L ỜI NÓI ĐẦU
3.1.1.3 Phân loại vật liệu Composite
a. Phân loại theo hình dạng
Theo hình dạng của vật liệu thành phần, vật liệu Composite được phân chia thành hai họ lớn: vật liệu Composite cốt sợi và vật liệu Composite cốt hạt (hay bột).
Vật liệu Composite cốt sợi
Khi vật liệu cốt là các sợi, ta gọi đó là Composite cốt sợi. Sợi được sử dụng có thể dưới dạng liên tục có thể dưới dạng gián đoạn: sợi ngắn, vụn v.v…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 vật liệu có cơ - lý tính khác nhau, khi chú ý tới:
Bản chất của vật liệu thành phần. Tỷ lệ của các vật liệu tham gia. Phương của sợi
Vật liệu Composite cốt sợi có vai trò rất quan trọng trong công nghiệp, vì vậy việc nghiên cứu kỹ lưỡng về ứng sử cơ học của loại vật liệu này là rất cần thiết.
Vật liệu Composite cốt hạt
Khi vật liệu cốt có dạng hạt, ta gọi đó là Composite cốt hạt. Hạt khác sợi ở chỗ, nó không có kích thước ưu tiên.
Hạt thường được dùng để cải thiện một số cơ tính của vật liệu hoặc của vật liệu nền, chẳng hạn tăng độ cứng, tăng khả năng chịu nhiệt, chịu mòn, giảm độ co ngót v.v…Trong nhiều trường hợp, hạt được sử dụng với mục đích làm giảm giá thành sản phẩm mà vẫn không làm thay đổi cơ tính của vật liệu.
Việc lựa chọn phương án kết hợp hạt – nền (nhựa) phụ thuộc vào cơ lý tính mà ta muốn có. Chẳng hạn, người ta thêm chì vào trong hợp kim đồng để loại bớt khó khăn khi gia công. Chất gốm kim (xécme) cũng là một ví dụ về Composite kim loại – gốm hạt, hay được sử dụng chế tạo các chi tiết, kết cấu chịu nhiệt độ cao.
b. Phân loại theo bản chất vật liệu thành phần
Tùy thuộc vào bản chất của vật liệu nền, vật liệu Composite được chia làm ba nhóm:
Composite nền hữu cơ ( nhựa, hạt) cùng với vật liệu cốt dạng: Sợi hữu cơ: polyamit, kevlar v.v.
Sợi khoáng: thủy tinh, cacbon v.v… Sợi kim loại : bo, nhôm v.v…
Composite nền kim loại (hợp kim titan, hợp kim nhôm…) với vật liệu cốt dạng:
Sợi kim loại: bo
Sợi khoáng: cacbon, SiC
Sợi kim loại: Bo
Hạt kim loại: chất gốm kim Hạt gốm: cacbua, nito v.v…
Vật liệu Composite nền hữu cơ chỉ chịu được nhiệt độ từ 2000C đến 3000C, trong khi đó Composite nền kim loại hay nền gốm có thể chịu được nhiệt độ từ 6000C ( nền kim loại) hoặc trên 10000C ( nền gốm).
c. Theo cấu trúc vật liệu cốt
Loại cốt hạt và loại cốt sợi khác nhau ở kích thước hình học của cốt: Cốt sợi có tỷ lệ chiều dài trên đường kính khá lớn, cốt hạt là các phần tử đẳng trục.
Compozite cấu trúc là khái niệm để chỉ các bán thành phẩm dạng tấm, lớp, dạng tổ ong.
Cốt hạt Cốt sợi Compozite cấu trúc
Hạt mịn Liên tục Tổ ong Gián đoạn Tấm ba lớp Có hướng Lớp Ngẫu nhiên Hạt thô Composite
Bảng 3 – 1 Một số vật liệu Composite Vật liệu thành phần Lĩnh vực ứng dụng 1. Composite nền hữu cơ Giấy, carton Tấm hạt Tấm sợi Vải bạt Vật liệu chống thấm Lốp Tấm nhiều lớp Chất dẻo tăng cường
Nhựa/hạt/sợi xelulo Nhựa/mạt cưa Nhựa/sợi gỗ Nhựa mềm/vải
Elastome/bitum/vải dệt Cao su/vải/sắt, thép Nhựa/hạt/sợi thủy tinh,cacbon.. Nhựa/vibi Nghành in/bao bì Ngành mộc Nhà cửa Thể thao, nhà cửa Mái che Ngành oto Các ngành công nghiệp khác nhau 2. Composite nền khoáng chất Bê tông Composite cacbon– cacbon Composite gốm
Cacbon/ sợi cacbon Gốm sợi gốm
Máy bay, vũ trụ, thể thao, y học
Chi tiết máy chịu nhiệt độ cao 3. Composite nền kim
loại
Nhôm/sợi bo Nhôm/sợi cácbon
Vũ trụ 4. Composite ba lớp
Vỏ Lõi
Kim loại tấm nhiều lớp
Nhiều lĩnh vực