tổng quan về vật liệu composit

Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 Mục Lục Mở Đầu 1 Phần I: Tổng quan về vật liệu composit 1 I-Khái Niệm 1 II- Lịch sử phát triển 1 III-Xu hớng phát triển 5 IV- Đặc điểm và phân loại 6 V-Vật liệu thành phần của composit 9 VI-Cấu trúc và tính chất của vật liệu composit 12 1-Cấu trúc 12 2-Một số yếu tố ảnh hởng đến tính chất của composit 14 VII-Các phơng pháp chế tạo vật liệu composit 22 PhầnII-Nghiên cứu thực nghiệm và kết quả 26 I-Nhiệm vụ nghiên cứu 26 II-Nghiên cứu thực nghiệm và kết quả 27 II.1-Phơng pháp nghiên cứu 27 II.2-Nghiên cứu quá trình nấu thuỷ tinh 30 II.3- Đo đạc tính chất thuỷ tinh 33 II.4- Nghiên cứu khả năng tạo vật liệu composit của thuỷ tinh 39 III.4.1- Sơ đồ tổng hợp vật liệu composit 39 II.4.2 Nghiên cứu khả năng tạo vật liệu composit của thuỷ tinh và sợi Cr-Ni.43 II.4.3 Nghiên cứu khả năng tạo vật liệu composit của thuỷ tinh và sợi Inox. 46 II.4.4 -Nghiên cứu khả năng tạo vật liệu composit của thuỷ tinh và sợi SiC. .48 II.4.5- Nghiên cứu khả năng tạo vật liệu composit của thuỷ tinh và gốm thuỷ tinh bền cơ cao 49 II.4.6- Nghiên cứu khả năng tạo vật liệu composit của thuỷ tinh và gốm corun. 50 Phần III- Kết luận 51 Tài Liệu Tham Khảo 52 1 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 Mở đầu Vật liệu là một lĩnh vực quan trọng đối với đời sống và sản xuất công nghiệp. Mỗi một loại vật liệu đều có những u ,nhợc điểm riêng (ví dụ:vật liệu hữu cơ :nhẹ , bền, rẻ, dễ gia công nhng không sử dụng đợc ở nhiệt độ cao; vật liệu vô cơ: chịu lực tốt, rẻ, có thể sử dụng đợc đợc ở khoảng nhiệt độ rộng nh- ng kém bền, kết cấu nặng nề , khó gia công). Sự phát triên mạnh mẽ của công nghệ hiện đại dẫn tới nhu cầu to lớn về những vật liệu đồng thời có nhiều tính chất cần thiết mà các vật liệu truyến thông khi đứng riêng rẽ không thể có đợc.Vật liệu kết hợp hay composit ra đời vừa đáp ứng nhu cầu cấp bách đó, vừa là sản phẩm của những công trình nghiên cứu trong nửa sau thế kỷ XX nhằm khai thác, phát triển quy luật kết hợp một quy luật phổ biến trong tự nhiên. Ngày nay, vật liệu composit đã và đang thay thế dần các vật liệu truyền thống nh: vật liệu vô cơ,hữu cơ, kim loạiđể chế tạo ra các chi tiết máy và kết cấu kể cả các kết cấu chịu tải trọng lớn cũng nh các sản phẩm dân dụng khác, trong đó có cả lĩnh vực y tế một lĩnh vực còn mới mẻ - đó là vật liệu composit y sinh. Vật iệu composit y sinh là một loại vật liệu không những có khẳ năng dung nạp tốt trong cơ thể con ngời mà còn có khẳ năng tạo ra mối liên kết trực tiếp kiểu sinh hóa giữa nó và tế bào xơng cơ thể sống. Vì vậy nó là loại vật liệu lý tởng để sữa chữa , thay thế các bộ phận xơng răng cơ thể con ngời trong phẫu thuật chỉnh hình. Luận văn này có nhiệm vụ nghiên cứu tổng hợp vật liệu , khảo sát tính chất và khả năng liên kết tạo vật liệu composit của thuỷ tinh có tính chất sinh học tốt với một số vật liệu khác nhau.các loại cốt khác nhau. Phần I : Tổng Quan Về Vật Liệu Composit I. Khái Niệm 2 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 Vật liệu composit (composit ) là vật liệu tổ hợp từ hai (hoặc nhiều) 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 đứng riêng rẽ.