Cursul Nr.7 a Se Studia...

8/12/2019 Cursul Nr.7 a Se Studia...

1/63

Curs Nr. 7Materiale compozite

7.1. Introducere

Sfritul secolului XX este considerat de ctre numeroi specialiti ca fiindepoca materialelor compozite. Aceste materiale cu proprieti programabile superioarematerialelor tradiionale au ptruns n domeniile tehnicii de vrf, cum ar fi tehnologiiaerospaiale, microelectronica, tehnica nuclear, tehnica de construcie medical aimplanturilor, dar i n industria de automobile, de nave, industria chimic, a mobilei, nconstrucii, n industria materialelor sportive.

Materialele compozitesunt realizate din doi sau mai muli componeni careformeaz faze distincte, fiecare component pstrndu!i caracteristicile individuale ia cror combinare conduce la obinerea unor efecte sinergetice, care se concretizeazprin performane ridicate, ceea ce permite lrgirea domeniului de utilizare a acestora."aterialele compozite pot include toate tipurile de materiale constituite din dou saumai multe componente.

"aterialele compozite sunt alctuite, n general, din materialul de rigidizare saumaterialul de umplutur i din matricea de legtur compatibil.

Materialul de rigidizare #de armare sau de ranforsare$ prezint rezistenmecanic mare i modul nalt, reprezint componenta principal de preluare a sarcinii.

Materialul de umplutur reduce costul de producie, dar poate s conduc ila mbuntirea unor caracteristici electrice, mecanice, termice etc.

Matricea constituie componenta de legtur, care servete i ca mediu detransfer de sarcin ntre fibre.

%n calitate de material de ramforsare,se folosesc

& fire sau fibre continue, discontinue i wis!ers" din materiale polimerice#fibre aramidice ' poliamide aromatice, poliamidice ' (hevler etc.$, metalice #din oeluriino)idabile, titan, aluminiu, *olfram, molibden etc.$, fibre de sticl, fibre carbon, altetipuri de fibre bor, carbur de siliciu, azbest, bazalt sau fibre ceramice+

& pulberi i particule cu forme diferite #microsfere, fulgi, cilindrice sauneregulate$ i de dimensiuni diferite #de la pulbere de ordinul micronilor, la particule deciva milimetri$, de natur anorganic #o)id de aluminiu, o)id de zirconiu, carbur desiliciu sau de titan, nitruri de siliciu sau de aluminiu etc.$ sau organic.


2/63

entru realizarea materialelor compozite performante, se folosesc fibre curezistene specifice mari #rezisten - greutate specific$ i module specifice nalte#modul de elasticitate - greutate specific$ cum sunt fibrele de bor, fibrele de sticl, n

special sticla , S sau /, fibrele de carbon #cu rezisten nalt, cu modul nalt sau cu

modul ultranalt$ i fibrele aramidice de tip !e#lar.

0ibrele de sticl au cea mai mare utilizare n tehnologiile de obinere amaterialelor compozite. Acest lucru este dat i de faptul c sunt printre primele tipuride fibre dar i pentru faptul c prezint un raport pre-calitate foarte avanta1os.

2ercetrile actuale continu s pun n valoare calitile acestor fibre n diversemoduri de prezentare.

entru elementele structurale utilizate n condiii de solicitri mecanice itermice nalte se folosesc fibre carbon i fibre ceramice, precum i Si2, Al 345, Si43

etc.

%n funcie de natura matricei, materialele compozite se clasific n urmtoarelecategorii

- materiale compozite cu matrice polimer MCP;- materiale compozite cu matrice metalic MCM;- materiale compozite cu matrice ceramic MCC.

/ealizarea de materiale compozite s!a impus pe baza a numeroaseconsiderente tehnice i economice, ntre care amintim

- necesitatea realizrii unor materiale cu proprieti deosebite, imposibil

de atins cu materialele tradiionale+- necesitatea creterii siguranei i a fiabilitii n e)ploatare a diferitelor

construcii i instalaii+- necesitatea reducerii consumurilor de materiale deficitare, scumpe sau

preioase+- posibilitatea reducerii consumurilor de manoper i a reducerii

duratelor tehnologice de fabricaie.

