Adhezní síly v kompozitních materiálech

Podobné dokumenty
Adhezní síly v kompozitech

Adhezní síly. Technická univerzita v Liberci Kompozitní materiály, 5. MI Doc. Ing. Karel Daďourek 2008

Kompozitní materiály. přehled

Pevnost kompozitů obecné zatížení

LOGO. Struktura a vlastnosti kapalin

Nespojitá vlákna. Technická univerzita v Liberci kompozitní materiály 5. MI Doc. Ing. Karel Daďourek 2008

ÚVOD DO MODELOVÁNÍ V MECHANICE

Nauka o materiálu. Přednáška č.2 Poruchy krystalické mřížky

Voigtův model kompozitu

Nespojitá vlákna. Nanokompozity

Obr. 9.1 Kontakt pohyblivé části s povrchem. Tomuto meznímu stavu za klidu odpovídá maximální síla, která se nezývá adhezní síla,. , = (9.

Chemie povrchů verze 2013

Kapitola 3.6 Charakterizace keramiky a skla POVRCHOVÉ VLASTNOSTI. Jaroslav Krucký, PMB 22

Vlastnosti kapalin. Povrchová vrstva kapaliny

Okruhy otázek ke zkoušce

Technologie I. Pájení

Interakce mezi kapalinou a vlákenným materiálem

2 Jevy na rozhraní Kapilární tlak Kapilární jevy Objemová roztažnost kapalin 7

Transportní jevy v plynech Reálné plyny Fázové přechody Kapaliny

ČSN EN ISO 472 ČSN EN ISO

Křehké materiály. Technická univerzita v Liberci Nekovové materiály, 5. MI Doc. Ing. Karel Daďourek, 2008

Pevnost v tahu vláknový kompozit

NAUKA O MATERIÁLU I. Přednáška č. 03: Vlastnosti materiálu II (vlastnosti mechanické a technologické, odolnost proti opotřebení)

Experimentální zjišťování charakteristik kompozitových materiálů a dílů

Vlastnosti a zkoušení materiálů. Přednáška č.4 Úvod do pružnosti a pevnosti

Lepení materiálů. RNDr. Libor Mrňa, Ph.D.

Struktura a vlastnosti kapalin

18MTY 1. Ing. Jaroslav Valach, Ph.D.

JČU-ZF, KATEDRA KRAJINNÉHO MANAGEMENTU STAVEBNÍ MATERIÁLY A KONSTRUKCE (STMK)

Měření povrchového napětí kapalin a kontaktních úhlů

VLIV ZPŮSOBŮ OHŘEVU NA TEPLOTNÍ DEGRADACI TENKÝCH OTĚRUVZDORNÝCH PVD VRSTEV ZJIŠŤOVANÝCH POMOCÍ VYBRANÝCH METOD

Požadavky na technické materiály

Vlastnosti a zkoušení materiálů. Přednáška č.3 Pevnost krystalických materiálů

Nauka o materiálu. Přednáška č.14 Kompozity

Fázové rozhraní - plocha,na které se vlastnosti systému mění skokem ; fáze o určité tloušťce

5. Stavy hmoty Kapaliny a kapalné krystaly

Prvky betonových konstrukcí BL01 3. přednáška

Prvky betonových konstrukcí BL01 3. přednáška

Pevnost v tahu vláknový kompozit. Technická univerzita v Liberci Kompozitní materiály, 5. MI Doc. Ing. Karel Daďourek 2008

KAPALINY. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Termika - 2. ročník

ztuhnutím pyrosolu taveniny, v níž je dispergován plyn, kapalina nebo tuhá látka fotochemickým rozkladem krystalů některých solí

Nauka o materiálu. Přednáška č.3 Pevnost krystalických materiálů

Mechanické vlastnosti technických materiálů a jejich měření. Metody charakterizace nanomateriálů 1