[1] II. Lịch sử phát triển Vật liệu composit đầu tiên đã xuất hiện cách đây hàng nghìn năm . 5000 năm trớc công nguyên ngời cổ đại đã thêm đá nghiền nhỏ hoặc những vật liệu nguồn gốc hữu cơ vào đất sét để giảm độ co , cứt khi nung gạch hoặc đồ gốm. ở Ai cập khoảng 3000 năm TCN ngời ta đã làm vỏ thuyền bằng lau sậy đan tẩm bitum, nếu bỏ qua một số khái niệm thì kỹ thuật đó cũng giống nh kỹ thuật làm tàu hiện đại từ chất dẻo cốt thuỷ tinh hiện nay. ở Việt Nam , thuyền tre đan trát sơn trộn mùn ca là một ví dụ về vật liệu composit .[2] Năm 1851, Nelson Goodyear đã dùng oxyt kẽm làm chất độn cho elonit. Năm 1920 , Bakeland đă dùng bột gỗ độn vào nhựa bakelit và John đã sử dụng xenlulo làm chất độn cho các loại nhựa .[8] Mặc dù đợc hình thành từ rất sớm , nhng việc chế tạo vật liệu composit mới thực sự đợc chú ý khoảng 60 năm trở lại đây. Vào những năm 1930 Slayter đã đợc Ellis và Foster dùng gia cờng cho polyeste không no. Polyeste tăng cờng bằng sợi sợi thủy tinh đợc sử dụng trong ngành hàng không năm 1938.[8] Năm 1944 đã sản xuất hàng nghìn chi tiết bằng chất dẻo composit cho máy bay và tàu chiến phục vụ đaị chiến thế giới lần thứ II.Năm 1950 chất lợng của vật liệu polyme composit đợc nâng cao nhờ sự ra đời của nhựa epoxy và hàng loạt sợi tăng cờng nh sợi cabon, sợi polyeste, nylon, aramit (kelva), sợi silic Từ năm 1970 đến nay , các chi tiết chế tạo từ composit cốt sợi đã đợc ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp , làm vật liệu xây dựng và những ngành kỹ thuật cao .[5] Mặc dù vậy , việc nghiên cứu nâng cao chất lợng , cải thiện tính chất cơ lý , tính chất nhiệt , điện v.v, mở rộng lĩnh vực ứng dụng của vật liệu này vẫn luôn đợc đợc đặt ra. III- Xu hớng phát triển của vật liệu composit trong thời gian tới. [2] - Thay thế thép bằng vật liệu composit: Sự thay thế thép bằng các vật liệu mới có liên quan đến các tính chất đặc biệt và bản chất vật lý của chúng . Trong các vật rắn tinh thể , thép và các kim loại khác luôn tồn tại những sai lệch đ- ờng . Số lợng của chúng lên tới nhiều tỷ trên 1cm 3 , làm yếu kim loại và không 3 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 cho phép tăng độ bền của chúng lên một cách đáng kể, Nhờ những tính chất u việt , vật liệu polyme composit cho phép đạt đợc độ bền nén lớn hơn nhiều so với thép . - Chuyển vật liệu sang dạng sợi để tăng cờng độ bền : kết quả nghiên cứu trong nhiều năm đã chứng tỏ khi chuyển vật liệu ở dạng khối sang dạng sợi thì độ bền của chúng tăng lên . Trong những