Thiết kế canô kéo dù bay phục vụ du lịch, chương 2 docx

Chương 2: VẬT LIỆU COMPOSITE 1.3.1.Định nghĩa thành phần và phân loại. 1.3.1.1. Định nghĩa. Vật liệu Composite hay Composite là vật liệu tổ hợp từ hai vật liệu có bản chất khác nhau. Vật liệu tạo thành có đặc tính trội hơn đặc tính của từng vật liệu thành phần khi xét riêng rẽ. Tuy nhiên, định nghĩa này chưa đầy đủ. Vật liệu composite được xác định theo các ti êu chuẩn: - Cả hai chất thành phần phải có tỷ lệ lớn hơn 5%. - Chỉ khi các pha thành phần có cơ tính khác nhau và cơ tính của vật liệu Composite khác một cách đáng kể với cơ tính của vật liệu thành phần. - Trong vật liệu Composite, các vật liệu thành phần không hoà tan h ẳn vào nhau. V ề phương diện hoá học, Composite có hai pha (hoặc nhiều hơn) riêng biệt, được phân ra bởi mặt phân cách ri êng biệt. Thành ph ần liên tục tồn tại với khối lượng lớn trong Composite gọi là n ền. Composite có thể là nền gốm, kim loại hoặc polymer. Thành phần thứ hai được gọi là cốt, có tác dụng làm tăng cơ tính cho vật liệu nền. Cơ tính của vật liệu composite phụ thuộc vào: Cơ tính của vật liệu thành phần, luật phân bố hình học của vật liệu cốt, tác dụng tương hỗ giữa các vật liệu thành phần,…. 1.3.1.2. Phân loại. Vật liệu Composite được phân loại theo hình dáng và theo bản chất của các vật liệu thành phần. * Theo bản chất vật liệu nền: Tùy thuộc vào bản chất vật liệu nền, vật liệu Composite chia th ành ba nhóm: - Composite nền kim loại (như hợp kim nhôm, titan…) với vật liệu cốt dạng: Sợi kim loại (Bo); sợi khoáng (cacbon, SiC). - Composite nền khoáng (gốm) với cốt là các dạng: sợi kim loại (Bo); hạt gốm (cacbua,nitơ). Hạt kim loại (chất gốm kim). - Composite n ền hữu cơ (nhựa, hạt) cùng với vật liệu cốt dạng: sợi hữu cơ (polyamit, Kevlar ); sợi khoáng (thuỷ tinh cacbon…); sợi kim loại (Bo, nhôm ) * Theo hình dáng vật liệu cốt: - Vật liệu Composite cốt sợi: Khi vật liệu cốt là các sợi, ta gọi là Composite cốt sợi, sợi được sử dụng có thể dưới dạng liên tục, có thể dưới dạng gián đọan: Sợi ngắn, vụn….Ta có thể điều khiển sự phân bố, phương của sợi để có vật liệu dị hướng theo ý muốn. Và cũng có thể tạo ra các vật liệu có cơ lý tính khác nhau, khi chú ý t ới: + Bản chất của vật liệu thành phần. + Tỷ lệ các vật liệu tham gia. + Phương của sợi. - Vật liệu Composite cốt hạt: Khi vật liệu cốt có dạng hạt, ta gọi là Composite cốt hạt. Hạt khác sợi ở chỗ, nó không có kích thước ưu tiên. Hạt thường được sử dụng để cải thiện mộ t số cơ tính của vật liệu nền, chẳng hạn tăng độ cứng, tăng khả năng chịu nhiệt, chịu mòn, giảm khả năng co ngót… 1.3.1.3. Vật liệu Composite (FRP) chế tạo canô. Vật liệu Compositer (FRP) trong