Nauka o materiálu. Přednáška č.14 Kompozity

Podobné dokumenty
Vlastnosti a zkoušení materiálu. Přednáška č.13 Část 1: Polymery

Nauka o materiálu. Přednáška č.12 Keramické materiály a anorganická nekovová skla

Okruhy otázek ke zkoušce

Polymerní kompozity. Bronislav Foller Foller

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

ÚVOD DO MODELOVÁNÍ V MECHANICE

PMC - kompozity s plastovou matricí

MMC kompozity s kovovou matricí

Nauka o materiálu. Přednáška č.11 Neželezné kovy a jejich slitiny

KATEDRA MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ A CHEMIE

LETECKÉ MATERIÁLY. Úvod do předmětu

Katedra materiálu.

Katedra materiálového inženýrství a chemie IZOLAČNÍ MATERIÁLY, 123IZMA

Vláknové kompozitní materiály, jejich vlastnosti a výroba

Keramika spolu s dřevem, kostmi, kůží a kameny patřila mezi první materiály, které pravěký člověk zpracovával.

ZESILOVÁNÍ A STATICKÉ ZAJIŠTĚNÍ KONSTRUKCÍ KOMPOZITNÍ MATERIÁLY

Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích. Institute of Technology And Business In České Budějovice

Druhy vláken. Technická univerzita v Liberci Kompozitní materiály, 5. MI Doc. Ing. Karel Daďourek 2008

Vlastnosti a zkoušení materiálů. Přednáška č.1 Konstrukční materiály

Základní požadavky: mechanické a fyzikální vlastnosti materiálu

Beton je umělé stavivo (umělý kámen) složené z cementu, hrubého a jemného kameniva a vody.

Tříbodový závěs traktoru z nekovového materiálu

Hlavní skupina. Změna charakteristik. Označení Obráběný materiál Příklad užití a podmínky užití

KATEDRA MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ A CHEMIE. Japonsko, Kajima Corp., PVA-ECC (Engineered Cementitious Composites)ohybová zkouška

Co by mohl (budoucí) lékař vědět o materiálech tkáňových výztuží či náhrad. 20. března 2012

Podstata plastů [1] Polymery

01 Instalační sítě. Roman Vavřička. ČVUT v Praze, Fakulta strojní Ústav techniky prostředí.

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

SMA 2. přednáška. Nauka o materiálu NÁVRHY NA OPAKOVÁNÍ

1. přednáška OCELOVÉ KONSTRUKCE VŠB. Technická univerzita Ostrava Fakulta stavební Podéš 1875, éště. Miloš Rieger

Rozdělení ocelí podle použití. Konstrukční, nástrojové

Kompozitní materiály

Kompozity s termoplastovou matricí

ČSN EN ISO 472 ČSN EN ISO

Keramika. Technická univerzita v Liberci Nekovové materiály, 5. MI Doc. Ing. K. Daďourek 2008

Anorganická pojiva, cementy, malty

Nauka o materiálu. Přednáška č.13 Polymery

Základy materiálového inženýrství. Křehké materiály Katedra materiálu, Strojní fakulta Technická univerzita v Liberci Doc. Ing. Karel Daďourek, 2010

Materiálové listy Datum vydání: Polyuretanové deskové a blokové mateiály

VÝROBKY PRÁŠKOVÉ METALURGIE

Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích. Institute of Technology And Business In České Budějovice

návrh designu s ohledem na dostupné materiály návrh designu bez ohledu na dostupné materiály

Další poznatky o kovových materiálech pro konstruování

STAVEBNÍ MATERIÁLY A KONSTRUKCE (STMK) BETON

Alexandra Kloužková 1 Martina Mrázová 2 Martina Kohoutková 2 Vladimír Šatava 2

COMPOSITE COMPOSITE SYSTEMS SYSTEMS. Kompozitní materiály pro stavebnictví

LOGO. Struktura a vlastnosti pevných látek

CMC kompozity s keramickou matricí

PROBLEMATICKÉ SVAROVÉ SPOJE MODIFIKOVANÝCH ŽÁROPEVNÝCH OCELÍ

V průmyslu nejužívanější technickou slitinou je ta, ve které převládá železo. Je to slitina železa s uhlíkem a jinými prvky, jenž se nazývají legury.