sợi mảnh , độ bền đạt tới giá trị gần với lý thuyết và khi đó trong cấu trúc không quan sát thấy khuyết tật. -Đa dạng hoá nền polyme và chất tăng cờng : Trong những năm gần đây trên thế giới , cùng với những loại nhựa nhiệt rắn đã đợc sử dụng rộng rãi nh nhựa epoxy , polyeste không no , phenolfomandehyt ngời ta đã sử dụng rất có hiệu quả các loại nhựa nhiệt dẻo nh PE, PP, polyamit, polycacbonat . -Phối hợp giữa các vật liệu polyme , nền kim loại và gốm.[2] IV. đặc điểm và phân loại vật liệu composit 1. Các đặc điểm chung. - Là vật liệu nhiều pha. Các pha tạo nên composit thờng rất khác nhau về mặt bản chất , không hoà tan lẫn nhau , phân tách nhau bằng bề mặt phân chia pha. Pha liên tục trong toàn khối composit đợc gọi là nền (matrix), pha phân bố gián đoạn , đợc nền bao bọc , quy định gọi là cốt .(Hình 1.1) l - Trong composit thì tỷ lệ , hình dáng , kích thớc , cũng nh sự phân bố của nền và cốt tuân theo các quy định thiết kế trớc. - Tính chất của các pha thành phần đợc kết hợp để tạo nên tính chất chung của composit. Tuy vậy tính chất của composit không bao hàm tất cả các tính chất của các pha thành phần khi chúng đứng riêng rẽ mà chỉ lựa chọn trong đó những tính chất tốt và phát huy thêm. [1] * Cơ tính của vật liệu composit phụ thuộc vào : + Cơ tính của vật liệu thành phần + Luật phân bố hình học của vật liệu cốt + Tác dụng tơng hỗ giữa các vật liệu thành phần [3] 2. Phân loại : 4 Nền Cốt Hình 1.1: Vật liệu Composit Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 Để phân loại vật liệu composit ngời ta dựa vào các đặc điểm chung của chúng : - Theo bản chất của vật liệu nền : Composit nền polyme, gốm , graphit, kim loại ,hỗn hợp nhiều pha. - Theo hình học cốt : Composit cốt hạt ( thô , mịn ) , composit cốt sợi ( dài, ngắn ). - Theo cấu trúc vật liệu : Composit tấm,lớp, tấm 3 lớp, khối , tổ ong - Theo phơng pháp chế tạo : Đúc,ép ,đúc phun, lăn tô - Theo phạm vi ứng dụng : Composit cao cấp, composit kỹ thuật. 2.1. Phân loại theo bản chất của vật liệu nền . * Nền kim loại : Kim loại có độ bền, cứng, dẻo khá cao, có thể chịu đợc nhiệt độ cao hơn polyme trong môi trờng có oxy. Vật liệu composit nền kim loại có modun rất cao (~ 110 GPa ) ,nền đòi hỏi sợi tăng cờng phải có modun cao. Al, Mg, Ti, Cu đợc nghiên cứu ứng dụng làm nền composit hơn cả, đặc biệt các kim loại nhẹ rất đợc a chuộng trong ngành hàng không. - Nền kim loại có một số u điểm so với nền polyme : + Kim loại nói chung dẻo , khá bền nên cải thiện chỉ tiêu cơ lý của polyme nh modun đàn hồi. + Có độ dẫn điện, nhiệt cao hơn + Không bốc cháy, ít bị ảnh hởng của môi trờng ẩm. +Có tính đàn hồi nên trong một số trờng hợp dễ gia công, lắp ráp. - Nhợc điểm chính của nền kim loại là khối lợng riêng lớn. Công nghệ chế tạo composit nền kim loại phức tạp hơn rất nhiều so với nền polyme và do vậy giá thành sản phẩm