MATERIALE COMPOZITE

Principalele răşini termorigide sunt:

• Răşinile poliesterice nesaturate (PEN, UP), prezintă o fixare bună pe fibre, au preţ redus, însă au o contracţie volumică la întărire mare (8 … 10%) şi o comportare dificilă la căldură umedă. Obţinerea răşinilor se realizează în combinaţia: PEN (98,5 … 97,5), accelerator (0,5%) şi catalizator (1 … 2% ). Deoarece catalizatorul este o substanţă explozivă, el se păstrează la rece, împreună cu substanţe inerte, nu se amestecă niciodată catalizatorul cu acceleratorul, se evită sursele de foc (PEN este inflamabil) şi se păstrează în spaţii deschise şi bine ventilate.
• Răşini epoxidice (EP), sunt cele mai utilizate în industria aeronautică. Ele prezintă o fixare bună pe fibre, o contracţie redusă la turnare (contracţia este de cca. 0,5%) şi asigură proprietăţi mecanice ridicate.
• Răşini fenolice (PF), au proprietăţi mecanice mai reduse decât răşinile epoxidice, ele fiind utilizate numai atunci când se cer exigenţe deosebite privind comportarea la foc (nu produce gaze toxice la ardere). Se construiesc piese cu rezistenţă ridicată la temperatură şi piese cu proprietăţi de izolatori electrici.

Matrici termoplastice

Aceste materiale sunt divizate în materiale plastice de mare difuziune şi  materiale plastice tehnice (tehnopolimeri), având avantajul că se pot refolosi rebuturile şi deşeurile recuperabile prin reciclare. Prima categorie are o utilizare mai largă din cauza preţului scăzut, al disponibilităţii materiei prime şi al procedeului de prelucrare. Materialele termoplastice au o dezvoltare mai restrânsă comparativ cu materialele termorigide. Principalele materiale termoplastice sunt:

• Policlorura de vinil (PVC);
• Polietilena cu densitate redusă (PE);
• Polietilena cu densitate ridicată (PE);
• Polipropilena (PP);
• Polistirenul (PS);
• Polistiren şoc (PS);
• Acrilonitrit-stiren (PS/AN);
• Acrilonitrit-butadien-stiren

Matrici ceramice

Ceramica tehnică este tot mai frecvent utilizată pentru realizarea compozitelor, deoarece această categorie de materiale este caracterizată prin proprietăţi intrinseci deosebite, datorate în principal legăturilor interatomice.

Aceste proprietăţi sunt:

• rezistenţă mecanică mare la temperaturi înalte;
• rezistenţă la rupere foarte mare, uneori mai mare decât a celor mai bune oţeluri;
• rezistenţă la oxidare şi la agenţi chimici;
• modul de elasticitate mare, superior oţelurilor;
• duritate mare şi stabilă la creşterea temperaturii.

Prin armare cu fibre de adaos creşte tenacitatea matricei şi sporeşte rezistenţa  lor la şoc termic. Matricele ceramice care îndeplinesc condiţiile de temperatură (minimă sub -100 °C şi maximă peste 1000 °C) şi proprietăţi deosebite de duritate, fragilitate, refractaritate, rezistenţă la abraziune şi coroziune, densitate redusă, stabilitate la temperaturi ridicate. Acestea pot fi: oxidice (alumina – A1₂O₃, silicea – Si0₂ şi zirconia – ZrO₂), neoxidice (carbura de siliciu — SiC, carbura de bor – BC, nitrura de siliciu – Si₃N₄, borurile – TiB₂, ZrB₂).

Matrici metalice

Matricele metalice s-au folosit din necesitatea de-a obţine compozite care  să poată fi utilizate la temperaturi relativ înalte, comparativ cu cele de natură organică. Metalele prezintă şi alte proprietăţi care le recomandă în calitate de matrice: proprietăţi mecanice bune, conductivitate termică şi electrică mari, rezistenţă mare la aprindere, stabilitate dimensională, capacitate bună de prelucrare, porozitate scăzută. În schimb, densitatea este relativ mare (1,74…7,0 g/cm3), iar fabricarea compozitelor este uneori mai dificilă

Matricile metalice pot îngloba fibrele de armare prin laminare, impregnare în fază lichidă, depunere chimică în fază de vapori sau electroplacare a matricei şi solidificare dirijată. Faţă de matricile din polimeri, prezintă o serie de avantaje legate de ductilitate şi proprietăţi mecanice superioare, rezistenţă la atacul anumitor solvenţi, o gamă mai largă a temperaturilor de utilizare, conductibilitate termică şi electrică mai bună. Dezavantajele lor se referă la: masa volumică mai mare decât a matricilor din polimeri, posibila apariţie a unor compuşi intermetalici fragili la interfaţa dintre matrice şi fibre (compuşi ce determină un transfer greoi de tensiuni, microfisuri şi zone de concentraţie a tensiunilor care duc la ruperea materialelor compozite sub sarcini relativ mici) şi la tehnologia de obţinere mai complicată ducând la un cost mai ridicat al compozitelor cu matrice metalică.

Matricile utilizate trebuie să aibă anumite caracteristici, şi anume: temperatura necesară de utilizare 200 … 600 (1000) °C, proprietăţi mecanice ridicate, conductibilitate termică şi electrică, stabilitate dimensională, prelucrabilitate bună, rezistenţă chimică adecvată etc. Alegerea lor se face în funcţie de greutatea specifică şi de proprietăţile mecanice, termice, electrice şi metalurgice. Din categoria aliajelor utilizate ca matrici, avem: Al Şi Mg, Al Cu Mg, Al Zn Mg, Ţi Al V etc.

În prezent există două categorii de compozite cu caracteristici funcţionale  superioare:

• cu matricea din aluminiu (armată cu particule de carbură de siliciu, până la 15 % în volum, obţinută prin turnare în amestecuri de formare fluide)
• cu matricea din oţel (ranforsată cu carbură de wolfram, elaborată printr-un procedeu original, materialul aflându-se în stare semifluidă).

Pentru materialele destinate produselor care lucrează la temperaturi sub 450°C se poate utiliza ca matrice metalică aluminiul şi aliajele sale datorită costului relativ scăzut, densităţii mici, conductivităţii termice mari, fluidităţii bune şi prelucrării uşoare. În vederea îmbunătăţirii comportării aliajelor de aluminiu la temperaturi, se recomandă utilizarea titanului ca element de aliere. Prezenţa acestuia măreşte stabilitatea termică şi influenţează pozitiv caracteristicile structurii primare. În ultimul timp s-au impus titanul şi aliajele sale, datorită unei bune ductibilităţi şi posibilităţii de a ţine sub control interacţiunea chimică cu materialul complementar. Matricele din titan au densităţi mici şi rezistenţa la rupere bună (în special aliajele aliate cu aluminiu, vanadiu, molibden, crom), fragilitate la rece redusă, iar coeficientul de dilatare liniară este de 1,4 ori mai mic decât cel al fierului şi de 2,8 ori mai mic decât cel al aluminiului.

Descarcă referat 7zip