Bài giảng Cơ sở khoa học vật liệu: Chương 11 - PGS. TS. Nguyễn Ngọc Hà

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:34

Thêm vào BST

Báo xấu

9
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Cơ sở khoa học vật liệu: Chương 11 Vật liệu composite, gồm các nội dung chính sau tương tác giữa cốt và nền; composite cốt hạt; composite cốt sợi; composite cấu trúc;...Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Cơ sở khoa học vật liệu: Chương 11 - PGS. TS. Nguyễn Ngọc Hà

CHƯƠNG 11 VẬT LIỆU COMPOSITE PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 1
TỪ KHÓA • Composite • Composite material • Reinforcement • Matrix Material • Structural Composite • Panel Sandwich PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 2
1. KHÁI NIỆM Vật liệu nhiều pha: có sự kết hợp các tính chất của các pha. Thí dụ: - Thép peclit - Gỗ, tre Kết hợp nhân tạo: các pha có bản chất khác nhau theo một kiến trúc định trước để tạo một tổ hợp các tính chất. Thí dụ: - Bê tông cốt thép PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 3
1.1. ĐẶC ĐIỂM Vật liệu nhiều pha, không hòa tan lẫn nhau, phân cách nhau bằng ranh giới pha - Pha liên tục: nền - Pha phân bố gián đoạn: cốt Tỉ lệ, hình dáng, kích thước, sự phân bố nền- cốt tuân theo quy định thiết kế trước Tính chất (tốt) các pha thành phần được kết hợp để tạo nên tính chất chung 4
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 5
1.2. PHÂN LOẠI 1.2.1. Theo bản chất nền 1. Composite nền chất dẻo 2. Composite nền kim loại 3. Composite nền gốm 4. Composite nền hỗn hợp nhiều pha PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 6
1.2.2. Theo hình học của cốt/ đặc điểm cấu trúc 1. Composite cốt hạt 2. Composite cốt sợi 3. Composite cấu trúc PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 7
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 8
1.3. CỐT  Về mặt sắp xếp: phân bố không liên tục  Về bản chất: rất đa dạng: kim loại, vô cơ, hữu cơ  Hình dạng, kích thước, hàm lượng, sự phân bố: ảnh hưởng mạnh tính chất composite PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 9
1.4. NỀN Vai trò: • Liên kết các phần tử cốt thành khối thống nhất • Tạo khả năng gia công thành các chi tiết theo thiết kế • Bảo vệ cốt tránh hư hỏng cơ học/hóa học do tác động của môi trường Vật liệu: polymer, ceramic, kim loại, hỗn hợp Ảnh hưởng mạnh đến các tính chất composite PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 10
2. TƯƠNG TÁC GIỮA CỐT VÀ NỀN 2.1. CÁC DẠNG TƯƠNG TÁC 1. Cốt/nền không hòa tan lẫn nhau, không tạo hợp chất hóa học: Al-B, Al-SiC … 2. Tương tác tạo dung dịch rắn (độ hòa tan rất nhỏ), không tạo hợp chất hóa học: Ni-W, Nb-W … 3. Phản ứng nhau tạo hợp chất hóa học: Al-SiO2, Ti- Al2O3 … PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 11
2.2. CÁC KIỂU LIÊN KẾT CỐT/NỀN 1. Liên kết cơ học: khớp nối thuần túy cơ học thông qua mấp mô bề mặt hoặc ma sát 2. Liên kết thấm ướt: nhờ năng lượng sức căng bề mặt 3. Liên kết phản ứng: xảy ra phản ứng hóa học trên ranh giới cốt/nền 4. Liên kết hỗn hợp: hỗn hợp các kiểu liên kết PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 12
3. COMPOSITE CỐT HẠT Hạt đẳng trục phân bố đều trên nền Cốt thường là pha cứng, bền hơn nền Đối với composite chống ma sát: cốt hạt là pha mềm. Thí dụ: graphite, mica PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 13
3.1. COMPOSITE CỐT HẠT THÔ 3.1.1. Đặc điểm Tương tác cốt-nền: không xảy ra ở mức độ ngtử, phân tử Cơ chế hóa bền: cản trở biến dạng của nền ở vùng lân cận hạt do sự chèn ép theo quan điểm cơ học môi trường liên tục PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 14
3.1.2. Một số composite hạt thô Composite hạt thô nền polymer: - Hạt cốt: cải thiện độ bền kéo, bền nén, chống mài mòn, ổn định kích thước, chịu nhiệt … - Thường dùng: thạch anh, thủy tinh, nhôm oxit … với kích thước theo yêu cầu PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 15
3.1.2. Một số composite hạt thô Composite hạt thô nền kim loại: - Nền Co, Al … - Cốt: WC, TiC, TaC, SiC, Al2O3 … - Chế tạo bằng pp luyện kim bột, khuấy đúc … Composite hạt thô nền gốm: - Bê tông PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 16
3.2. COMPOSITE HÓA BỀN PHÂN TÁN 3.2.1. Đặc điểm  Thường là các VL bền nóng và ổn định nóng  Thường là kim loại/hợp kim  Cốt: VL bền, cứng, ổn định nhiệt cao (oxit, cacbit, nitrit …); kích thước
3.2.2. Một số composite hạt mịn Nhiều triển vọng ứng dụng trong các lĩnh vực công nghệ cao SAP (Sintered Aluminum Powder): Al-Al2O3 TD-Nickel (Thoria-Dispersed Nickel): Ni-ThO2 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 18
4. COMPOSITE CỐT SỢI Loại VL kết cấu quan trọng nhất Tính chất phụ thuộc: - Bản chất VL cốt/nền - Độ bền liên kết cốt-nền trên ranh giới - Phân bố và định hướng sợi - Hình dạng, kích thước sợi … PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 19
4.1. YẾU TỐ HÌNH HỌC SỢI PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 20