sẽ cao hơn . Chính điều này hạn chế việc lựa chọn và triển khai ứng dụng chúng trong công nghiệp * Nền polyme: Composit nền polyme chiếm khoảng 90 % trong tổng số các loại composit . Nền polyme rất đợc a chuộng do có tỷ trọng thấp, cách điện, nhiệt tốt, dễ gia công. Polyme dùng làm nền có 2 loại:Nhựa nhiệt rắn và nhựa nhiệt dẻo[1]. Các loại nhựa nhiệt dẻo thông dụng : Polyetylen (PE) , Polypropen (PP), Polystylen , Polyamit[3] 5 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 Nhựa nhiệt rắn phổ biến nhất là : Epoxy, polyeste không no, phenolic, polyuretan[3] *Nền gốm và thuỷ tinh: Tổ chức điển hình của gốm là đa pha và đa tinh thể. Hai pha chính tạo nên tổ chức của gốm : Pha thuỷ tinh phân bố xen kẽ giữa các vùng pha tinh thể và gắn kết chúng lại với nhau. Gốm là loại vật liệu có độ bền cao, duy trì đợc độ bền ở nhiệt độ cao (~ 1600 o C ), khả năng chịu oxy hoá cao. Tuy nhiên có độ bền kéo thấp , chịu va đập kém. [1] Thuỷ tinh vô cơ là vật liệu nhận đợc bằng cách làm nguội nhanh một hợp chất vô cơ từ trạng thái nóng chảy ở nhiệt độ cao đến trạng thái rắn không kết tinh. Quá trình này giống nh đối với nhựa nhiệt dẻo nên có thể áp dụng các phơng pháp gia công của nhạ nhiệt dẻo. Thuỷ tinh có độ bền và modun đàn hồi cao (~69GPa), độ dãn nở nhiệt thấp. Nhờ tính chảy tốt nên khi tăng nhiệt độ và áp lực ép thì hàm lợng sợi tăng cờng có thể tăng nhng không làm giảm độ bền vật liệu.[1] *Nền cacbon/graphit: Grafit là vật liệu chịu nhiệt rất tốt, cứng, bền nhiệt(>2000 o C ), điển hình là composit cacbon-cacbon. Vật liệu này đợc sử dụng nhiều trong ngành hàng không, hoá dợc , y tế[1] 2.2. Phân loại theo hình học cốt: *Composit cốt hạt: Có cấu tạo gồm các phân tử cốt dạng hạt đẳng trục phân bố đều trong nền. Các phân tử cốt rất đa dạng : Các loại khoáng tự nhiên , oxyt, cacbit, nitrit. - Composit cốt hạt mịn : thờng có nền là kim loại hoặc hợp kim, cốt có kích thớc nhỏ ( < 0.1 àm) thờng là các vật liệu bền cứng , có tính ổn định nhiệt cao nh cacbit, nitrit. Tơng tác nền cốt xảy ra ở mức vi mô với kích thớc nguyên tử , phân tử. - Composit hạt thô : Nền có thể là polyme , kim loại hoặc gốm. Cốt thờng đợc đa vào để cải thiện độ bền nén , kéo , uốn, độ chống mài mòn ,độ ổn định kích thớc , chịu nhiệt hoặc tạo ra một tính chất mới theo yêu cầu. Tơng tác nền cốt không xảy ra ở mức nguyên tử , phân tử.[1] *Composit cốt sợi ngắn: Độ dài cốt sợi nhỏ hơn 5 cm . Composit cốt sợi ngắn đợc gia công bằng các phơng pháp gia công nhựa thông thờng nh đúc , đùn , đuc phun. Khi đùn 6 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 hoặc đúc phun vào khuôn , sợi phải có khả năng đi qua đợc khe hở trong thân thiết bị. Sợi ngắn thờng đợc dùng tăng cờng cho nhựa nhiệt dẻo. Nhựa nhiệt rắn do có khối lợng phân tử lớn khi đóng rắn sẽ không có lợi nếu dùng sợi ngắn.Tất cả composit cốt sợi ngăn đều thuộc composit kỹ thuật.