Utilizarea materialelor compozite

UTILIZAREA MATERIALELOR COMPOZITE

Materialele compozite cu particule contin particule dure intr-o matrice mai ductila. Scopul
introducerii acestor particule poate fi:

-ameliorarea unor proprietati, ca de exemplu:

-limitei elastice;

-duritatatii;

-rezistentei la uzare;

-rezilientei;

-lucrabilitatii;

-refractaritatii;

-absorbtiei de neutroni;

-conductivitaatii electrice;
-micsorarea pretului de cost, daca particulele sunt mai ieftine decat
matricea

Ameliorarea limitei elastice sau de curgere prin introducerea unei particule se intalneste la
matricele metalice si se realizeaza prin mecanismul de blocare a dislocatiilor.

Este de remarcat faptul ca materialele metalice durificate prin precipitare nu sunt considerate
materiale compozite.

Particulele de intarire sunt de obicei oxizi si trebuie sa satisfaca urmatoarele cerinte:
-sa reprezinte obstacole eficiente la deplasarea dislocatiilor;
-sa aiba o valoare optima a:

-marimii;

-formei;

-distributiei in matrice.

Exemplul clasic de material compozit cu particule de oxid cu limita elastica ameliorata este
pudra de aluminiu sinterizata si intarita cu oxid de aluminiu ( SAP-Aluminium Sinterized Powder).
Oxidul de aluminiu este introdus in compozitie sub forma de:

-pudra, care apoi este amestecata cu pudra de aluminiu si sinterizata;

-film in jurul particulelor de aluminiu, care prin presare se sparge,
formand particule, care apoi sunt supuse sinterizarii.

in cazul superaliajului de nichel cu 20 % crom si 1-2 % tungsten, cei trei componenti sunt
sub forma de pudra sinterizata, dupa care este trecut un curent de oxigen care oxideaza numai
toriul, formadu-se astfel particule de oxid de toriu

(oxidare interna ). Astfel, matricea est superaliajul, iar particulele intaritoare sunt din IMh.

Unele dintre utilizarile materialelor compozite intarite cu particule cu limita elastica
ameliorata sunt date in tabel ull.

Tabelul 1.

imbunatatirea duritatii matricei este unul din cele mai frecvente scopuri ale materialelor
compozite cu particule si depinde in principal de:
-densitatea particulelor dure;
-duritatea particulelor.

Un exemplu de imbunatatire exceptionala a duritatii si a rezistentei la uzare la temperaturi
ridicate este cazul pastilelor obtinute prin agregare de pulbere de WC (97-85 %) si pulbere de Co
(3-15 %), utilizate la sculele aschietoare. Matricea este formata din cobalt, iar particula dura este
WC. Sinterizarea are loc la o temperatura putin superioara temperaturii de topire a cobaltului,
pentru ca fiecare particula de carbura de wolfram sa fie inconjurata de metalul topit. Cobaltul este
intr-o cantitate care sa permita desprinderea particulelor tocite si sa fie expuse alte particule cu
muchii taioase.

Produsele din materiale abrazive (pietrele de polizor etc.) pot fi considerate exemple de
materiale compozite la care s-a obtinut o crestere a rezistentei la uzare.
Matricea poate fi formata din:
-sticla;

-polimeri, etc.

Un alt exemplu este materialul compozit format dintr-o retea dura de wolfram in interstitiile
careiea se gaseste o matrice moale de argint. Reteaua de wolfram este realizata prin sinterizare iar
umplerea golurilor cu argint lichid prin infiltrare in vacuum. Acest material compozit este utilizat
pentru intrerupatoare electrice.

De asemenea, imbunatatirea duritatii si a rezistentei la uzare la temperaturi ridicate a
fost obtinuta prin introducerea negrului de fum in cauciucul pneurilor. Particulele de negru de fum
au o forma sferoidala cu diametrul de 50-5000 A si sunt adaugate impreuna cu multe alte materiale
pentru a satisface cerintele de calitate ale diferitelor produse de cauciuc.

Materialele compozite cu fibre sunt formate dintr-o matrice ductila si fibre rigide, astfel
ca, la un bun transfer al fortei de la matrice la fibre, poseda o rezistenta mecanica apropiata fibrelor
fara a avea fragilitatea acestora.

Unele dintre utilizarile materialelor compozite cu fibre sunt date in tabelul 2.

Tabelul 2.