Kovy a kovové výrobky pro stavebnictví

Informationen zu Promat 1000 C

ALUPLUS 1. MS tyče kruhové MS tyče čtvercové MS tyče šestihranné... 15

Druhy vláken. Nanokompozity

Konstrukční desky z polypropylenu

Charakteristika. Použití TVÁŘENÍ STŘÍHÁNÍ SVERKER 21

České vysoké učení technické v Praze Fakulta stavební - zkušební laboratoř Thákurova 7, Praha 6 Pracoviště zkušební laboratoře:

Epoxidové-lepidla. Rychlé Spolehlivé Úsporné.

KOMPOZITNÍ MATERIÁLY

ROZDĚLENÍ, VLASTNOSTI A POUŽITÍ MATERIÁLŮ

Konstrukční, nástrojové

Požadavky na technické materiály

Elektricky vodivý iglidur F. Produktová řada Elektricky vodivý Vysoká pevnost v tlaku Dobrá tepelná odolnost Vysoká hodnota pv Dobrá chemická odolnost

Charakteristika. Vlastnosti. Použití NÁSTROJE NA TLAKOVÉ LITÍ NÁSTROJE NA PROTLAČOVÁNÍ NÁSTROJE PRO TVÁŘENÍ ZA TEPLA VYŠŠÍ ŽIVOTNOST NÁSTROJŮ

Modul pružnosti [MPa] Hustota [kg/m 3 ] PP ABS PP 15T PP 20GF PP 30NF-Ce PP 30NF-Co PP 30NF-F PP 30NF-H PP 30NF-W. Cena [EUR/kg]

Díly forem. Vložky forem Jádra Vtokové dílce Trysky Vyhazovače (nitridované) tlakové písty, tlakové komory (normálně nitridované) V 0,4

III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Sostružnické nože- učební materiál

Instalační sítě slouží k dopravě energie nebo odvádění odpadních látek.

Katedra materiálového inženýrství a chemie IZOLACE STAVEBNÍCH MATERIÁLŮ, 123YISM

Construction. Lepidlo na bázi epoxidové pryskyřice. Popis výrobku. Testy. Technický list Vydání 02/2011 Identifikační č.:

Polotovary vyráběné práškovou metalurgií

VLIV MIKROSTRUKTURY SLINUTÝCH KARBIDŮ NA ŽIVOTNOST NÁSTROJŮ A STROJNÍCH SOUČÁSTÍ

Kámen. Dřevo. Keramika

Pružnost. Pružné deformace (pružiny, podložky) Tuhost systému (nežádoucí průhyb) Kmitání systému (vlastní frekvence)

Zvyšování kvality výuky technických oborů

VLASTNOSTI MĚDI Cu-DHP

Vlastnosti technických materiálů

Aweld E71T-1. Aweld 5356 (AlMg5) Hořáky

Technický list Sikadur -31 CF Rapid Popis výrobku Použití Construction Vlastnosti / výhody Testy Zkušební zprávy

Charakteristika. Vlastnosti. Použití FYZIKÁLNÍ VLASTNOSTI MECHANICKÉ VLASTNOSTI UNIMAX

Příklady kompozitních materiálů. Otomanský luk Pykrete Židle T3.1

MATERIÁLOVÉ INŽENÝRSTVÍ II PLASTY

Zvyšování kvality výuky technických oborů

Poskytujeme služby mechanické konstrukce, zejména konstrukci plastů, forem a přípravků.

ZKOUŠKY MECHANICKÝCH. Mechanické zkoušky statické a dynamické

nařízení vlády č. 163/2002 Sb., ve znění nařízení vlády č. 312/2005 Sb. a nařízení vlády č. 215/2016 Sb. (dále jen nařízení vlády )

TECHNOLOGIE VSTŘIKOVÁNÍ

Rozhodující vlastnosti nástrojových ocelí pro: POUŽITÍ. Charakteristika OPTIMÁLNÍ VÝKON NÁSTROJŮ VÝROBU NÁSTROJŮ VANCRON 40

MONTÁŽNÍ A KONSTRUKČNÍ LEPIDLA

OCELI A LITINY. Ing. V. Kraus, CSc. Opakování z Nauky o materiálu

Konstrukční lepidla. Pro náročné požadavky. Proč používat konstrukční lepidla Henkel? Lepení:

Vláknobetony. Ing. Milena Pavlíková, Ph.D. K123, D ,

SikaForce elastické turbo 2-k polyuretanová technologie

1 ZÁKLADNÍ VLASTNOSTI TECHNICKÝCH MATERIÁLŮ Vlastnosti kovů a jejich slitin jsou dány především jejich chemickým složením a strukturou.