[4] *Composit cốt sợi có chiều dài trung bình: Độ dài cốt sợi từ 10 đến 100 mm, thờng dùng cho nhựa nhiệt rắn có thêm bột độn với hàm lợng khá lớn. Phơng pháp gia công thờng đợc sử dụng là ph- ơng pháp ớt . Sợi phải đợc thấm ớt hoàn toàn để composit đạt đợc các tính chất cao nhất. Composit này cũng thuộc composit kỹ thuật.[4] *Coposit cốt sợi dài: Sợi này hay còn gọi là sợi liên tục thờng đợc dùng tăng cờng cho nhựa nhiệt rắn, chế tạo composit chất lơng cao. Loại composit này có thể đợc chế tạo với nền là vô cơ , gốm , kim loại.[4] 3. Phân loại theo phạm vi ứng dụng: Theo phạm vi ứng dụng thì composit đợc chia thành 2 nhóm . Hai nhóm này khác nhau chủ yếu ở loại sợi , chiều dài sợi tăng cờng và loại nhựa đợc sử dụng làm nền. Nhóm thứ nhất đợc gọi là composit tiên tiến (advanced composit ), đợc chế tạo từ các loại sợi dài và có độ bền cao. Nhựa nền cũng là các loại nhựa có đặc tính tốt , chịu nhiệt , bền hoá học . Composit chất lợng cao thờng đợc ứng dụng trong ngành hàng không , vũ trụ (nh tên lửa , các bộ phận máy bay), cũng nh các dụng cụ thể thao cao cấp (nh vợt tennis, gây chơi gol), vật liệu y sinh ( sửa chữa, thay thế các bộ phận răng, xơng cơ thể ) . Nhóm thứ hai đợc gọi là composit kỹ thuật ( engineering composit ) gồm các composit cốt sợi ngắn , có tính chất cơ lý thấp hơn. Nhựa nền cũng có tính chất thấp hơn. Các sản phẩm làm từ composit kỹ thuật bao gồm : vỏ tàu , ca nô , otô bồn tắm , bể chứa V- Các vật liệu thành phần của composit Thành phần chính của composit là nền và vật liệu tăng cờng(cốt). Ngoài ra còn có chất đóng rắn , chất độn và một số chất màu (nếu cần).Vật liệu cốt giúp cho composit có khả năng chịu lực cao hợn .Vật liệu nền đóng vai trò liên kết vật liệu cốt với nhau và truyền lực cơ học tới chúng , cũng nh bảo vệ cốt chống chọi với môi trờng xung quanh.[3] 7 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 1. Cốt Trong toàn khối composit xét về mặt sắp xếp thì cốt phân bố không liên tục. Về mặt bản chất cốt có thể rất đa dạng tuỳ thuộc vào tính chất của composit cần chế tạo. Trong thực tế cốt có thể bằng kim loại ( thép không rỉ, vofram, molipden) , bằng chất vô cơ ( bo , cacbon , thuỷ tinh , gốm) và bằng chất hữu cơ ( polyamit thơm, nhựa epoxy). [1] Hình dạng, kích thớc, hàm lợng và sự phân bố cốt là những yếu tố ảnh hởng mạnh đến tính chất của composit . Một số dạng thức phân bố cốt trong không gian : cốt hoá một chiều (tuyến tính ), cốt hoá hai chiều ( mặt), cốt hoá ba chiều ( khối). Về đặc tính của từng loại cốt xem phần 2.2. 2. Nền [1] Trong composit nền đóng vai trò chủ yếu sau đây: - Liên kết toàn bộ các phần tử cốt thành một khối thống nhất . - Tạo khả năng để tiến hành các phơng pháp gia công vật liệu composit thành các chi tiết theo thiết kế. - Che phủ , bảo vệ cốt tránh các h hỏng cơ học và hoá học do tác dụng của môi trờng ngoài. Nền có thể là các vật liệu rất khác nhau . Về cơ bản ngời ta có thể phân loại nền thành 4 nhóm :polyme , kim koại , gốm và hỗn hợp. Đặc tính của từng loại nền xem phần 2.1. 