2ompetitivitatea economico!industrial a viitorului umanitii impune obinereade bunuri i produse noi, cu parametri tehnici superiori, la care caracteristicile deosebitde comple)e geometrico!funcionale se combin cu e)ploatarea complet a

proprietilor materialelor. Acest scop urmrit n prezent, se atinge utiliznd materialenoi prelucrabile i tehnologii noi sau modernizate, adaptate pentru noile materiale.

6ezvoltarea constant i continu a tehnologiilor pentru materiale noi#compozite, ceramice, minerale i sinterizate$ constituie tematica cercetrilor intense ia descoperirilor tehnice din ultimii ani i a preocuprilor oamenilor de tiin n viitor,pe plan naional i internaional.

2


3/63

%n acest conte)t tehnologic internaional se nscriu i materialele noi, denumitegeneric materiale compozite, minerale, ceramice i sinterizate pe care specialitiile numesc 7materiale din generaia a doua8, care au de1a o larg utilizare n construciade maini!unelte i utila1 tehnologic, n industria aerospaial, n industria de transport

naval, n industria de material rulant, n industria electronic i electrotehnic, nindustria de maini energetice etc., ca urmare a caracteristicilor tehnice superioare aleacestora.

e msur ce s!au elaborat i asimilat aceste noi materiale, avansate dinpunctul de vedere al caracteristicilor tehnice, fa de materialele metalice i nemetaliceclasice, au aprut i probleme noi privind domeniul proiectrii i tehnologiilor deprelucrare primar, intermediar i final ale diferitelor piese sau produse, care s leasigure acestora precizia dimensional, de form geometric i de calitate asuprafeelor impuse de rolul funcional, gradul de solicitare i condiiile de lucru.

%n cadrul acestui curs, se va ncerca abordarea, ntr!un mod sintetic i accesibil,clasificarea i caracteristicile materialelor compozite, tehnologiile de elaborare amaterialelor compozite i de prelucrare a acestora, precum i domeniile de utilizare,avnd n vedere rezultatele spectaculoase ale cercetrilor teoretice i de laborator,studiile i cercetrile efectuate, pn n prezent, asupra interfeei materialelorcompozite.

Astfel, datele referitoare la proprietile chimice i fizico!mecanice alematerialelor compozite, precum i la regimurile de prelucrare, inclusiv preciziadimensional, de form geometric i rugozitatea suprafeelor, constituie elemente

preioase oferite corpului de specialiti pentru proiectarea i elaborarea tehnologiilorde prelucrare primar, convenional sau neconvenional, a produselor din materialecompozite.

2ursul de fa se ncadreaz n preocuprile generale n domeniul materialelorcompozite. 9n aspect esenial l reprezint mbuntirea calitii materialuluicompozit.

)ist totui domenii mai puin abordate, cum ar fi

- modul de realizarea al interfazei+

- influena acesteia asupra proprietilor finale ale materialului compozit.

Acest curs abordeaz aceast problematic, att sub aspect teoretic, ct ie)perimental.

3


4/63

7.$. Materiale de tip compozit.

7.$.1. No%iuni generale.

7.$.1.1. Componentele materialelor de tip compozit.

"aterialele compozite fac parte din categoria materialelor compuse speciale. %ncadrul generaiei de materiale noi care nlocuiesc metalele, avnd n vederecaracteristicile i perspectivele lor de viitor, o atenie deosebit se cuvine a fi acordatcompozitelor, denumite, pn nu demult, materiale plastice consolidate.

"aterialele compozite sunt primele materiale a cror dispunere structuralintern o concepe omul, nu numai n nlnuirea lor molecular, ci conferindu!lerezistene favorabile n direcii prefereniale.

2a o definiie general, materialele compozite sunt sisteme de dou sau maimulte componente, ale cror proprieti se completeaz reciproc, rezultnd unmaterial cu proprieti superioare celor specifice fiecrui component n parte. Astfel,aceste componente vor coopera, deficienele unora fiind suplinite de calitile altora,

conferind ansamblului, proprieti pe care nici un component nu le poate avea singur.

