Bài giảng vật liệu học - Chương 11: Vật liệu composite docx

11.1.Khái niệm  Vật liệu composite : vật liệu được chế tạo từ 2 hay nhiều vật liệu có bản chất khác nhau => Vật liệu kết hợp... 11.1.Khái niệm chungVật liệu Composite Vật liệu Composit

Trang 1

VẬT LIỆU HỌC

Trang 2

Chương 11 Vật liệu composite

11.1.Khái niệm chung

11.2.Tổ chức của vật liệu coposite

11.3.Liên kệt trong vật liệu composite

11.4.Tính chất của vật liệu composite

11.5.Vật liệu làm cốt

11.6.Vật liệu làm nền

11.7.Ứng dụng và gia công composite

Tháng 02.2006 TS Hà Văn Hồng 2

Trang 3

Trang 4

Bêtong = Cát + Đá + Ximăng + Nước

Trang 5

Gỗ dán : Bột gỗ + Nhựa

Trang 6

Bồn = Sôi thuỷ tinh + Nhựa

Trang 8

HK cứng = Bột WC + Co

Trang 9

11.1.Khái niệm

 Vật liệu composite : vật liệu được chế tạo từ 2 hay nhiều vật liệu có bản chất khác nhau

=> Vật liệu kết hợp

Trang 10

Vật liệu Composite

Vật liệu

Composite

nền Polyme

Vật liệu Composite nền Kim lọai

Vật liệu Composite nền Ceramic

Vật liệu Composite

HH nhiều pha

 Phân loại

• Theo bản chất của Nền

Trang 11

• Theo bản chất của Nền

Trang 12

• Theo cấu trúc của cốt

Hạt thô Hạt mịn Liên tục Gián đọan Lớp Tấm 3 Lớp

Trang 13

11.2.Tổ chức của vật liệu composite

 Tổ chức : đa pha, thông thường : 2 pha

Cốt (hạt, sợi) phân bố đều trên nền liên tục

Cốt Nền

Trang 14

 Cốt : pha gián đoạn, đóng vai trò tạo nên độ bền & modun đàn hồi cao

• Vật liệu : kim loại , vô cơ, hữu cơ

• Hình dạng : sợi, hạt, tấm

Trang 15



Trang 16

 Nền : pha liên tục, đóng vai trò chủ yếu sau:

-Liên kết toàn bộ các phần tử cốt thành khối

-Tạo khả năng gia công composite thành các chi tiết theo thiết kế

-Che phủ, bảo vệ cốt

• Vật liệu : kim loại, vô cơ, hữu cơ

Trang 18

11.3.Liên kết trong vật liệu composite

• Liên kết cơ học

• Liên kết thấm ướt & Hoà tan

Trang 19

11.3.Liên kết trong vật liệu composite

• Liên kết phản ứng

• Liên kết oxyt

Trang 20

-Phụ thuộc hình dạng & cấu trúc

-Phụ thuộc sự phân bố của cốt

Trang 21

 Ví dụ

Trang 22

5 1

Trang 23

11.4.1.Tính chất cơ học composite cốt hạt

 Cốt hạt cứng

 c -độ bền của composite

 n -độ bền của nền

-ứng suất tiếp tuyến tại vùng ranh giới nền-cốt

V h -% thể tích của hạt trong composite

) 1

n h

c   V    V



Trang 24

• Modun đàn hồi

h h

n n

Trang 25

 Composite hạt min ( d  0.1m )

Nền : hứng chịu toàn bộ tải trọng lực

Cốt : đóng vai trò kìm hãm biến dạng

Trang 26

11.4.1.Tính chất cơ học composite cốt sợi

 Ảnh hưởng phân bố & định hướng cốt sợi

Sơ đồ phân bố & định hướng cốt sợi

Trang 27

 Ảnh hưởng của chiều dài cốt sợi

Trang 28

 Độ bền & modun đàn hồi

 Cốt sợi liên tục thẳng hàng

 Hàm lượng tối thiểu của cốt sợi

n s

s s

n n

s s

n s

b

n n

b s

)

( )

( min

Trang 29

 Độ bền & modun đàn hồi

 Cốt sợi ngắn gián đoạn

n s

Trang 30

K = 0.1 – 0.6

) 1

( s

n s

s

Trang 32

11.5.1.Vật liệu làm cốt sợi 1-Sợi thủy tinh

Trang 33

11.5.1.Vật liệu làm cốt sợi 1-Sợi thủy tinh

Trang 34

Trang 35

Sợi đơn liên tục Sợi đơn cắt ngắn

Trang 36

Trang 39

C CH

N

C CH

N

C CH C

O

C

C C

C C C

Carbon hóa

T =1100 o C

Trang 40

Trang 42

Vải sợi cacbon

Trang 43

Vải sợi cacbon

Trang 44

• Đặc điểm:

-Cấu trúc: mạch vòng, dạng hình lục giác,

định hướng theo chiều trục

-Liên kết: Cộng hóa trị ( Liên kết Vandevan = O)