3. Tơng tác giữa nền và cốt Nền và cốt đợc kết hợp thành khối composit thống nhất thông qua liên kết tại vùng ranh giới pha.Về nguyên tắc giữa nền và cốt trong khối composit ở điều kiện làm việc bình thờng không xảy ra hiện tợng khuếch tán hoà tan lẫn nhau.Tuy vậy tuỳ thuộc vào qui trình công nghệ chế tạo ,hệ thống có thể trải qua các trạng thái nhiệt độ , áp suất cao thuận lợi về mặt nhiệt động học cho các tơng tác khác nhau giữa nền và cốt xảy ra.[1] 3.1. Các dạng tơng tác giữa nền và cốt .[1] Theo đặc điểm ngời ta phân loại tơng tác nền cốt thành 3 dạng cơ bản sau: - Nền và cốt không hoà tan lẫn nhau và không tạo thành hợp chất hoá học. VD : Các composit Al-B, SiC-Al - Nền và cốt tơng tác tạo dung dịch rắn với độ hoà tan rất nhỏ và không tạo hợp chất hoá học. 8 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 VD: Các composit :Nb-W, Ni- W - Nền và cốt tơng tác với nhau tạo hợp chất hoá học . VD: Các composit :Al-SiO 2 , Ti-Al 2 O 3 , Ti-SiC Tuỳ thuộc vào dạng tơng tác , giữa nền và cốt sẽ hình thành mối liên kết nhất định . Độ bền của composit chịu ảnh hởng rất mạnh vào độ bền liên kết cốt- nền. 3.2. Các kiểu kiên kết giữa cốt nền .[1] Trong vật liệu composit , tồn tại 6 kiểu liên kết cơ bản sau: *Liên kết cơ học (hình vẽ 1.2a ): Liên kết này thực hiện nhờ khớp nối thuần tuý cơ học giữa nền và cốt thông qua độ mấp mô bề mặt hpặc do lực ma sát. *Liên kết nhờ thấm ớt (hình vẽ 1.2b): Liên kết này thực hiện nhờ năng lợng sức căng bề mặt . Đối với các composit tạo ra kiểu liên kết cơ học , khi tiến hành quy trình chế tạo , nếu pha nền dợc nung chảy và thấm ớt với cốt thì bao giờ cũng xảy ra quá trình khuếch tán hoà tan lẫn nhau giữa chúng dù là rất nhỏ.Sức căng bề mặt trên ranh giới nền- cốt sau khi pha nền đông đặc chính là yếu tố quyết định của kiểu liên kết sau này . *Liên kết phản ứng (hình vẽ 1.2c) Liên kết phản ứng xuất hiện khi trên ranh giới nền- cốt xảy ra tạo phản ứng tạo hợp chất hoá học dạng mfx. Đặc tính của hợp chất mới tạo thành này ảnh hởng quyết định đến độ bền liên kết giữa cốt và nền . *Liên kết phản ứng phân đoạn (hình vẽ1.2d) Đặc điểm của kiên kết này là phản ứng tổng thể xảy ra theo nhiều giai đoạn , trong đó có một giai đoạn không chế tốc độ tạo ra liên kết. *Liên kết oxyt (hình vẽ 1.2e) Liên kết trong composit dạng này thực hiện do tạo ra các sản phẩm phản ứng ở dạng màng oxyt (Mox). *Liên kết hỗn hợp Liên kết này là hỗn hợp của các kiểu liên kết xuất hiện trong composit mà tơng tác giữa nền và cốt phụ thuộc mạnh vào quá trình chế tạo hoặc sử dụng. 9 0 0 0 0 90 0 45 0 -45 0 -45 0 45 0 90 0 0 0 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 VI- Cấu trúcvà tính chất của composit . 