chế tạo canô là cốt sợi thuỷ tinh nền nhựa polyester không no. * C ốt là những tấm sợi thuỷ tinh băm (sau đây gọi là “tấm sợi băm”), những tấm vải sợi thuỷ tinh thô (sau đây gọi l à “vải sợi thô”), và sợi thuỷ tinh thô (sau đây gọi là “sợi thô”), dùng làm cốt cho FRP được chế tạo từ sợi d ài. * Mát g ồm các lớp sợi liên tục hoặc gián đoạn, phân bố hỗn loạn trong một mặt phẳng. Các sợi được giữ với nhau nhờ chất liên k ết có thể hoà tan hoặc không hoà tan trong nhựa, tuỳ thuộc vào công ngh ệ sử dụng. Tính phân bố hỗn loạn của các sợi làm cho “mát” có tính đẳng hướng trong mặt phẳng của nó. Vải (hay băng) là một tổ hợp mặt các sợi, các mớ …vv, được thực hiện nhờ kỹ thuật dệt. Vải gồm: - Phương cơ bản (dọc), đó là tập hợp tất cả các sợi song song, phân bố trong mặt phẳng theo chiều dài của vải. - Phương ngang, đó là tập hợp tất cả các sợi bắc ngang qua các sợi dọc. Người ta phân biệt các loại vải dựa v ào loại sử dụng (sợi đơn giản, mớ…), có nghĩa là dựa vào khối lượng dài của sợi, và vào kiểu tréo sợi dọc và ngang, bao gồm 4 kiểu: Lụa trơn, xa tanh, vân chéo, kiểu đồng phương. * Nhựa polyester. Nhựa polyester được sử dụng từ lâu để chế tạo các vật liệu Composite. Dựa trên mô đun đàn hồi, người ta phân loại polyester: Nhựa nền, nhựa cứng vừa phải và nhựa cứng. Loại nhựa cứng thường được sử dụng để chế tạo vật liệu composite. Chúng ta có thể liệt kê một số cơ tính chính của loại nhựa cứng đã đóng rắn. Khối l ương riêng 1.200 kg/m 3 Mô đun đàn hồi kéo 2,8 đến 3,5 Gpa Mô đun đàn hồi uấn 3 đến 4 Gpa Ứng suất phá huỷ kéo 50 đến 80 Mpa Ứng suất phá huỷ uấn 90 đến 130 MPa Biến dạng phá huỷ kéo 2 đến 5 % Bi ến dạng phá huỷ uấn 7 đến 9 % Độ bền nén 90 đến 200 MPa Độ bền cắt 10 đến 20 MPa Nhi ệt độ uấn cong dưới tải trọng (1,8 Mpa) 60 đến 100 0 C * Nh ựa polyester có ưu điểm: - Cứng. - Ổn định kích thước. - Khả năng thấm vào sợi và nhựa cao. - Dễ vận hành. - Ch ống môi trường hoá học. - Giá thành hạ * Nhựa polyeste có nhược điểm sau: - Dễ bị nứt, đặc biệt nứt do va đập. - Độ co ngót cao (khoảng 8 – 10%). - Kh ả năng chịu hơi nước, nước nóng kém. - Bị hư hại dưới tác hại của tia cực tím. - Dễ bắt lửa. - Chịu nhiệt trung bình (dưới 120 0 C). . riêng 1 .20 0 kg/m 3 Mô đun đàn hồi kéo 2, 8 đến 3,5 Gpa Mô đun đàn hồi uấn 3 đến 4 Gpa Ứng suất phá huỷ kéo 50 đến 80 Mpa Ứng suất phá huỷ uấn 90 đến 130 MPa Biến dạng phá huỷ kéo 2 đến 5. chịu mòn, giảm khả năng co ngót… 1.3.1.3. Vật liệu Composite (FRP) chế tạo canô. Vật liệu Compositer (FRP) trong chế tạo canô là cốt sợi thuỷ tinh nền nhựa polyester không no. * C ốt là những. Chương 2: VẬT LIỆU COMPOSITE 1.3.1.Định nghĩa thành phần và phân loại. 1.3.1.1. Định nghĩa. Vật