RAKU-TOOL Epoxidové licí systémy

Základní formy využití polymerů. Aditivy do polymerních látek Plasty Nátěrové hmoty Vlákna

42 28XX nízko středně legované oceli na odlitky odlévané jiným způsobem než do pískových forem 42 29XX vysoko legované oceli na odlitky

PRÁŠKOVÁ METALURGIE. Progresivní technologie s velkou úsporou kovové substance a energie

Sklářské a bižuterní materiály 2005/06

Transkript:

Nauka o materiálu

Úvod Technické materiály, které jsou určeny k dalšímu technologickému zpracování zahrnují širokou škálu možného chemického složení, různou vnitřní stavbu a různé vlastnosti. Je nutno se v nabízené škále orientovat a vybrat správný materiál pro design dané strojní součásti. Dnes se zaměříme na skupinu kompozitů.

Úvod

Úvod Výroba kompozitních materiálů je cestou, jak vhodně kombinovat vlastnosti dvou nebo i více typů materiálů a tak ve srovnání s ostatními skupinami mají kompozitní materiály jak velmi dobré pevnostní vlastnosti, tak i vysokou houževnatost, a to při nízké hustotě a vysoké konstrukční tuhosti. Nevýhodou kompozitních materiálů je obtížná zpracovatelnost a poměrně vysoká cena. Dále pak odlišnost technologie výroby konstrukčních součástí.

Částicové kompozity Za částicové kompozity lze považovat všechny materiály, jejichž struktura je tvořená matricí zpevněnou jemnými částicemi (obvykle o rozměrech menších než 1 µm). Matrice může být: kovová, keramická, polymerní. Jemné částice mohou být: kovy, kysličníky kovů, konstrukční keramika.

Částicové kompozity Obecnou zásadou při konstrukci částicových kompozitů je dodržení podmínky minimálního rozdílu koeficientu teplotní roztažnosti obou složek, který by neměl přesahovat 4 10-6 K -1. Při nedodržení této podmínky dochází za zvýšených teplot k vnitřnímu pnutí, které výrazně redukuje pevnost těchto materiálů.

Částicové kompozity Částicové kompozity s kovovou matricí se připravují: povrchovou oxidací mletého kovového prášku a následným lisováním a sintrovaním, vnitřní oxidací kovu ve zředěném tuhém roztoku, selektivní redukcí mechanické směsi kysličníku kovů matrice a dispergovaných částic a následným zmonolitněním, mechanickým smíšením kovového prášku matrice a prášku jiného kovu a následným tepleným zmonolitněním. Mezi nejčastěji vyráběné částicové kompozity s kovovou matricí patří systémy na bázi: Al s částicemi Al 2 O 3 nebo SiC, Cu s dispergovanými částicemi AlSiO 5 nebo SiO 2, Ni zpevněného ThO 2, Co s WC, TaC, TiC, Ti s Al 2 O 3.

Částicové kompozity Disperzní zpevnění kovových matric kysličníky kovů, popř. jinou keramikou je velice účinné a to např. i za vysokých teplot. Částicové kompozity s Al nebo Ti matricí se např. používají pro výrobu strojních součástí vystavených za provozu vysokým teplotám. Svými vlastnostmi se vyrovnají ocelím se zaručenou mezí kluzu při zvýšených teplotách. Naproti tomu však mají další výhody oproti ocelím: menší hustotu a vysokou korozní odolnost. Disperzně zpevněná měď SiC se pro svou výbornou elektrickou vodivost a odolnost proti opotřebení využívá na výrobu lamel vysokootáčkových motorů. Některé částicové kompozity na bázi Ni, Fe a Co se používají pro výrobu nejnámahanějších součástí energetických zařízení a svými pevnostními parametry za vysokých teplot překonávají žáropevné oceli. Slinuté prášky Co, WC a TiC se pro svou vysokou tvrdost, která dosahuje až 1700 HV a pro vynikající pevnostní vlastnosti za vysokých teplot používají při výrobě vysoce namáhaných nástrojů.