1. Cấu trúc vật liệu composit . Xét về mặt cấu trúc , vật liệu composit đợc chia thành một số loại nh sau:composit nhiều lớp , composit ba lớp. 1.1. Composit nhiều lớp . Vật liệu đợc tổ hợp từ các lớp sợi hay vải đồng phơng ; phơng của sợi hoặc vải trong mỗi lớp không nhất thiết phải giống nhau ( hình vẽ 1.3 ) Vật liệu cốt của mỗi lớp vật liệu có bản chất rất khác nhau : có thể là xơ , vải thuỷ tinh , cacbonViệc lựa chọn vật liệu cốt của các lớp vật liệu phụ thuộc vào ngời sử dụng sao cho thoả mãn cao nhất tính chất bền , cứng khi chịu tải trọng . Nếu so sánh các kiểu sắp xếp của vật liệu cốt , ta thấy: -Các lớp đồng phơng cho cơ tính cao theo phơng của sợi. -Các lớp mat(sợi rối) chịu kéo kém, do đó nên bố trí tại vùng chịu nén. -Vật liệu composit lớp vuông dễ bị tách lớp. -Khi tăng cờng theo cả 3 phơng, ta sẽ đợc vật liệu á- đẳng hớng. [3] 10 Hình 1.2: Các kiểu liên kết giữa nền và cốt [...]... bền nớc cấp 5 Kết quả này phù hợp với dự đoán của tài liệu II.4-Nghiên cứu khả năng tạo vật liệu composit của thuỷ tinh II.4.1- Sơ đồ tổng hợp vật liệu: Chất kết dính Thuỷ tinh Vật liệu cốt Nghiền mịn Định lợng Định lợng Trộn ép nguội Định lợng Sấy ép nóng Làm nguội Ca cắt mẫu 1- Vật liệu nền : Đo đạc tính chất Nền đợc dùng để chế tạo vật liệu composit là thuỷ tinh có tác dụng sinh học tốt ,nhng do... làm vật liệu y sinh , mà thờng đợc sử dụng kết hợp với các vật liệu khác để tạo ra các hệ vật liệu composit y sinh.[5] Bản luận án này tập trung nghiên cứu các nội dung chính sau đây: -Nghiên cứu xác định điều kiện công nghệ nấu thuỷ tinh -Nghiên cứu xác định tính chất của thuỷ tinh -Nghiên cứu khả năng liên kết của thuỷ tinh với một số cốt liệu khác nhau Để chế tạo vật liệu composit , các vật liệu. .. nền-cốt [3] Tỷ lệ tơng đối của vật liệu cốt và vật liệu nền là một yếu tố quan trọng bậc nhất, nó quyết định cơ tính của vật liệu composit Tỷ lệ này có thể biểu diễn qua tỷ lệ thể tích hoặc tỷ lệ khối lợng * Tỷ lệ thể tích (Vi): 11 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 Ta khảo sát mộtkhối vật liệu composit (vc) chứa một khối sợi (vs) và khối vật liệu nền (vn) Khi đó tỷ... lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 1.2 Vật liệu composit ba lớp(hình 1.4) [3] Lớp mặt Lớp lõi Vật liệu composit ba lớp gồm có: -Lõi ( vật liệu hoặc kết cấu nhẹ nhng chịu nén tốt) -2 lớp vỏ ( có khả năng chịu nén cao) Việc lựa chọn vật liệu phụ thuộc vào mục đích của ngời sử dụng và điều kiện của ngời làm việc( chế độ nhiệt, môi trờng, giá thành ) Ngời ta hay sử dụng các loại vật liệu sau: +Lõi đặc bằng: gỗ hoặc... sinh học tốt ,nhng do nó có nhợc điểm là độ bền cơ thấp nên ít khi đợc sử dụng độc lập làm vật liệu y sinh mà thờng đợc kết hợp với các vật liệu khác để tạo ra các hệ vật liệu composit y sinh Thuỷ tinh đợc nghiền mịn