معرفی انواع مواد مرکب (کامپوزیت ها) و الیاف و ماتریس در کامپوزیت در این بخش ارائه شده است. برای آشنایی با انواع مواد مرکب و کامپوزیت ها و مطالعه مطالبی مانند اهمیت ماتریس در ماده مرکب، مواد مرکب پولکی، مواد مرکب رشته ای، انواع رزین، الیاف گرافیت، شیشه و کربن، مواد مرکب پلیمری یا pmc و ... ادامه این مطلب را بخوانید.
برای مشاهده لیست مدرسین و اساتید فعال در زمینه تدریس خصوصی مواد مرکب یا کامپوزیت بر روی عبارت تدریس خصوصی کامپوزیت کلیک کنید.
اهمیت ماتریس در ماده مرکب یا مواد کامپوزیتی - ماتریس ها در ماده مرکب برای برقراری اتصال بین الیاف حفاظت آنها در برابر محیط و از همه مهم در توزیع یکنواخت الیاف در ماده مرکب را برعهده دارد اما به خصوص خواص مکانیکی را تقویت می‌کند استحکام کیفیت مدول عرضی استحکام فشاری مقاومت حرارتی استحکام خستگی و ضریب انبساط حرارتی از این دسته اند.
انواع مواد مرکب : مواد مرکب ذره ای -مواد مرکب پولکی - مواد مرکب رشته ای تقویت با الیاف بلند- نانوکامپوزیت‌ها مواد مرکب ذره ای در این نوع ماده مرکب ذرات از جنس آلیاژ در فاز ماتریس پراکنده شده‌اند آلیاژهای فلزی یا سرامیکی نوع توزیع آنها به صورت تصادفی است در دسته بندی کامپوزیت ها این این دسته ها از مواد ایزوتروپ طبقه بندی می‌شوند ویژگی آنها استحکام زیاد با مقاومت بالا در برابر اکسیداسیون از بهترین مثال آنها آسفالت است.
مطالعه مقاله بازیافت مواد کامپوزیتی، روشهای بازیافت مواد مرکب را هم پیشنهاد می کنیم.
مواد مرکب پولکی : در این رشته مواد تقویت کننده ها معمولا از جنس خود ماتریس هستند مثل شیشه نقره وآلومنیوم - استحکام بالا وقیمت پایین از ویژگی های آن است اما بزرگترین عیب آن این است که خیلی نمی توان روی جهت توزیع آنها تقویت کننده ها اعمال نظر کرد.
مواد مرکب رشته ای: با الیاف کوتاه ناپیوسته با الیاف بلند پیوسته را به عنوان فاز تقویت‌کننده در ماتریس می‌پذیرند و معمولا غیر همگن بوده و خصوصیات متمایز ای در جهات مختلف دارد ماتریس آنها می تواند از جنس رزین انواع اپوکسی ها فلزات یا سرامیک ها باشد
نانوکامپوزیت ها :تقویت کننده هایی درابعاد نانو است مهمترین عیب نانو کامپوزیت ها استحکام شکست و چقرمگی پایین است. انواع مواد مرکب با توجه به جنس ماتریس: معمولا جنس ماتریس ها یا فلز است یا پلیمر یا سرامیک
مشاهده نمائید: استفاده از نانوکامپوزیت‌ها در اندازه‌گیری آنتی‌بادی‌های بدن
مواد مرکب پلیمری یا pmc - معمولترین نوع مواد مرکب پیشرفته اند فازماتریس آنها پلیمر معمولا اپوکسی اند و توسط الیاف با قطر کوچک گرافیک برن تقویت شده اند استحکام آنها به شدت بالا است پنج برابر استحکام فولاد ساده بودن فرایند ساخت و قیمت نهایی پایین از مهمترین ویژگی آنها است.
عیوب: *دمای پایین فرایند*ضریب انبساط الیاف شیشه ویژگی: استحکام بالا قیمت پایین مقاومت شیمیایی بالا - خواص عایق مناسب
معایب: مدول الاستیسیته پایین- پیوند ضعیف با پلیمر - وزن مخصوص بالا - حساسیت به سایش - مقاومت خستگی پایین
انواع الیاف شیشه: E-glass (فایبر گلاس) s –glass (silika) ،c-glass (corrosion) D-glass (Di electrica)
A-glass (Appearance)
s –glass (silika): ویژگی های سیلیکا: استحکام و مقاومت خستگی بالا و همچنین مقاومت در برابر حرارت فوق العاده و کاربرد بسیار زیادی در هوا و فضا دارند.
c-glass(corrosion): مقاومت به خوردگی بسیار بالا دارند
D-glass(Di electrica): هرجا که نیاز به ضریب دی الکتریک پایین باشدمانند بشقاب های رادار
A-glass (Appearance): برای نما و ظاهر به کار می رود.