-Tính chất:

d ~ 1.8 g/cm 3

 b = 2000 - 3000 MPa

T lv =2.000 o C Dẫn nhiệt : kém Chịu tác động m ôi tr ường ăn mòn

Trang 45

3-Sợi Polyme : Polyeste, Polyamit

Trang 46

Trang 47

PET-Sợi

Trang 48

PA-Sợi

Trang 49

Vải sợi

Trang 51

4-Sợi kim lọai

 Sợi Al

 Sợi Mo

 Sợi W

 Sợi thép cacbom

Trang 53

11.6.Vật liệu làm nền 11.6.1 Nền kim loại

• Hợp kim Al, Cu, Ti, Mg, Fe, Ni

• Tính chất :

Cơ tính : cao

Tỷ trọng : nhỏ

Trang 56

11.7.Ứng dụng & Gia công composite

11.7.1.Gia công composite 11.7.2.Composite nền nhựa 11.7.3.Composite nền kim loại 11.7.4.Composite nền gốm

11.7.5.Composite cấu trúc

Trang 57

11.7.1.Gia công composite

11.7.1.1.Làm bằng tay

Trang 58

Ráp khuôn trong Hút chân không

Trang 59

Tháo khuôn Lấy sản phẩm

Trang 60

Trải lớp bằng tay

Trang 61

Sản phẩm làm bằng tay

Trang 62

11.7.1.Gia công composite 11.7.1.1.Làm bằng máy

Quấn bằng máy

Trang 63

Trải lớp bằng phun bắn

Trang 64

Trải lớp & phun bắn

Trang 65

Sản phẩm làm bằng máy

Trang 66

11.7.2.Composite nền nhựa

1-Composite nền Polyeste-Sợi thủy tinh

Composite nền Nylon-Sợi thủy tinh

• Đặc điểm: Nhẹ Độ bền riêng cao

T lv < 200 o C Rẻ tiền

• Ứng dụng:

-Ôtô:vỏ (thân) xe,, container chứa hàng, thùng xe lạnh, xi téc Vỏ tàu biển

-Hàng không: mũi đầu, đuôi nắp động cơ máy bay

- Tầu vũ trụ: vỏ buồng lái

Thánũg 02.2006 TS Hà Văn Hồng 66

Trang 67

Chế tạo ôtô, xe lửa

Trang 68

Ngành tàu biển

Trang 69

Chế tạo ống dẫn

Trang 70

Bồn chứa

Trang 71

Bọc lót trụ cầu

Trang 72

2-Composite nền Polyme-Sợi cacbon

-Dụng cụ thể thao: ván trượt, vợt tenit, xe đua, ca nô

Trang 73

Chế tạo máy bay

Trang 74

Ngành thể thao

Trang 75

3-Composite nền Polyme-sợi polyme

- Độ bền riêng, độ dẻo, độ dai va đập cao

-Mođun đàn hồi & hệ số giãn nở nhiệt của nền và cốt bằng nhauTính ổn định nhiệt cao

- Cách điện & cách nhiệt tốt

-Không bị ăn mòn

- Chế tạo tàu thuyền

Trang 76

11.7.3.Composite nền kim loại

Trang 78

11.7.4.Composite nền gốm

1-Composite Cacbon –Cacbon

Nền : Cacbon + Cốt : Sợi cacbon

• Composite Cacbit –Cacbon

Nền : SiC + Cốt : Sợi cacbon

• Composite Cacbit –Cacbit

Nền : SiC + Cốt : Sợi SiC

Trang 79

- SX động cơ máy bay,tên lửa, tàu vũ trụ

-Vỏ cách nhiệt của tàu không gian

-Động cơ khí trong nhà máy năng lượng

-Dùng trong y học

Trang 80

Sản xuất máy bay

Trang 81

Chế tạo tàu vũ trụ

Trang 82

Chế tạo chi tiết máy

Trang 83

Ngành Y

Trang 84

11.7.5.Composite cấu trúc 1.Composite cấu trúc dạng lớp (tấm)

Trang 85

Trang 86

 Tính chất :

 = max theo phương  với mặt tấm

 = min theo phương  với mặt tấm

 Ứng dụng:

- SX gỗ dán

-SX cót ép

Trang 87

2.Composite tấm 3 lớp (Panel sandwich)

 Tổ chức : 3 lớp

• 2 lớp mặt: chịu lực cơ học

HK Al, hkTi, thép, Composit cấu trúc dạng lớp

• Lớp giữa (lõi) : 2 chức năng

- Tạo khoảng cách 2 lớp  biến dạng theo

phương mặt tấm

-Tạo độ cứng vững & tránh cong vênh

Trang 88

2.Composite tấm 3 lớp (Panel sandwich)

Tiêu đề	Chương 11: Vật liệu Composite
Tác giả	TS. Hà Văn Hồng
Trường học	University of Engineering and Technology
Chuyên ngành	Vật liệu học
Thể loại	Bài giảng
Năm xuất bản	2006
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	89
Dung lượng	4,74 MB