3.2 Základy pevnosti materiálu. Ing. Pavel Bělov

2. Molekulová stavba pevných látek

2.2 Snížení energie systému záměnou fázových rozhraní Rovnováha na rozhraní tří fází

Interakce mezi kapalinou a vlákenným materiálem

VÍTÁM VÁS NA PŘEDNÁŠCE Z PŘEDMĚTU TCT

LETECKÉ MATERIÁLY. Úvod do předmětu

Měření povrchového napětí

SPOJE STROJE STR A ZAŘÍZENÍ OJE ČÁSTI A MECHANISMY STROJŮ STR

Přetváření a porušování materiálů

LEPENÉ SPOJE. 1, Podstata lepícího procesu

Nauka o materiálu. Přednáška č.10 Difuze v tuhých látkách, fáze a fázové přeměny

OCELOVÉ A DŘEVĚNÉ PRVKY A KONSTRUKCE Část: Dřevěné konstrukce

Zkoušení kompozitních materiálů

Netkané textilie. Materiály 2

Využití kompozitních materiálů v leteckém průmyslu

Vlastnosti a zkoušení materiálů. Přednáška č.9 Plasticita a creep

Střední průmyslová škola strojírenská a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky, Kolín IV, Heverova 191

SYNPO, akciová společnost Oddělení hodnocení a zkoušení S. K. Neumanna 1316, Pardubice Zelené Předměstí

1 Použité značky a symboly

Zkoušení kompozitních materiálů

Kritéria porušení laminy

Elektrická vodivost - testové otázky:

Plastická deformace a pevnost

MMC kompozity s kovovou matricí

Průvodce výběrem a návod k použití fixů a inkoustů

1. Molekulová stavba kapalin

STRUKTURA A VLASTNOSTI KAPALIN

Příklady použití kompozitních materiálů

Mechanika kontinua. Mechanika elastických těles Mechanika kapalin

Zlepšení tepelněizolační funkce ETICS. Ing. Vladimír Vymětalík

Nelineární problémy a MKP

Teorie prostého smyku se v technické praxi používá k výpočtu styků, jako jsou nýty, šrouby, svorníky, hřeby, svary apod.

Téma 2 Napětí a přetvoření

Autokláv reaktor pro promíchávané vícefázové reakce

Vliv křížení vrstev na mechanické vlastnosti kompozitních systémů. Bc. Lukáš Bodlák

Navrhování betonových konstrukcí na účinky požáru. Ing. Jaroslav Langer, PhD Prof. Ing. Jaroslav Procházka, CSc.

Opakovací maturitní okruhy z předmětu KONSTRUKCE VÝROBKŮ, FOREM A STROJNÍHO ZAŘÍZENÍ

ÚVOD DO MODELOVÁNÍ V MECHANICE

Základem molekulové fyziky je kinetická teorie látek. Vychází ze tří pouček:

KONSTITUČNÍ VZTAHY. 1. Tahová zkouška

ZÁKLADNÍ PŘÍPADY NAMÁHÁNÍ

Fyzikální učebna vybavená audiovizuální technikou, interaktivní tabule, fyzikální pomůcky

Střední průmyslová škola strojírenská a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky, Kolín IV, Heverova 191

PÁJENÍ. Nerozebiratelné spojení

KATEDRA MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ A CHEMIE. 123TVVM - Základní materiálové parametry

Pevnostní vlastnosti

1141 HYA (Hydraulika)

Betonové a zděné konstrukce 2 (133BK02)

LOGO. Struktura a vlastnosti pevných látek

1 Švédská proužková metoda (Pettersonova / Felleniova metoda; 1927)

4. Kolmou tlakovou sílu působící v kapalině na libovolně orientovanou plochu S vyjádříme jako

13 otázek za 1 bod = 13 bodů Jméno a příjmení:

DRUHY A UTVÁŘENÍ TŘÍSEK

Přemosťující spoje použití systému SanaxFlex

Mezi krystalické látky nepatří: a) asfalt b) křemík c) pryskyřice d) polvinylchlorid

Spektrometrické metody. Reflexní a fotoakustická spektroskopie

ZESILOVÁNÍ A STATICKÉ ZAJIŠTĚNÍ KONSTRUKCÍ KOMPOZITNÍ MATERIÁLY

Transkript:

Adhezní síly v kompozitních materiálech

Obsah přednášky Adhezní síly, jejich původ a velikost. Adheze a smáčivost. Metoty určování adhezních sil.