مطالعه مقاله مقایسه کاربرد فلزات و کامپوزیتها در پره هلی کوپتر (ملخ بالگرد) را هم پیشنهاد می کنیم.
الیاف گرافیت : ویژگی ها :-مدول الاستیسیته واستحکام بالا - ضریب انبساط حرارتی پایین- مقاومت خستگی بالا مناسب برای قطعات هوا پیما - معایب:- قیمت بالا - مقاومت دربرابر ضربه پایین-رسانای الکتریکی بالا
الیاف کربن 93 الی95 درصد کربن
الیاف گرافیت 99.5 درصد کربن
انواع رزین ها:
پلی استر
-معایب: عدم کارایی در دمای بالا 77 درجه سانتیگراد – تردی بیش ازحد - انقباض زیاد 8 درصد هنگام شکل دهی
مزیت:-قیمت پایین – شفافیت
فتولیک
معایب: زیادی میزان حفره ها
مزیت:قیمت پایین واستحکام مکانیکی بالا
مطالعه دانلود نمونه سوال امتحانی درس کامپوزیت (مواد مرکب) رشته مهندسی مکانیک هم پیشنهاد می شود.
اپوکسی
معایب: قیمت بالا و مشکل بودن فرایند ساخت
مزیت: استحکام فوق العاده بالا قابلیت چسپندگی عالی با الیاف
ویژگی های اصلی اپکسی : - مقاومت بالا –ویسکوزیته پایین- فراریت کم درطول فرایند پخت - نرخ انقباض کم – تنوع تولید و ارضا شدن شرایط خاص درتولید
پلیمر ها
الف- ترموسیت (گرماسخت):-تجزیه شدن دراثر حرارت -کرنش گسیختگی پایین-طول عمر و دمای پایین- عدم امکان استفاده مجدد-چسپناکی زیاد - مقاومت کم دربرابر انحلال
ب-ترموپلاستیک (گرما نرم):-کرنش گسیختگی بالا- طول عمر یا دوام بالا- قابلیت باز تولید و شکل دهی مجدد - چسپندگی کم و سهولت جابجایی - مقاومت و انحلال بالا
مواد مرکب زمینه فلزی (MMC)
1-خواص الاستیک بالاتر ازPMC
2 قابلیت سرویس دهی دردمای بالاتر
3 حساسیت و تاثیر پذیری کم نسبت به رطوبت
4 مقاومت بالا در برابر سایش
5 مقاومت بالا در برابر خستگی و ترک
معایب:
- وزن بالا- چکش خواری و چقرمگی بعد ازتقویت با MMC کاهش می یابد.
مواد مرکب زمینه فلزی ماتریس از جنس فلز معمولا آلومنیوم، تیتانیم و منزیم دارند و مواد تقویت شده آن سیلیکن یا کربن است.
مواد مرکب زمینه سرامیکی (CMC): جنس ماتریس آنها از ماتریس و سرامیک بوده و با کربن و سیلیکن تقویت می شود.
مزایا :
استحکام بالا
سختی بالا
قابلیت سرویس دهی دردمای بالا400 C 1000 C بالاتر از1500 C
پایداری شمیایی
چگالی کم
تنش و کرنش درمواد مرکب
مواد مرکب تک لایه (Lamina) : لایه نازکی از مواد که ضخامتی معادل .125 میلیمتر دارد دراین نوع ماده مرکب فقط یک لایه وجود دارد.
مواد مرکب چند لایه (Laminate): اگر تعداد تک لایه بر حسب نیاز کنار هم قرار داده شوند چند لایه به وجود می آیداین لایه ها دو یا بیشتر می باشند.
برای مشاهده لیست مدرسین و اساتید خصوصی مهندسی مکانیک کلیک کنید: تدریس خصوصی مهندسی مکانیک
منبع: ایران مدرس (استفاده از مطالب با ذکر منبع و لینک به ایران مدرس مجاز است)
مشاهده نمائید: دانلود خلاصه روابط و فرمول های درس کامپوزیت (مواد مرکب)
