عنوان تحقیق: كامپوزيت هاي زمينه فلزي تقويت شده با آلياژهاي حافظه شكلي

فرمت فایل: word

تعداد صفحات: 65

توضیحات

کامپوزیت ها [1]

بسیاری از فن آوریهای نوین به موادی نیاز دارند که ترکیب غیر معمولیاز خواص را با آلیاژهای فلزی ، سرامیکی و پلیمرهای معمولی حاصل نمی آید بدست می دهد . به عنوان نمونه مواد مورد نیاز درسفینه های فضائی ، زیر دریائی ها و کاربردهایحمل و نقل از این قبیل است که باید در عین چگالی کم ، استحکام سفتی و مقاومت بهسایش و ضربه نیز وجود داشته باشد .از اينرو نياز به مواد

جديدي به نام كامپوزيت ميباشد. کامپوزیت عبارت است از هر ماده چند فازی که سهم برای بدست آوردن مواد با استحکام و به ویژه استحکام به وزن بالا، می توان رشته هایی با مدول کشسانی و استحکام بالا را در یک زمینه فلزی یا پلیمری قرار داد. در کامپوزیت ها که مواد مرکب هم نامیده می شوند، دو یا چند ماده در مقیاس ماکروسکوپی با هم ترکیب شده و خواص مورد نظر را ایجاد می کنند. اگر چه می توان با ترکیب کردن بعضی مواد در مقیاس میکروسکوپی هم به خواص مورد نظر دست یافت، که به بحث آلیاژها مربوط می گردد.درواقعکامپوزیتها موادی چند جزئی هستند که خواص آنها در مجموع از هرکدام از اجزاء بهتر است.ضمن آنکه اجزای مختلف، کارایی یکدیگر را بهبود می‌بخشند. کاپوزینت یک ماده چند فازی است که بصورت مصنوعی ساخته می شود فازهاباید از لحاظ شیمیائی متفاوت باشد و با فصل مشترکهایی مچزا شوند. مطابق این تعریف ،اغلب آلیاژهای فلزی و بسیاری از سرامیکها کامپوزیت نیستند زیرا فارهای چند گانهآنها درنتیجه یک پدیده طبیعی تشکیل شده است .بسیاری از کامپوزیت هاتنها از دو فازتشکیل شده اند:

فاز زمینه که پیوسته است وفاز دیگر که غالبافاز پراکنده است تقويت كننده گفته ميشود . خواص کامپوزیت به خواص فازهای تشکیلدهنده آن ، مقادیر آنها و هندسه فاز پراکنده شده وا بسته است . منظور از هندسه فازپراکنده شده ، شکل و اندازه ذرات ، نحوه توزیع و جهت آنهاست .

1-1-ساختمان کامپوزیت ها:

کامپوزیت ها از سه قسمت اصلی تشکیل شده اند: 1)الیاف یا تارها. 2)پرکننده یا ماتریس. 3)چسب. معمولاً ماتریس دارای سختی و استحکام کمتری نسبت به ا لیاف می باشند، ولی اختلاط الیاف و ماتریس باعث تشکیل محصولی می شود که دانسیته کمی داشته ودر عین حال از استحکام فشاری و کششی بالایی برخوردار می باشد. مانند مواد اپوکسی مثل نارمکو((Narmco2387 که دارای دانسیته / lb044/0، استحكام فشاری / lb23000 و استحكام کششی / lb4200 است.

1-1-1-رشتهها:
هر چه قطررشته کوچکتر باشد ، رشته مستحکم ترازماده زمینه خواهد بود.موادی که بعنوان رشته های تقویت کننده بکارمیرود استحکامکششی بالایی دارند.براساس قطر و مشخصه رشته ها به 3 دسته تقسیم می شوند:ویسکرها،رشته ها وسیم ها.ویسکرها تک بلورهای بسیارنازکی هستند که نسبت طول به قطرآنهافوق العاده زیاداست.آنها مستحکم ترین موادی هستندکه شناخته شده اند. موادویسکری شامل گرافیت ، کاربید سیلیسیم، نیترید سیلیسیم و اکسید آلومینیم است.

