad defektideta kristallivõre . Kristalli pikkus on tavaliselt mõni milimeeter , mõnikord kuni 50mm, läbimõõt aga mõni mikromeeter tavaliselt 0,1 või 0,2 mikromeetrit.Mida väiksem on niitkritalli läbimõõt, seda väiksem on kristallivõre defektide arv ja seda tugevam monokristall. Niitkristallide tugevus sõltub oluliselt temperatuurist ja läbimõõdust. Kallid valmistamisel. Valmistavad neid alumiiniumoksiidist(Al2O3), ränikarbiidist (SiC)ja mulliidist(3Al2O3 2SiO2)
Metalltraat: kõrgtugevad, levinud, kättesaadavad armatuurmaterjalid. Valmistamine läbi töötatud ja kõrgtootlik. Kõigetugevamad on martensiitstruktuuriga terastraadid.
Süsinik ja roostevaba terasest ,volframist,berülliumist,molübdeenist jne.
Polükristallilist ja anorganilist kiud, neid iseloomustab odavus ja kergus ning mis on väga tundlikud mehaaniliste mõjuste suhtes.
7.Keraamilised kiud:
Klaaskiud-klaasist ja kvartsist kiud. Kasutatakse armatuurina plastides. Odavad ja toodetakse tööstuslikult suurtes kogustes . Valmistatakse väljatõmbamise teel klaasi sulamassist. Kvartskiul- suurem tõmbetugevus kõrgematel teperatuuridel.
Ränikarbiidkiud-kõrge kuumuskindlus,kasutatakse metall ja keraamilistes komposiitides.
Süsinikkiud -väike tihedus,kõrge tõmbetugevus ja normaalelastsusmoodul.Valmistamiseks kasutatakse loodusliku või sünteetilist kiudu ,mida grafitiseeritakse kuumutamisega kaitsekeskkonnas.
Boorkiud- suure tugevusega,väike tihedus. Valmistatakse aurufaasist BCL3 väljasadestamise teel kuumal volframtraadil.
8. Armeerivate elementide valmistamine: Armeerivad kiud viiakse maatriksi orienteritult või orienteerimata. Lühikesest kiust valmistatakse vilti, kangast ja paberit. Vildi valmistamiseks kasutatakse kiususpensiooni
9.Metallkomposiitmaterjalid. Metallkomposiitmaterjalides kasutatakse maatriksina kõige sagedamini alumiiniumi, magneesiumi, titaani, niklit ja kobaltit, armatuurina aga kõrgtugevat ja jäika teras- või süsinikkiudu. Metallkomposiitmaterjalide valmistamisel kasutatakse praktiliselt kõiki metallide tehnoloogias tuntud tehnoloogolosi meetodeid : survetöötlemist, keevitamist, valamist, pulbermetallurgiat.
Liigitus:
1)Pideva armatuuriga( kiud, võrk, kangas ) materjalid. (Al baasil, Mg baasil, Ti baasil, Ni baasil
2)Dispersioontugevdatud materjalid. ( Metalsed dispersioontugevdatud KM, Metalsed dispersioontugevdatud KM alumiiniumi, hõbeda, nikli ja volfraami baasil)
3)Pseudosulamid ja eutektilised suundkristalliseeritud sulamid .
Kasutamine: Lennukite ehituses, Autospordis, Kaitseväe tehnikas, robototehnikas, spordivahendite ehitusel ja ettevalmistusel, autonduses ja transpordis .
10. Metalsed dispersioonarmeeritud komposiitmaterjalid on materjalid,mille pehmesse metallmaatriksi on kunstlikult viidud või tekitatud ja seal ühtlaselt jaotatud disperssed osakesed. Dispersse faasina kasutatakse tavaliselt karbiide,oksiide,nitriide jt. Armatuur viiakse sisse legeerimise teel või tekib termotöötluse tulemusena.
Pseudosulamid on isotroopsed heterogeensulamid teineteises lahustumatute metallide baasil. Pseudosulamite faaside omaduste suure erinevuse tõttu on neil kõrge vastupidavus intensiivsetes soojusvoogudes,vibratsiooni neelduvus,isemäärivus kuivhõõrdumise tingimustes jne.
Toodetakse pulbermetallurgilisel meetodil,kasutades vedelas faasis paagutamist või rasksulava karkassi immutamist sulametalliga. Tähtsamad sulamid on vasega immutatud raud ja vasega immutatud volfram või molübdeen, mida kasutatakse elektrikontaktmaterjalina.
11. plast ehk polümeerkomposiitmaterjalid on materjalid mis koosnevad polümeersest maatriksist ja tugevdavast komponendist kiulisel või pulbrilisel kujul. Käesoleval ajal valmistab tööstus erinevaid plastkomposiite( klaasplastid, metalloplastid jt.) ja teeb neist konstruktsioonidetaile: raketikeresid, naftasisteme, lennukipropellereid, el.mikroskeeme. Armeeritud plastid on head elektri ja soojusisolaatorid,vibratsioonikindlad ja mittemagnetilised. Kuid nad on madal termopüsivad.
Plastkomposiitide põhirühmad on:
-Klaasplastid (väga tugevad, raskkoormatud konstruktsiion detailid)
-Süsinikplastid(võib olla madal ja kõrge elastsus moodul .tugevad ja suur jäikus )
-Boorplastid(suur tõmbe tugevus)
-Metalloplastid( odavad, kõrgelöögisitkus, hea tehnoloogilisus .
-Organoplastid ( kapron , lina, lavsaan , nailoon)
12.Keraamilisi materjale iseloomustab kõrge sulamistemperatuur ja survetugevus ,vastupidavus oksüdeerumisele ning tooraine odavus. Sisaldavad metallarmatuuri. Keraamilise KM valmistamiseks kasutatakse kolme põhimeetodit: pressimist järelpaagutamisega, kuumpressimist, lobrivalu järgneva paagutamisega. Keraamika puuduseks on haprus ,omaduste ebastabiilsus ,halb töödeldavus,termolöögikindlus.
Kasutus:
Konstruktsioonikeraamika(MgO ja Mo)
Tööriistakeraamika(Mo, Niitkristallide kasutamine)
Elektrokeraamika(volfraamtradiga armeeritud fajansskeraamika)
Ker. Maatriksit saab tugevdada metallarmatuuriga 2 viisil: kasutades armatuuriks millel on maatriksist suurem elastsusmoodul VÕI kasutades armatuuriks materjali millel on maatriksiga võrreldes suurem joonpaisumine.
13.Süsinikkomposiitidel on väike tihedus,suur tõmbetugevus ja elastsusmoodul,hea termokindlus.Pidevate või diskreetsete kiududena süsinikarmatuur saadakse orgaaniliste kiudude kõrgtemperatuurse prolüüsi teel. Lähtematerjaliks on naturaalsed(tseluloos) või sagedamini tehiskiud ( viskoos , polüamiid). Süsinik KM omadused ebastabiilsemad kui teistel KM-del. Kasutatakse kõrgtemperatuursetel tehnikal ja tribotehnikas.