Bài giảng vật liệu học - Chương 11: Vật liệu composite docx

VẬT LIỆU HỌC VẬT LIỆU HỌC TS. Hà Văn Hồng TS. Hà Văn Hồng 1 1 Tháng 02.2006 Tháng 02.2006 Chương 11 Chương 11 Vật liệu composite Vật liệu composite 11.1.Khái niệm chung 11.1.Khái niệm chung 11.2.Tổ chức của vật liệu coposite 11.2.Tổ chức của vật liệu coposite 11.3.Liên kệt trong vật liệu composite 11.3.Liên kệt trong vật liệu composite 11.4.Tính chất của vật liệu composite 11.4.Tính chất của vật liệu composite 11.5.Vật liệu làm cốt 11.5.Vật liệu làm cốt 11.6.Vật liệu làm nền 11.6.Vật liệu làm nền 11.7.Ứng dụng và gia công composite 11.7.Ứng dụng và gia công composite Tháng 02.2006 Tháng 02.2006 TS. Hà Văn Hồng TS. Hà Văn Hồng 2 2 Tre = Sợi xelulo + Lignin Tre = Sợi xelulo + Lignin 11.1.Khái niệm chung 11.1.Khái niệm chung Bêtong = Cát + Đá + Ximăng + Nước Bêtong = Cát + Đá + Ximăng + Nước Gỗ dán : Bột gỗ + Nhựa Gỗ dán : Bột gỗ + Nhựa Tháng 02.2006 Tháng 02.2006 TS. Hà Văn Hồng TS. Hà Văn Hồng 5 5 Bồn = Sôi thuỷ tinh + Nhựa Bồn = Sôi thuỷ tinh + Nhựa Tháng 02.2006 Tháng 02.2006 TS. Hà Văn Hồng TS. Hà Văn Hồng 7 7 HK cứng = Bột WC + Co HK cứng = Bột WC + Co Tháng 02.2006 Tháng 02.2006 TS. Hà Văn Hồng TS. Hà Văn Hồng 8 8 11.1.Khái niệm 11.1.Khái niệm   Vật liệu composite Vật liệu composite : vật liệu được chế tạo từ 2 : vật liệu được chế tạo từ 2 hay nhiều vật liệu có bản chất khác nhau hay nhiều vật liệu có bản chất khác nhau => => Vật liệu kết hợp Vật liệu kết hợp Tháng 02.2006 Tháng 02.2006 TS. Hà Văn Hồng TS. Hà Văn Hồng 9 9 11.1.Khái niệm chung 11.1.Khái niệm chung Vật liệu Composite Vật liệu Composite nền Polyme Vật liệu Composite nền Kim lọai Vật liệu Composite nền Ceramic Vật liệu Composite HH nhiều pha Tháng 02.2006 Tháng 02.2006 TS. Hà Văn Hồng TS. Hà Văn Hồng 10 10  Phân loại • Theo bản chất của Nền Theo bản chất của Nền [...]... 11.4.1.Tính chất cơ học composite cốt hạt  Cốt hạt cứng σ c = τVh + σ n (1 − Vh ) σc-độ bền của composite σn-độ bền của nền - ng suất tiếp tuyến tại vùng ranh giới nền-cốt Vh-% thể tích của hạt trong composite Tháng 02.2006 TS Hà Văn Hồng 23 11.4.1.Tính chất cơ học composite cốt hạt • Modun đàn hồi Ec = EnVn + EhVh Tháng 02.2006 TS Hà Văn Hồng 24 11.4.1.Tính chất cơ học composite cốt hạt  Composite hạt... trong vật liệu composite • Liên kết cơ học • Liên kết thấm ướt & Hoà tan Tháng 02.2006 TS Hà Văn Hồng 18 11.3.Liên kết trong vật liệu composite • Liên kết phản ứng • Liên kết oxyt Tháng 02.2006 TS Hà Văn Hồng 19 11.4.Tính chất của vật liệu composite  Tính chất = kết hợp t/c nền & cốt • Lý tính & hoá tinh : phụ thuộc chủ yếu vào nền • Cơ tính : - Phụ thuộc cơ tính của nền & cốt -Phụ thuộc liên kết nền-cốt... thuộc liên kết nền-cốt -Phụ thuộc hình dạng & cấu trúc -Phụ thuộc sự phân bố của cốt Tháng 02.2006 TS Hà Văn Hồng 20 11.4.Tính chất của vật liệu composite  Ví dụ Tháng 02.2006 TS Hà Văn Hồng 21 11.4.1.Tính chất cơ học composite cốt hạt  Composite hạt thô ( d > 0.1µm) • Độ bền  Cốt hạt mềm 1 − 1.5θ σc = σh 1 + 1.5θ θ-góc của phương kéo & trục sợi σc-độ bền của composite σh-độ bền của hạt Tháng 02.2006... 