Bahan komposit: apa itu, hartanah, pengeluaran dan penggunaan

bahan komposit yang digunakan dalam pelbagai industri. Apa yang ia? Ini bahan berdasarkan beberapa komponen, yang menjadikan ciri-ciri prestasi dan pemprosesan mereka. Komposit matriks asas adalah berdasarkan logam, polimer atau seramik. excipients tambahan tetulang dilakukan dalam bentuk gentian, misai, dan pelbagai zarah.

Untuk komposit - masa akan datang?

Kemuluran, kekuatan, skop luas permohonan - ini adalah berbeza daripada bahan komposit moden. Apakah ia dari segi pengeluaran? Bahan-bahan ini terdiri daripada logam atau substrat bukan logam. Untuk meningkatkan bahan yang digunakan benang, gentian atau kepingan kekuatan yang lebih besar. Antara bahan-bahan komposit boleh menjadi plastik yang terkenal, yang diperkukuh dengan bornite, karbon, gentian kaca atau aluminium diperkukuh dengan keluli atau berilium benang. Jika kandungan gabungan komponen, komposit boleh disediakan dengan kekuatan yang berbeza, keanjalan, rintangan kepada lelasan.

Jenis-jenis utama

Klasifikasi berdasarkan matriks komposit mereka yang mungkin logam dan bukan logam. Bahan-bahan matriks logam berdasarkan aluminium, magnesium, nikel dan aloi mereka memperoleh kekuatan tambahan kerana bahan-bahan gentian atau zarah refraktori yang tidak larut dalam logam asas.

Composites dengan matriks bukan logam adalah berdasarkan polimer, karbon atau seramik. Antara yang paling popular polimer matriks epoxy, poliamida dan fenol formaldehid. Bentuk komposisi itu diberikan kerana matriks, yang berfungsi sebagai bahan menyambungkan. Bagi bahan-bahan pengerasan menggunakan TOWS serat, benang, kain multilayer.

Pengeluaran bahan-bahan komposit adalah berdasarkan kepada kaedah teknologi berikut:

• Hal memberi gentian memperkukuh oleh bahan matriks;
• membentuk dalam pita acuan dan pengeras matriks;
• sejuk menekan komponen dengan pensinteran lanjut;
• salutan elektrokimia gentian dan seterusnya mendesak;
• pemendapan matriks oleh semburan plasma dan mampatan berikutnya.

Apa peneguhan?

Dalam banyak bidang industri telah digunakan komposit. Ada apa, kita kata. Ini adalah bahan-bahan berdasarkan beberapa komponen yang semestinya keras gentian khas atau kristal. Daripada kekuatan dan keanjalan gentian bergantung kepada kekuatan bagi komposit diri mereka sendiri. Dalam semua komposit, bergantung kepada jenis hardener boleh dibahagikan:

• pada steklovoloknity;
• karbovoloknity dengan gentian karbon;
• borovoloknity;
• organovoloknity.

bahan Uprochnitelnye boleh diletakkan dalam dua, tiga, empat atau lebih benang, lebih daripada mereka, bahan-bahan komposit yang lebih kukuh dan lebih dipercayai akan digunakan.

komposit kayu

Kita juga perlu menyebut komposit kayu. Ia diperolehi dengan menggabungkan pelbagai jenis bahan-bahan mentah, di mana kayu yang bertindak sebagai komponen utama. Setiap komposit kayu-plastik terdiri daripada tiga unsur:

• zarah kayu dihancurkan;
• polimer termoplastik (PVC, polietilena, polipropilena);
• bahan tambahan kimia yang kompleks dalam bentuk pengubah suai - dalam komposisi bahan mereka kepada 5%.

