Cần phân biệt rõ ràng hai khái niệm: vùng trung gian và bềmặt tiếp xúc
Bề mặt tiếp xúc là một kết cấu hai chiều, tức là diện tích chỉ có đường biên giới chung giữa các cấu tử, trong khi đó, vùng trung gian là một pha có cấu trúc không gian ba chiều và có thuộc tính riêng của nó. Rõ ràng là, thuộc tính của vùng trung gian có một vai trò rất quan trọng trong việc xác định các tính chất cơ bản của compozit. Thí dụ, vùng trung gian chính là nơi mà ứng suất cơ học lan truyền giữa nền và cốt. Vùng trung gian cũng chính là ngư ỡng có tác dụng đối với tính ổn định về thời gian của compozit. Phải thừa nhận là, luôn tồn tại vùng trung gian trong compozit mặc dù nó chỉcó chiều dày cỡ kích thước nguyên tử.
Cơ tính của vật liệu compozit phụthuộc vào những đặctính sau đây:
+ Cơ tính của vật liệu thành phần. Các vật liệu thành phần có cơ tính tốt thì vật liệu compozit cũng có cơ tính tốt và tốt hơn tính chất của từng vật liệu thành phần.
+ Luật phân bốhình học của vật liệu cốt. Khi vật liệu cốt phân bố không đồng đều, vật liệu compozit bịphá hủy trước hếtở những nơi có ít vật liệu cốt. Với compozit cốt sợi, phương của sợ quyết định tính dị hướng của vật liệu, có thể điều chỉnh được tính dị hướng này theo ý muốn để chế tạo được vật liệu cũng như phương án công nghệ phù hợp với yêu cầu.
+ Tác dụng tương hỗ giữa các vật liệu thành phần. Vật liệu cốt và nền phải liên kết chặt chẽ với nhau mới có khả năng tăng cường và bổ sung tính chất cho nhau. Thí dụ liên kết giữa cốt thép và ximăng trong bêtông.
a. Phân loại theo hình dạng
Compozit sợi, sợi là những phần tử có chiều dài trên 100μm có tỷ lệ chiều dài/ đường kính lớn hơn 10. Sợi có thể ở dạng liên tục, sợi dài hoặc sợi gián đoạn như sợi ngắn, sợi vụn,... Có thể điều chỉnh sựphân bố và phương của sợi để vật liệu có tính dị hướng theo ý muốn.
Compozit vảybao gồm những vảy nhỏcó hoặc không có nền.
Compozit hạt hạt khác sợi ở chỗ là nó không có kích thước ưu tiên. Loại vật liệu này thường có tính chất chịu nhiệt, chịu mài mòn tốt.
Compozit điền đầy vật liệu tăng cường có cấu trúc xốp hoặc cấu trúc sợi không gian ba chiều là vật liệu dạng liên tục và được coi là vật liệu cơ bản, vật liệu thứ hai cho thêm vào qua một cách thức gọi là thấm hơi bằng hóa học.
Compozit phiến bao gồm những lớp riêng biệt. Những lớp này có thể là những vật liệu khác nhau hoặc cùng một loại vật liệu có tính định hướng khác nhau.
Hình 6.2. Các loại compozit
a. Compozit hạt; b. Compozit sợi; c. Compozit phiến; d. Compozit vảy; e. Compozit đổ đầy.
b. Phân loại theo bản chất vật liệu thành phần
Compozit nền hữu cơ, nền là nhựa hữu cơ, cốt thường là sợi hữu cơ hoặc sợi khoáng, sợi kim loại.
Compozit nền kim loại, nền là các kim loại như titan, nhôm, đồng; cốt thường là sợi kim loại hoặc sợi khoáng như: Bo, C, SiC...
Compozit nền gốm, nền là các loại vật liệu gốm, cốt có thể là sợi hoặc hạt kim loại hoặc cũng có thểlà hạt gốm.
6.2. Compozit hạt
Cấu tạo gồm các phân tửcốt dạng hạt đẳng trục phân bố đều trong nền. Các phân tửcốt là các pha cứng và bền hơn nền: oxyt, nitrit, cacbit... Cũng có thể hạt cốt là các pha mềm có độbền cắt nhỏ như graphit, mica,... Đó là các compozit chống ma sát.
loại: compozit hạt thô và compozit hạt mịn.
Compozit hạt thô rất đa dạng và được sử dụng phổ biến trong các lĩnh vực công nghiệp.
Compozit hạt mịn thường là các vật liệu bền nóng và ổn định nóng. Do vậy nó được dùng đểthay thế các vật liệu truyền thống nhằm nâng cao hiệu suất hoặc kéo dài tuổi thọthiết bị, công trình trong cácđiều kiện sửdụng tương đương.
Compozit hạt thô nền polyme: hạt cốt là thạch anh, thủy tinh, oxyt nhôm... Được sửdụng phổbiến trong đời sống nhưcửa, tường ngăn, trần nhà...
Composit hạt thô nền kim loại, hạt cốt là các phần tử cứng như WC, TiC, TaC nền là Co dùng làm dụng cụ cắt gọt, khuôn kéo, khuôn dập... Ngoài ra còn có các hợp kim giả: W-Cu, W-Ag, Mo-Cu, Mo-Ag... sửdụng trong kỹthuật điện.
Compozit hạt thô nền gốm điển hình là bê tông. Cốt là tập hợp các hạt rắn như đá, sỏi... liên kết bởi nền là xi măng. Bê tông atphan (nền là xi măng atphan) dùng rải đường, làm cầu, cống... Bê tông với nền là xi măng pooc lăng sử dụng rộng rãi trong xây dựng nhà cửa, các công trình...
Compozit hạt mịn, các phân tửcốt có kích thước rất nhỏ, cứng và ổn định nhiệt cao, phân bốtrên nền kim loại hay hợp kim, được sửdụng trong lĩnh vực nhiệt độcao.
6.3. Compozit cốt sợi
Đây là loại vật liệu kết cấu quan trọng nhất, hiện đang nghiên cứu và sử dụng phổbiến. Cấu tạo của nó gồm cốt dạng sợi phân bốtrong nền theo quy luật đã thiết kế.
a) b)
c)