:ermenul de material compozit se refer la un material care n principiu diferde materialele care sunt omogene la scar macroscopic.

%n mod obinuit unii autori consider drept materiale compozite, aran1amente defibre continue sau discontinue, realizate dintr!un material e)istent, ranfortul, care estecufundat ntr!o matrice a crei rezisten mecanic este mult mai sczut.

6in punct de vedere tehnic, noiunea de materiale compozite se refer lamaterialele care posed urmtoarele proprieti

- sunt create artificial, prin combinarea diferitelor componente #sunt e)clusecompozitele naturale sau cele aprute fr intenia de a crea un compozit, cumar fi lemnul, fonta cenuie etc.$+

- reprezint o combinare a cel puin dou materiale deosebite din punct devedere chimic, cu proprietati anizotrope ntre care e)ist o suprafa deseparaie distinct, interfa%+

- prezint proprieti pe care nici un component luat separat, nu le poate avea.

4


5/63

9nii autori consider o zon numit interfaz, responsabil de eventualeledeteriorri ale sistemului compozit.

"odificrile induse sunt rezultatul interaciunii la nivelul interfeei n timpul formriimaterialului compozit.

roblemele care au aprut n ncercarea de a defini ct mai e)act, materialelecompozite sunt o dovad a domeniului e)trem de larg pe care l ocup acest tip demateriale, domeniu aflat ntr!o continu i rapid e)tindere.

%n mod elocvent se observ c n timp ce la materialele plastice, care posedproprieti izotrope, sunt folosite tehnici de proiectare i e)ecuie a pieselor att deapropiate celor utilizate pentru metale, la materialele compozite trebuie construitstructura care se cere.

/ezultatul l reprezint un sistem care include

- natura ranfortului,- textura ranfortului- forma ranfortului;- concentraia ranfortului;- natura rinii i a arjelor sau aditivilor;- calitatea interfeei ranfort-matrice;- geometria piesei de analizat;- procedeul de punere n lucru utilizat etc.

%n particular, cuplul constituieni!procedeu este indisociabil, deoareceproprietile structurii de realizat depind direct, iar acestea nu vor fi identificate dect nstadiul de produs finit elaborat.

Avanta1ul ma1or, esenial al compozitelor const n posibilitatea modulriiproprietilor i obinerea n acest fel a unei game foarte variate de materiale, a crorutilizare se poate e)tinde n aproape toate domeniile de activitate tehnic.

%n cele mai multe cazuri, compozitul cuprinde un material de baz, matricea, ncare se afl dispersat un material complementar sub form de fibre sau particule, iar

principalele proprieti care se urmresc s se obin, sub o form mbuntit sunto rezistena la rupere;

o rezistena la uzare,

o densitatea,

o rezistena la temperaturi nalte,

o duritatea superficial,

o stabilitatea dimensional,

5


6/63

o capacitatea de amortizare a vibraiilor etc.

4 clasificare mai general a materialelor compozite, care le prezint ntr!unmod sintetic, are la baza utilizarea concomitent a dou criterii i anumeparticularitile geometrice ale materialului complementar i modul de orientare aacestuia n matrice #figura ;.


7/63

compozite de tip gaz-solid !structuri #fagure$, aerodispersii";

compozite solid-solid !metal-carbon, metal-fibre, carbon-carbon,

polimer-fibre etc.";

7.$.$.$. dup natura matricei( compozite cu matrice metalic !%l,&u, 'i, (g, aliaje";

compozite cu matrice organic !polimeri";

compozite cu matrice din carbon;

compozite cu matrice ceramic !)i&, *+', %l etc."

7.$.$.). dup configura%ia geometric a materialului complementar( compozite cu fibre discontinue !fibre scurte, mono sau multi-

funcionale";

compozite cu fibre continue;

compozite cu particule mari !grafit, oxizi, nitruri, carbon, aliaje"

acestea avnd dimensiuni mai mari de / m i diferite forme0 sferic,plat, elipsoidal, neregulat;

compozite cu microparticule !la care materialul dispersat n matricereprezint /-/1 2, iar diametrul mediu al particulelor nu depetede regul 3,/ mm";

compozite lamelare stratificate.