Jenis yang paling popular komposit kayu - papan komposit. Ia adalah unik kerana ia menggabungkan ciri-ciri dan kayu dan polimer, yang ketara memperluaskan skop permohonan. Oleh itu, kepadatan papan yang berbeza (di komponen resin asas memberi kesan kepada ketumpatan dan zarah kayu), sangat tahan terhadap lenturan. Apabila bahan ini adalah mesra alam, menjimatkan tekstur, warna dan aroma kayu. Penggunaan papan komposit benar-benar selamat. Oleh kerana bahan tambahan polimer komposit Lembaga mendapati tahap yang tinggi ketahanan dan rintangan kelembapan. Ia boleh digunakan untuk hiasan teres, laluan taman, walaupun mereka merupakan beban yang besar.

Ciri-ciri pengeluaran

komposit kayu mempunyai struktur khas dengan menggabungkan mereka dengan kayu asas polimer. Antara bahan-bahan seperti ini boleh disebut papan serpai, papan gentian ketumpatan yang berbeza, plat dari serpihan kayu berorientasikan dan komposit kayu-plastik. Pengeluaran komposit bahan-bahan jenis ini dijalankan dalam beberapa peringkat:

1. kayu dicincang. Bagi tujuan ini, penghancur. Selepas menghancurkan kayu disaring dan dibahagikan kepada pecahan. Jika kandungan lembapan bahan-bahan mentah - di atas 15%, ia dikeringkan dengan teliti.
2. Dosed dan komponen utama yang bercampur-campur dalam perkadaran tertentu.
3. Produk siap dimampatkan dan diformat untuk pengambilalihan persembahan.

Ciri-ciri utama

Kita telah diterangkan yang paling popular polimer komposit bahan. Ada apa, kini ia adalah jelas. Disebabkan struktur berlapis boleh tetulang setiap lapisan selari dengan filamen. Ia adalah bernilai untuk kata tentang ciri-ciri komposit moden, yang mempunyai ciri-ciri:

• nilai yang tinggi kekuatan tegangan dan had lesu;
• peringkat tinggi keanjalan;
• kekuatan, yang dicapai dengan lapisan tetulang;
• disebabkan oleh komposit serat mengukuhkan keras mempunyai rintangan yang tinggi kepada tegasan tegangan.

Composites berdasarkan logam mempunyai kekuatan yang tinggi dan rintangan haba, dengan itu mereka boleh dikatakan tidak boleh berubah. Oleh kerana struktur gentian mengurangkan kadar perambatan retak, yang kadang-kadang muncul dalam matriks.

bahan polimer

komposit polimer dibentangkan dalam pelbagai pilihan yang membuka kemungkinan besar untuk digunakan dalam pelbagai bidang daripada pergigian kepada pesawat pengeluaran. Mengisi komposit berdasarkan polimer dilakukan oleh bahan-bahan yang berbeza.

Yang paling menjanjikan tempat penggunaan boleh dianggap sebagai pembinaan, minyak dan gas industri, jalan raya dan kereta api pengangkutan. Bahawa bahagian industri-industri ini menyumbang kira-kira 60% daripada penggunaan bahan-bahan komposit polimer.

Kerana rintangan yang tinggi kepada kakisan komposit polimer, permukaan yang licin dan padat produk, yang diperolehi dengan membentuk, meningkatkan kebolehpercayaan dan ketahanan produk akhir.

Pertimbangkan jenis popular bahan polimer.

GRP

Untuk tetulang bahan komposit gentian kaca digunakan dibentuk daripada kaca bukan organik lebur. matriks ini adalah berdasarkan kepada resin termoset dan polimer sintetik termoplastik yang dibezakan oleh kekuatan yang tinggi, kekonduksian haba yang rendah, tinggi sifat-sifat penebat elektrik. Pada mulanya, mereka telah digunakan dalam pembuatan Radom antena sebagai struktur berbentuk kubah. Dalam dunia hari ini plastik kaca digunakan secara meluas dalam industri pembinaan, pembinaan kapal, peralatan isi rumah dan barangan sukan, elektronik.