qua máy nghiền hành tinh , kích thớc hạt quan sát qua máy hiển vi quang học dh= 5-20 à m 2 - Vật liệu tăng cờng ( cốt) 32 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368... lệ thể tích của vật liệu nền sẽ là : Vn = vn Với Vn = 1- Vs, do đó vc = vs + vn vc * Tỷ lệ khối lợng (Mi): Từ khối lợng của composit (mc), khối lợng sợi (ms) và khối lợng vật liệu nền (mn), ngời ta cũng định nghĩa tỷ lệ khối lợng tơng tự nh trên Giữa khối lợng và thể tích có quan hệ: ( trong đó i là khối lợng riêng) mc = vc.c; ms = vs.s; mn = vn.n; Khối lợng tổng cộng của vật liệu composit là: mc... lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 nay composit cốt sợi ngắn (có định hớng hoặc ngẫu nhiên) đã trở thành một trong những vật liệu mới đợc đặc biệt chú ý nghiên cứu chế tạo và ứng dụng VI Các phơng pháp chế tạo vật liệu composit VI.1 Một số phơng pháp chế tạo vật liệu composit vô cơ 1 Nấu chảy kim loại nền sau đó rót vào khuôn chứa cốt Nội dung phơng pháp: -Đa các sợi cốt composit vào khuôn -Nấu chảy kim... lợn sóng, tấm có gân Sơ đồ: Vật liệu cốt (sợi, mat,vải) đợc tẩm thấm bằng vật liệu nền tạo hình (cán) gia nhiệt (nhiệt độ tuỳ thuộc từng loại vật liệu làm nền) làm nguội cắt 4 Kéo định hình Phơng pháp này đợc sử dụng để chế tạo các tấm dạng phẳng hoặc cong, tiết diện không thay đổi và có độ bền cao Vật liệu cốt đợc đi qua bể chứa nhựa và đợc tẩm thấm ở đấy Sau đó vật liệu cốt đi qua khuôn chuốt... khuôn đúc Vật liệu cốt và nhựa đợc đặt vào khuôn đúc đã có lớp lót và phụ gia giúp cho việc dỡ khuôn dễ dàng Đóng khuôn trên và khuôn dới rồi ép 2.3 Đúc có nhiệt độ Vật liệu cốt( sợi rối, sợi ngắn hoặc dài, vải ) đợc đặt vào khuôn nóng Ngời ta cũng có thể ép nguội sau đó ép nóng dới tải trọng và ở nhiệt độ xác định Giải pháp này cho phép sử dụng một tỷ lệ khối lợng vật liệu cốt khá cao, do đó vật liệu tạo... nhiệt và cũng thuận lợi cho quá trình chế tạo vật liệu composit sau này Khi nghiên cứu cơ sở lý thuyết và tham khảo tài liệu ta chọn hệ thuỷ tinh nghiên cứu có thành phần hoá học nh sau: Các oxyt thành phần SiO2 P2O5 CaO Na2O % khối lợng 45,0 6,0 24,5 24,5 3 Nguyên liệu và tính toán phối liệu nấu thuỷ tinh * Việc lựa chọn nguyên liệu để nấu thuỷ tinh là rất quan trọng; nó có ảnh hởng đến khả năng tạo . của composit . 1. Cấu trúc vật liệu composit . Xét về mặt cấu trúc , vật liệu composit đợc chia thành một số loại nh sau :composit nhiều lớp , composit ba lớp. 1.1. Composit nhiều lớp . Vật liệu. 0918.775.368 Vật liệu composit (composit ) là vật liệu tổ hợp từ hai (hoặc nhiều) vật liệu có bản chất khác nhau . Vật liệu tạo thành có đặc tính trội hơn đặc tính của từng vật liệu thành phần. vật liệu composit của thuỷ tinh 39 III.4.1- Sơ đồ tổng hợp vật liệu composit 39 II.4.2 Nghiên cứu khả năng tạo vật liệu composit của thuỷ tinh và sợi Cr-Ni.43 II.4.3 Nghiên cứu khả năng tạo vật