Adhezní síly na rozhraní Mezi fázemi v kompozitu jsou rozhraní mezifázové povrchy. Možné soudržné (adhezní) síly na rozhraní : Mechanická vazba Fyzikální vazba Chemická vazba Normálové a tečné síly normálová a tečná adeheze.

Mechanická vazba Vlastně mechanické zaklínění záleží na složitosti povrchu Žluté části matrice drží částici na jejím místě konvexní obálka jako bychom částici obklopili gumou Měřítko mechanického zaklínění - velikost povrchu částice dělená velikostí povrchu konvexní obálky Proto nemají být částice a vlákna zcela hladká

Fyzikální vazba - Působí na vzdálenosti 0,3 až 0,5 nm Její teoretická pevnost je 0,7 až 7 GPa Úzce souvisí se smáčivostí obou materiálů Dá se vyjádřit povrchovým napětím nebo povrchovou energií Je-li možná vzájemná difuze, vytváří se silněji vázaná difuzní mezivrstva (tuhý roztok a p) bor v oceli U difuzního spojení je nebezpečí, že se malé částice disperze zcela rozpustí zmizí. Tuhý roztok a kompozit rozdíly.

Chemická vazba Vzniká tehdy, jestliže matrice a disperze spolu mohou chemicky reagovat. Vytváří se mezivrstva chemické sloučeniny s chemickou vazbou. Možnost, že celá disperze zreaguje - disperze tím ale nezmizí. Chemické vazby působí na vzdálenost 0,1 až 0,3 nm. Jejich teoretická pevnost je 7 až 70 GPa. Problém se posouvá- adheze matrice sloučenina a sloučenina disperze.

Příčiny špatné soudržnosti Jak je patrné, vazební síly na rozhraní jsou vždy dostatečně velké, pokud nejsou narušené : Nedostatečné smáčení povrchy nejsou v účinné vzdálenosti, nebo jen část Nedostatečně čistý povrch mastnota, oxidy Pnutí na rozhraní důsledek různé tepelné roztažnosti a fázových přeměn Hlavní roli hraje vzájemná smáčivost

Smáčivost základní pojmy Povrchové napětí síla, potřebná ke zvětšení obvodu povrchu o jednotku. [N/m] Povrchová energie energie, potřebná ke zvětšení plochy povrchu o jednotku. E [J/m 2 ] Obě veličiny jsou si zpravidla číselně rovny (ale ne typ vektor x skalár). Základní rovnováha pro smáčení povrchu : G okolní plyn, S pevná látka, L smáčející kapalina

Schema smáčení v kompozitu S je povrch disperze L je kapalná matrice G je okolní plynné prostředí Silová rovnováha: GS = LS + GL * cos

Smáčivé povrchy Povrch je smáčen pro GS > LS, pak při růstu rozhraní LS na úkor GS klesá povrchová energie. To je tedy pro /2 Kapalina vytváří tvar podle obrázku = 0.. Dokonalá smáčivost, rozliv po povrchu, souvislá vrstvička = /2. Mezní případ, polokoule

Nesmáčivé povrchy Povrch není smáčen pro GS < LS, tedy > /2 Kapalina vytváří tvar podle obrázku, dělá jednotlivé kapičky =.. Dokonalá nesmáčivost, úplná kapka na povrchu, dotek teoreticky v jednom bodu = /2. Mezní případ, polokoule

Vliv drsnosti povrchu Faktor drsnosti D = skutečný povrch / ideální povrch, vždy D > 1 Platí cos drsne = D * cos idealni Smáčivé. cos > 0, klesající, drsne < idealni - drsnost zlepšuje adhezi Nesmáčivé. cos < 0, rostoucí, drsne > idealni - drsnost zhoršuje adhezi Příklad aplikace - pokyny pro lepení : smáčivá lepidla - plochu spoje zdrsnit nesmáčivá lepidla - plochu spoje vyhladit