7.$.$.*. dup modul de distribu%ie a materialului complementar( compozite izotrope, care conin elemente disperse de tip particule,

granule metalice sau fibre scurte, uniform repartizate;

compozite anizotrope cu proprieti variabile cu direcia, la carematerialul complementar este sub form de fibre continue !inserii,mpletituri", orientate unidirecional, n plan sau n spaiu sau fibrescurte repartizate liniar;

compozite stratificate, n cazul crora elementele componente suntbidimensionale;

compozite cu o distribuie dirijat a materialului dispersat, obinute

prin solidificarea unidirecional sau deformarea plastic la rece.

7.$.$.+. dup modul de realizare a suprafe%ei de contact( compozite integrate cimic, la care interaciunile din suprafaa de

contact sunt de natur cimic !vitroceramul gama silicioas, maselerefractare fosfatice, cermeii";

compozite obinute prin agregare, la care predomin forele de

adeziune i coeziune ntre componeni;

compozite cu armur dispers, care constau dintr-o matrice rigid

!ceramic" sau deformabil !metale, aliaje, polimeri", n care senglobeaz materialul complementar, constituit din fibre sau particule,forele de legtur fiind de natur fizic i4sau cimic.

7


8/63

7.$.$.. dup mrimea materialului complementar( microcompozite la care materialul dispers este la scar

microscopic sub form de0

fibre continue !aliniate sau mpletite";

fibre scurte !aliniate sau nealiniate";

particule !sferice, plate, elipsoidale, alte configuraii";

microparticule;

structuri lamelare;

reele spaiale;

componente multiple.

macrocompozite, categorie n care se ncadreaz0

compozitele stratificate macroscopic;

materiale acoperite;

materiale cu elemente de armare la scar macro.

7.$.).Componentele materialelor compozite cu matrice polimer.

7.$.).1. No%iuni de baz. entru materialele compozite cu matrice polimer se au n vedere urmtoriiconstituieni #0igura nr. ;.


9/63

&ig. Nr. 7.1.). Materiale compozite polimerice - componente de baz

o arele, asigur proprieti particulare sau complementare, sau ncpermit o scdere a costurilor i se prezint sub form de particule+

o aditi#iisunt de regul catalizatori, acceleratori de polimerizare, ageniti)otropici etc.

&ig. nr. 7.1.*. Modul de realizare a interfe%ei i interfazei matrice / ramfort.7.$.).$. Materiale compozite polimerice armate 0MC23

"aterialele compozite polimerice sunt solide, cu structur eterogen, obinuteprin asocierea, ntr!o ordine diri1at, a unor componeni dintre care cel de baz este denatur polimeric i care sunt caracterizate prin proprieti fizico!chimice difereniate.

9


10/63

osibilitatea de a folosi, n cadrul unor combinaii foarte variate, materii primecomponente foarte diverse se concretizeaz n obinerea unei game largi decompozite polimerice.

"aterialele compozite polimerice armate, "2A dein ponderea cantitativ autilizrilor actuale, peste >?@ i de perspectiv. Aceasta se e)plic prin prismaproprietilor specifice remarcabile, net superioare materialelor tradiionale i

materialelor compozite cu matrice metalic i ceramic

- greutate specific redus+- rezisten superioar la ageni chimici+- proprieti mecanice superioare #rezisten specific i modul specific nalt$+- proprieti termice i electrice mbuntite, comparativ cu a materialelor

plastice+- proprieti diri1at difereniate.

mpunerea materialelor compozite polimerice n domeniile de vrf ale tehnicii,dar i n alte domenii industriale

n construcii, sectorul bunurilor de larg consum etc.,

se datoreaz i caracteristicilor tehnologice ale acestora prelucrabilitate uoar, cuposibilitatea obinerii de piese finite printr!o singur operaie sau prin operaii nudeosebit de dificile, operaii n multe cazuri posibil de mecanizat i automatizat, ceea

ce determin situarea costurilor la niveluri relativ sczute, competitive.

