Vật liệu Composite là vật liệu được chế tạo từ hai hay nhiều thành phần khác nhau. Mỗi thành phần cơ – lý – hoá…riêng biệt, khi tổng hợp chúng lại, sẽ là một loại vật liệu mới, khác so với vật liệu ban đầu. Vật liệu mới đó là vật liệu Composite.
LỜI NÓI ĐẦU Vật liệu Composite vật liệu chế tạo từ hai hay nhiều thành phần khác Mỗi thành phần – lý – hoá…riêng biệt, tổng hợp chúng lại, loại vật liệu mới, khác so với vật liệu ban đầu Vật liệu vật liệu Composite Mặc dù composite người sáng tạo sử dụng từ lâu ngành khoa học vật liệu composite lại non trẻ Ngành công nghệ composite hình thành gắn với suất chúng công nghệ tên lửa mỹ từ năm 50 kỷ XX Kể rừ nay, khoa học công nghệ composite phát triển vượt bậc, ngày nay, compo site có mặt hầu hết lĩnh vực kinh tế quốc dân Đặc biệt ngành hàng không vũ trụ, việc cải tạo, thiết kế chế tạo vật thể bay Trong chúng em tìm hiểu xây dưng sở có tài liệu liên quan mảng tư liệu sợi cacbon vật liệu composite Đây yếu tố quan trọng việc ứng dụng tạo vật liệu tương lai Nhằm mục đích thay vật liệu truyền thống, phục vụ cho công nghệ cao Trong làm khơng tránh khỏi thiếu sót mong đánh giá nhận xét quý thầy cô bạn đọc, để làm chúng em ngày hoàn thiện Trang - - Chương KHÁI NIỆM VẬT LIỆU COMPOSITE 1.1 Khái niệm Vật liệu composite hay gọi vật liệu tổ hợp loại vật liệu đa pha, mà thành phần khơng tan vào ó có tính chất kết hợp pha Thơng thường có hai pha cốt • Pha nền: pha liên tục • Pha cốt: pha gián đoạn Ưu điểm chủ yếu vật liệu composite nhẹ - - bền – không gỉ - chịu hoá chất - chịu thời tiết… đời vật liệu composite cách mạng vật liệu nhằm thay vật liệu truyền thống mục đích thích hợp cơng nghiệp đời sống Vật liệu composite khắc phục nhược điểm vật truyền thống Nên ưu điểm phát huy cách có hiệu quả, thoả mãn yêu cầu sử dụng như: vật dụng gia đình, trang trí nội thất, ngoại thất, tượng đài cầu trượt, bể bơi, nhà cửa, lợp, vách ngăn, ống dẫn bồn chứa, vỏ ôtô, tàu thuỷ, xe lửa, máy bay, cấu kiện điện tử cấu kiện cho ngành hàng không vũ trụ… 1.2 Phân loại Composite có nhiều loại, tạo tuỳ theo chất liệu thành phần mục đích sử dụng Có cách phân loại: • Phân loại theo - Polymer - Kim loại - Vơ • Phân loại theo cốt Trang - - • - Hạt - Sợi Phân loại theo cấu trúc - Lớp - Sanwich - Tổ ong Vật liệu composite phân loại dựa đặc trưng cốt thành phần vật liêu Composite cấu tạo từ loại sợi mang tên loại sợi Ví dụ: composite cacbon (sợi cacbon), composite thuỷ tinh (sợi thuỷ tinh), 1.3 Đặc điểm vật liệu composite Bao gồm có đặc điểm chính: • Composite vật liệu đa pha mà pha có thành phần cấu hố học khác Các pha khơng tan lẫn phân cách bề mặt phân chia pha Phổ biến pha pha cốt • Trong vật liệu composite có tỷ lệ kích thước, hình dạng phân bố tuân theo quy định thiết kế nhằm đạt tính chấ sử dụng mong muốn Hay nói tính chất composite xác định trước • Trong vật liệu composite tính chất pha thành phần kết hợp với để tạo nên tính chất chung vật liệu Tuy nhiên lựa chon tính chất tốt đuợc phát huy thêm Ví dụ: Vật liệu composite polymer với ưu điểm sau: - Nhẹ cứng, chịu va đập, uốn kéo tốt… Trang - - - Chịu hố chất, khơng gỉ sét, chống ăn mịn Thích hợp sử dụng đường biển (tàu thuyền, bể chứa hố chất, hố gas cơng cộng, ống nước thải …) - Chịu thời tiết, khí hậu khả chống lão hoá tốt, chịu tia tử ngoại mặt trời - Cách điện cách nhiệt tốt ( vỏ bọc dây điện, áo lính cứu hoả ) - Có khả hấp thụ sóng rada - Dể bảo quản, bảo trì, sữa chửa chi phí khơng cao Trang - - Chương SỢI CACBON VÀ SỢI CACBON TRONG COMPOSITE 2.1 Giới thiệu sợi cacbon Từ vài thập niên gần loại sợi mới, có cường độ chịu kéo, mơđun đàn hồi cao phát triển, sợi cacbon Chính xác sợi graphit hay sợi cacbon nhiều graphit hố Sự phát triển trước hết để phục vụ ngành vũ trụ Ngoài ngày sợi cacbon sử dụng rộng rãi để chế tạo vật liệu composite ứng dụng nhiều lĩnh vực kinh tế quốc dân Với ưu điểm nhẹ ( khối lượng riêng 2g/cm3), chịu nhiệt độ vài ngàn độ môi trường trơ, hệ số ma sát giản nở nhiệt thấp, bền vững với nhiều điều kiện khí hậu phản ứng hố học, có tính chất điện vật lí đa dạng ( từ bán dẫn đến dẫn) đặc biệt có độ cứng cao Mấu chốt sợi cacbon có độ bền có mơđun đàn hối cao so với vật liệu khác ( hình 1) Với độ bền từ 2000-4000 Mpa, môđun đàn hồi 200-700Gpa, composite cốt sợi cacbon cạnh tranh vượt trội, cứng sắt thép Có thể nói việc phát sởi cacbon đưa chúng vào sử dụng thành phần composite, làm nên cách mạng vật liệu Đến nay, sợi cacbon chế tạo chủ yếu từ nguồn nguyên liệu chính: Polyacrilonitril (PAN), từ Pec dầu mỏ, than đá từ hidratxenlulose Trang - - Môdun đàn hồi riêng 10 Polymer sợi Cacbon Polymer sợi thuỷ tinh Gỗ Nhơm Thép Hình So sánh định tính vài vật liệu Composite Nếu xếp tinh thể graphit cách hồn hảo sợi cacbon lí thuyết đạt mơđun đàn hồi E cường độ chịu kéo R cao E= 1.200.000 MPa, R= 10.000 MPa, Tỷ trọng γ =2 Nhưng thực tế khó đạt cấu trúc tinh thể graphit lý lý thuyết Tuy nhiên theo cơng nghệ nay, có mơdun đàn hồi cường độ chịu kéo thấp lý thuyết cao: e= 650000MPa; R