0.1µm Tháng 02.2006 TS Hà Văn Hồng 15 11.2.Tổ chức của vật liệu composite  Nền : pha liên tục, đóng vai trò chủ yếu sau: -Liên kết toàn bộ các phần tử cốt thành khối -Tạo khả năng gia công composite thành các chi tiết theo thiết kế -Che phủ, bảo vệ cốt • Vật liệu : kim loại, vô cơ, hữu cơ Tháng 02.2006 TS Hà Văn Hồng 16 11.2.Tổ chức của vật liệu composite • Cấu trúc sợi lc = (σ ) s ds τ Sợi dài (ls≥... 11.2.Tổ chức của vật liệu composite  Tổ chức : đa pha, thông thường : 2 pha Cốt (hạt, sợi) phân bố đều trên nền liên tục Nền Tháng 02.2006 Cốt TS Hà Văn Hồng 13 11.2.Tổ chức của vật liệu composite  Cốt : pha gián đoạn, đóng vai trò tạo nên độ bền & modun đàn hồi cao • Vật liệu : kim loại , vô cơ, hữu cơ • Hình dạng : sợi, hạt, tấm Tháng 02.2006 TS Hà Văn Hồng 14 11.2.Tổ chức của vật liệu composite • Cấu... cơ học composite cốt sợi  Độ bền & modun đàn hồi Cốt sợi ngắn hỗn độn Ec = kVs Es + En (1 − Vs ) K = 0.1 – 0.6 Tháng 02.2006 TS Hà Văn Hồng 30 11.5 .Vật liệu làm cốt 11.5.1 .Vật liệu làm cốt sợi  Kích thước hình học • Râu đơn tinh thể : 1-2 µ m Khó chế tạo → ít dùng • Sợi : vài chục µ m Chế tạo : kéo → dùng phổ cập • Dây : 5 0-3 00µ m Chế tạo : kéo Tháng 02.2006 → ít dùng TS Hà Văn Hồng 31 11.5.1 .Vật liệu. .. vai trò kìm hãm biến dạng Tháng 02.2006 TS Hà Văn Hồng 25 11.4.1.Tính chất cơ học composite cốt sợi  Ảnh hưởng phân bố & định hướng cốt sợi Sơ đồ phân bố & định hướng cốt sợi a- Theo phương dọc sợi : σmax b- Theo 2 phương dọc trục sợi : σmax c- Theo các hướng : σ = const Tháng 02.2006 TS Hà Văn Hồng 26 11.4.1.Tính chất cơ học composite cốt sợi  Ảnh hưởng của chiều dài cốt sợi σs lth = ds 2τ ls ≥ 10lth... thay đỗi σ , HB → Cốt hạt Tháng 02.2006 TS Hà Văn Hồng 27 11.4.1.Tính chất cơ học composite cốt sợi  Độ bền & modun đàn hồi Cốt sợi liên tục thẳng hàng σ c = Vsσ s + (1 − Vs )σ n Ec = Vs Es + Vn En cốt Hàm lượng tối thiểu )của σ sợi (σ − (Vmin ) s = Tháng 02.2006 b n n (σ b ) s − σ n TS Hà Văn Hồng 28 11.4.1.Tính chất cơ học composite cốt sợi  Độ bền & modun đàn hồi Cốt sợi ngắn gián đoạn Khi ls . VẬT LIỆU HỌC VẬT LIỆU HỌC TS. Hà Văn Hồng TS. Hà Văn Hồng 1 1 Tháng 02.2006 Tháng 02.2006 Chương 11 Chương 11 Vật liệu composite Vật liệu composite 11.1.Khái niệm chung 11.1.Khái. của vật liệu coposite 11.2.Tổ chức của vật liệu coposite 11.3.Liên kệt trong vật liệu composite 11.3.Liên kệt trong vật liệu composite 11.4.Tính chất của vật liệu composite 11.4.Tính chất của vật. 11.1.Khái niệm   Vật liệu composite Vật liệu composite : vật liệu được chế tạo từ 2 : vật liệu được chế tạo từ 2 hay nhiều vật liệu có bản chất khác nhau hay nhiều vật liệu có bản chất khác