%n tabelul $.1. voi oferi o prezentare general a materialelor compozitepolimerice n raport cu materialul tradiional nlocuit.

4ipuri de materiale compozite polimerice, armturi i materiale 5nlocuite tabelul $.1.

olimer 2rmturaMaterial

tradi%ional5nlocuit

oliamide, poliesteri, riniepo)idice

0ibre de sticl, umpluturi minerale "etale

oliamid, poliesteri,polibutiltereftalat 0ibre de sticl, de azbest, de carbon,fibre aramidice, fibre *his(ers "etale uoare

olipropilen, polietilen,poliesteri, policarbonat

:alc, fin de lemn, fibre de sticl 4el, tabl

olipropilen, poliuretan,termoplaste celulare

0ibre i microsfere de sticl,umpluturi minerale

Bemn de diferiteesene

oliesteri, rini epo)i, 2aolin, cret, fibre de sticl, de azbest 2eramic

10
http://www.ase.ro/Bib/HTML/tehnodimo/tabelul8.htmhttp://www.ase.ro/Bib/HTML/tehnodimo/tabelul8.htmhttp://www.ase.ro/Bib/HTML/tehnodimo/tabelul8.htmhttp://www.ase.ro/Bib/HTML/tehnodimo/tabelul8.htm


11/63

fenoplaste

2omponentele de baz ale compozitelor polimerice sunt, n general, diferiipolimeri

poliamide, polipropilen,

polietilen, policarbonai, rini epo)idice, rini fenolice, poliuretani, polietilentereftalat, acrilonitrilbutadienstiren, polifenileno)id etc.

6up modelul de mbinare a componentelor #structur$, compozitele polimericese clasific n urmtoarele tipuri principale

& compozite polimerice din elemente stratificate;& compozite polimerice cu armturi sub form de fibre0 nfurri, reele;& compozite polimerice cu umpluturi disperse !diferite elemente de armare, pulberi,

particule etc.";& aliaje de polimeri.

4abelul 7.$.$. prezint rapoartele preurilor unitare pentru cteva materialecompozite, n comparaie cu materialele tradiionale de construcie.

6aportul pre%urilor unitare pentru unele metale i materiale compozite 4abelul 7.$.$.

Nr.crt.

4ip de material 6aportul pre%urilor unitare


12/63

#tabel 7.$.).$ i a compozitului polimeric, de costurile tehnologiilor moderne deformare mai reduse i de costul de fabricare pe unitatea de structur.

Aceste avanta1e sunt un parametru economic important care conduc lareducerea costurilor directe de confecionare a unor repere, elemente de structur,sau elemente de construcie.

Consumuri energetice comparati#e 4abelul 7.$.).

Nr.crt.

enumirea materialului consum energetic,8!w9!g:


13/63

7.2.3.2.2. Sisteme poroase impregnate, de tipul(

& beton !impregnare cu latex, impregnare cu soluie, monomer";

& ceramic !impregnare, polimerizare n situ";

& lemn !impregnare, polimerizare n situ, policondensare n situ".

7.2.3.2.3. Polimeri ranforsai, de tip(

& ranforsare cu fibre !fibre lungi sau scurte orientate sau aleator, esturi, mpletituride fibre, fibre combinate";

& ranforsare cu lamele;; ranforsare cu pulberi !elastomeri, materiale termoplaste, materiale termoreactive,toate n sisteme nalt arjate".

7.2.3.2.4. Materiale compozite c !oi polimeri "!o niti monomerice3(

& sisteme monofazice;& amestecuri de polimeri0 compatibili i necompatibili !amorfi0 mecano-cimic, n latex,n soluie; cristalini0 dicomponente, difazice";

& amestecuri de polimeri legai0- copolimeri !cristalin 6 amorfi, polibloc, gradient 6 bloc",- copolimeri legai0 !polimeri grefai, 785 6 reele interpenetrante polimere 6

concomitent, 785 n latex, semi 6 785";& grefare superficial.

7.2.3.2.#. Materiale compozite $i%ri!e.

"aterialele compozite hibride reprezint ranforsarea matricei cu dou tipuri defibre distincte.