Částicové kompozity Za částicové kompozity na bázi keramiky lze považovat i porcelán. (Obsahuje jemné dispergované částice mullitu, ale i větší částice (5 µm) křemene). Mezi nejvýznamnější částicové kompozity na bázi plastů patří pryže. Základní surovinou je kaučuk. Plněním sazí nebo SiO2 (40-50% hmotnostních dílů) se dosahuje až 10-ti násobného zvýšení pevnosti. Např. SBR (styren butadien kaučuk) plněný 50% hmotnostním díly sazí dosahuje pevnosti 26 MPa s modulem pružnosti E = 4,6 MPa a tažnosti 520%. Plněním plastů jemnými částicemi minerálů, keramiky nebo kovů vede většinou ke zvýšení jejich tuhosti, modulu pružnosti a někdy i pevnosti. Houževnatost je však ve srovnání s matricí poněkud menší. Některá plniva zlepšují další vlastnosti plastů, jako. dimenzionální stabilitu během tvarování, tepelnou, elektrickou vodivost, creepové vlastnosti a ve většině případů snižují také cenu finálních výrobků.

Granulární kompozity Základní matrice je plněna částicemi většími než 1 µm, obvykle však většími než 10 µm. Mezi nejběžnější kompozity patří beton (matrice: cementový tmel, plnivo: písek, štěrk). Lze ho tedy považovat (zjednodušeně) za třífázový strukturní systém. Základní složky betonu mají poměrně vysoké pevnosti v tlaku (cementový gel cca 90 130 MPa, přírodní kámen cca 150-280 MPa). Beton jen cca 40 50 MPa. Důsledek složitého napjatostní stavu uvnitř betonu a veliká pórovitost cementového tmelu po zatuhnutí. Pro zvýšení pevnosti např. přídavek prášku termoplastu. Polymerbetony Také porézní skelná keramika (porcelán, kamenina a pálené cihly) obsahují částice větší než 1 µm a lze je proto považovat za granulární kompozity.

Vláknité kompozity Vláknité kompozity jsou nejperspektivnější konstrukční materiály. Pro výrobu komponenty (jež má určitý tvar a je nějakým způsobem namáhaná) se přímo navrhuje vhodná kombinace matrice a vlákna a samozřejmě i vhodná technologie výroby prvku. Vláknité kompozity lze rozdělit do tří základních skupin: kompozity s kovovou matricí, kompozity s keramickou, skelnou a nebo silikátovou matricí, kompozity s polymerní matricí. Kovová matrice Výhody elektrická a tepelná vodivost, nehořlavost, vysoká pevnost ve smyku, vysoká houževnatost, rezistence proti opotřebení nebo povrchovému poškození. Nevýhoda podstatně vyšší cena než u kompozitů s polymerní matricí. Použití letecká a raketová technika, automobilový průmysl.

Vláknité kompozity Keramická matrice Vysoká pevnost v ohybu i za vysokých teplot, nízká měrná hmotnost, vynikající odolnost proti oxidaci. Nevýhodou může být nízká houževnatost. Částečně odstranit použitím kovových výztužných vláken. Polymerní matrice Matrice: termoplasty PA, PE, PP, PC, PS a akrylolaminát. Větší odolnost proti poklesu pevnosti za vyšších teplot mají kompozity na bázi reaktoplastů. Rovněž se dosahuje velmi dobrého únavového chování.

Vláknité kompozity Keramická matrice Vysoká pevnost v ohybu i za vysokých teplot, nízká měrná hmotnost, vynikající odolnost proti oxidaci. Nevýhodou může být nízká houževnatost. Částečně odstranit použitím kovových výztužných vláken. Polymerní matrice Matrice: termoplasty PA, PE, PP, PC, PS a akrylolaminát. Větší odolnost proti poklesu pevnosti za vyšších teplot mají kompozity na bázi reaktoplastů. Rovněž se dosahuje velmi dobrého únavového chování.