Určování smáčivosti Je možné experimentálně měřit úhel smáčení Pro každou pevnou látku je možné určit kritické povrchové napětí krit takové, že : Kapaliny s GL < krit smáčejí její povrch Kapaliny s GL > krit nesmáčejí její povrch Povrchové úpravy ke zvětšení smáčivosti zvětšují krit apretace, lubrikátory. Běžné u skelných a uhlíkových vláken.

Tabulky povrchových napětí Povrchové napětí kapalin : kapalina γ (mn/m) ether 15 líh 20 benzen 30 olej 33 glyceri n 64 voda 73 rtuť 480 Kritické povrchové napětí pevných látek Pevná látka γ krit (mn/m) plast 20-30 organ. 500-5000 uhlík 100 sklo 80-100 kov 400-2000 keramika 100-1000 Příklad - plasty jako taveniny dobře smáčejí, jako pevné látky jsou ale smáčeny velmi špatně Jednotky mn/m milinewton na metr

Smáčení uvnitř pevných látek Stýkají-li se tři zrna, musí platit AA = 2* AB *cos( /2) Pro stejnou smáčivost zrn A A i A B musí platit = 120 o Je-li A-B smáčivější, je < 120 o Je-li A-B méně smáčivé, je > 120 o

Chování smáčivé fáze Fáze se snaží být na rozhraní zrn s ostrými rohy. Úhly v rozích jsou pod 120 o, tím menší, čím je smáčivost lepší. Tendence ke vzniku síťoví po hranicích zrn. Tavenina zatéká do všech kapilár a štěrbin polyfil. Při difuzi snaha o vytváření konkavních hranic zrn síťoví.

Chování nesmáčivé fáze Fáze se snaží být na rozhraní zrn, téměř kulovitá. Úhly v rozích jsou nad 120 o, tím větší, čím je smáčivost horší. Tendence ke spojování zrn koagulace. Tavenina nezatéká bubliny, póry. Při difuzi snaha k vytváření konvexních hranic zrn jejich růst.

Způsoby měření adhezních (mechanických) napětí Je nutné rozeznávat tečné a normálové adhezní napětí, obě napětí jsou na sobě nezávislá Možnost výpočtu ze smáčivosti obtížné, je nutné mít mnoho předpokladů Měření na masivních vzorcích Měření adheze vrstvy na podložce Měření adheze technologické metody Měření přímo na kompozitech

Měření adheze - masivní vzorky Tahový test normálové adhezní napětí Smykový test tečné adhezní napětí Ohybový test tečné adhezní napětí delaminace, spoj musí být v neutrální rovině. Ohyb tlustých, krátkých vzorků

Měření adheze vrstva na podložce Scratch test odtržení vrstvy Rockwellovým hrotem, měřítkem je síla k odtržení Mřížkový (vrypový) test dvakrát 10 vrypů kolmo na sebe, měřítkem je procento vypadlých čtverečků po odtržení izolepou Pouze porovnávací testy Komplexní hodnocení adhezních napětí

Měření adheze technologické metody Odlupovací zkouška velmi častá pro ohebné plastové vrstvy Často i pro tlusté vrstvy pružných laků Vytrhávací zkouška - jedna ze základních zkoušek pro vláknový kompozit V vytržená vlákna P přetržená vlákna Uprostřed kritická délka vlákna l k

Měření adheze přímo na kompozitu Příčný test určuje normálové adhezní napětí Podélný test s výřezy určuje tečné adhezní napětí Složité namáhání složitý výpočet napětí, proto jen přibližné

Měření adheze posouzení dobré adheze kompozitu Pozorování konců vláken při tahovém zatížení kompozitu Sledování porušení při přestřižení kompozitu

Adheze a posouzení lomu