1-1-2-فاز زمینه:
فاززمینه کامپوزیت های رشته ای میتواند فلز ،پلیمر یا سرامیک باشد. معمولا ازفلزات یا پلیمرها به عنوان ماده زمینه استفاده میشود،زیراانعطاف پذیری مطلوبی دارند.درکامپوزیت های زمینه سرامیکی جز تقویتکننده برای بهبود چقرمگی شکست استفاده می شود . در انتخاب ترکیب زمینه–رشته ، مهمترین عامل استحکامپیوند است .

1-2- انواع کامپوزیت ها:

کامپوزیت ها را مي توان بر اساس شكل تقويت كننده،نوع تقويت كننده وفاز زمينه دسته بندي كرد.دسته بندي بر اساس شكل تقويت كننده شامل سه دسته است: 1)کامپوزیت با الياف تصادفی. 2) کامپوزیت لايه ای. 3) کامپوزیت ذره ای.وبر اساس فاز زمينه به سه دسته عمده تقسيم ميشود:1)زمينه پليمري،2)زمينه فلزي،3)زمينه سراميكي،

درابتدا درمورد شكل الياف توضيح داده ميشود:

1-2-1- کامپوزیت با الياف تصادفی:

از لحاظ تکنولوژیکی ، مهمترین کامپوزیتها آنهايي هستندکه فازپراکنده شده در آنهابه شکل رشته است.کامپوزیتهای رشته ایی تقویت شدهاستحکام ویا سفتی بالائی دارند. خواص مکانیکی این کامپوزیت ها به خواص رشته و میزان نیروی منتقل شده بهرشته از سوی فاز زمینه بستگی دارد .بنابراین طول بحراني رشته در استحكام كامپوزيت نقش دارد.این مواد دارای استحکام و سختی بالاتری نسبت به سایراشکال کامپوزیت ها هستند، که ازکاهش نقایص کریستالی و جهت یافتگی کریستال ها در جهت طول آنها ناشی میشود. این حالت ساده ترین شکل مواد کامپوزیت است که در آن تعیین دقیق خواص ممکن نمی باشد.

1-2-2- کامپوزیت لايه ای:

در این مواد که حداقل شامل دو ماده مختلف می باشند، لایه ها طوری روی هم قرار داده می شوند که استحکام لازم را درجهت مورد نظرایجاد کنند. مانند مواد ساخته شده از دو لایه فلز با ضریب انبساط حرارتی مختلف، فلزات روکش دار، لایه های شیشه- پلاستیک که در آنها شیشه سختی لازم را برای پلاستیک و پلاستیک انعطاف پذیری لازم را برای شیشه تأمین می کند.

1-2-2-1- انواع کامپوزیت های لایه ای:

1)تک لایه : در این کامپوزیت ها، در یک صفحه الیاف در یک جهت قرار داشته و می توان آنها را در جهت دیگر تقویت کرد. الیاف معمولاً بدلیل داشتن سختی و مدول الاستیسیته بالا در جهت اعمال بار قرار داده می شود و ماتریس باعث توزیع مناسب بار می شود.

2)چند لایه: در این کامپوزیت ها نیروهای اعمالی به یک صفحه، می توانند در جهات مختلف وارد شود و لایه ها را با زوایای مختلف برای دستیابی به سختی مناسب در کنار یکدیگر قرار می دهند.

3)صفحات مختلط(هیبرید): در این کامپوزیت ها علاوه بر داشتن لایه ها با جهات مختلف، جنس لایه ها هم متفاوت است. در اینجا استفاده از مواد مناسب، به عملکرد سازه های مختلف در مقابل

نیروهای مکانیکی و عوامل محیطی بستگی دارد.

1-2-3- کامپوزیت ذره ای:

این مواد شامل یک ماتریس و یک ماده دیگری که در آن به شکل ذرات کوچک توزیع شده اند،

می با شند. فازپراکنده شده در کامپوزیت های تقویت شده با ذرات هم محور و همسواست