Dalam kebanyakan kes, gentian kaca dihasilkan pada semburan asas. Terutamanya berkesan adalah kaedah ini dalam pengeluaran siri kecil dan sederhana, contohnya badan kapal bot, bot, kabin untuk pengangkutan jalan, gerabak kereta api. teknologi semburan hampir menjimatkan, kerana tidak ada bahan kaca dipotong.

komposit karbon

Sifat bahan komposit berasaskan polimer membuat ia mungkin untuk menggunakan mereka dalam pelbagai bidang. Ia digunakan sebagai gentian pengisi karbon yang diperolehi daripada gentian sintetik dan semulajadi berdasarkan selulosa, padang. gentian adalah haba yang dirawat dalam beberapa peringkat. Berbanding dengan gentian kaca komposit karbon berbeza ketumpatan yang lebih rendah dan modulus yang lebih tinggi ringan dan kekuatan bahan. Kerana ciri-ciri prestasi yang unik komposit karbon yang digunakan dalam kejuruteraan mekanikal dan roket, ruang dan pengeluaran peralatan perubatan, basikal dan peralatan sukan.

Boroplastiki

Ini bahan-bahan pelbagai komponen yang berasaskan gentian boron diperkenalkan ke dalam matriks termoset polimer. Gentian sendiri dibentangkan filamen, TOWS, yang Jalinan benang kaca tambahan. Kebanyakan benang kekerasan memberikan kekuatan dan rintangan bahan untuk faktor agresif, tetapi boroplastiki yang rapuh, yang merumitkan pemprosesan. gentian boron adalah mahal, jadi skop permohonan adalah terhad pada dasarnya boroplastikov industri aeroangkasa.

organoplastics

Dalam rencam ini sebagai pengisi bertindak serat terutamanya sintetik - TOWS, benang, kain, kertas. Antara ciri-ciri khusus polimer ini boleh disebut ketumpatan yang rendah, kemudahan dalam perbandingan dengan gentian kaca dan karbon, kekuatan tegangan yang tinggi dan rintangan yang tinggi kepada kejutan dan beban dinamik. Bahan komposit digunakan secara meluas dalam bidang seperti kejuruteraan mekanikal, pembinaan kapal, kejuruteraan automotif, teknologi angkasa dalam pengeluaran, kejuruteraan kimia.

Apakah kecekapan?

bahan komposit kerana komposisi yang unik boleh digunakan dalam pelbagai bidang:

• dalam pembuatan bahagian-bahagian pesawat dan enjin pesawat udara;
• Ruang Teknologi untuk pengeluaran peranti menanggung beban, yang tertakluk pada pemanasan;
• industri automotif untuk mewujudkan ringan badan, bingkai, panel, bumper;
• perlombongan industri dalam pengeluaran alat penggerudian;
• kejuruteraan awam untuk mewujudkan rentang jambatan, elemen pasang siap di bangunan tinggi.

Penggunaan komposit membolehkan untuk meningkatkan kuasa enjin, loji kuasa, di samping mengurangkan berat kenderaan dan peralatan.

Apakah prospek?

Menurut wakil bidang industri Federation, bahan komposit adalah satu generasi baru bahan. Ia dirancang bahawa pada tahun 2020 akan meningkatkan jumlah pengeluaran domestik industri komposit. Sudah, negara ini melancarkan projek perintis yang bertujuan untuk membangunkan satu generasi baru bahan komposit.

Penggunaan komposit adalah suai manfaat dalam banyak bidang yang berbeza, tetapi ia adalah yang paling berkesan dalam industri yang berkaitan dengan teknologi tinggi. Sebagai contoh, hari ini, tidak ada pesawat tidak dicipta tanpa menggunakan komposit, dan beberapa telah menggunakan kira-kira 60% daripada polimer komposit.

Oleh kerana kemungkinan menggabungkan pelbagai memperkukuh unsur-unsur dan matriks komposisi boleh disediakan dengan satu set tertentu ciri-ciri. Dan ini, seterusnya, menjadikan ia mungkin untuk menggunakan bahan-bahan ini dalam pelbagai bidang.