7.2.3.2.&. Componentele !e %az ale materialelor compozite polimericesnt'

7.$.).$.. a Matricea, care poate fi realizat din urmtoarele materiale

& o rin termoplastic poliesteri nesaturai, rini vinilesterice, rini epo)idiceclasice sau modificate, rini fenolice i rini speciale rezistente la temperaturi mari,ca poliamidele+

& polimeri termoplastici, ca- poliesteri liniari+- poliamide+- polietilen+

13


14/63

- polipropilen+- policarbonai+- polimeri rezisteni la temperaturi mari+

& blende polimerice reactive realizate prin amestecarea unui polimer termoreactiv cuun elastomer sau termoplast sau prin amestecarea polimerilor termoreactivi.

7.2.3.2.&. % Materiall !e armare, care la compozitele polimerice modernesunt n special fibre de sticl, fibre de carbon i fibre aramidice i ntr!o msur maimic fibre polietilenice sau fibre celulozice. /ecent, s!a nceput ranforsarea cu fibreceramice, n special a rinilor epo)idice modificate, a siliconilor i a altor polimeri curezisten termic mare.

6atorit costului mult mai mare comparativ cu celelalte tipuri de fibre, cele debor, dei au performane mecanice superioare la solicitri de ntindere, comprimare,lovire i o rezisten mare la oboseal, nu sunt folosite dect n acele domenii iaplicaii care s 1ustifice utilizarea economic a acestora, cum ar fi construciiaeronautice i aerospaiale i tehnic militar.

2aracteristicile mecanice ale "2A depind nu numai de proprietilecomponentelor, dar i de tria legturii interfaciale fibr ' matrice. entru

mbuntirea adeziunii interfaciale, fibrele de sticl i fibrele de carbon cu aderenmic la matrici polimerice sunt supuse unor tratamente speciale termice, chimice i definisare cu pelicule de polimeri peliculogeni.

Alia1ele din materiale plastice reprezint un domeniu nou+ acestea rezult dinamestecul de polimer ' polimer, inclusiv polimeri grefai, polimer ' metal i polimer 'ceramic, pe lng alia1ele metal ' metal, proiectate de mult vreme i alia1eleceramic ' ceramic, ceramic ' metal.

Alia1ele din materiale plastice sunt preferate n multe cazuri alia1elor metalice,datorit proprietilor mecanice superioare n procesele de frecare, elimin n multecazuri ungerea.

7.$.*. Materialele compozite metalice 0MCM3.

"aterialele compozite cu matrice metalic Fmetal matri) composites8 suntmateriale compuse, care prezint rezisten mecanic mare i care rezist latemperaturi mari, pn la apro)imativ


15/63

"aterialele compozite metalice se refer la urmtoarele categorii de materiale

& materiale placate#stratificate de tip Fsand*ich8$+& alia1e ranforsate cu dispersii de o)izi, realizate prin metalurgia pulberilor metalice

#materiale antifriciune, electrotehnice, de scule etc.$+& materiale de tip fagure, de tipul materialelor cu fee i miez metalic+& materiale metalice pseudocompozite, de tip eutectic solidificat diri1at #cu orientare

diri1at sub form filamentar a unor compui intermediari durificai, proprii alia1uluimetalic, prin solidificare controlat$+

& materiale compozite cu matrice metalicarmate cu fire i fibre.

"aterialele compozite metalice se prezint sub diferite forme semifabricate#plci, table, srme, profile$+ piese de configuraii prestabilite #piese finite$+ ansambluricu funcionalitate precizat #de e)emplu, radiatoare$.

%n calitate de componente ale "2", se utilizeaz matrice metalic din metalelesau alia1ele acestora #aluminiu, magneziu, cupru, titan, plumb, superalia1e etc.$+

componente de armare #srme metalice sau benzi$ din oeluri ino)idabile, *olfram,beriliu, titan, fibre de bor #depuse pe filamente de *olfram, acoperite cu Si2 sau H2$+fibre de carbon #lungi sau scurte$+ fibre ceramice o)idice sau neo)idice, cum suntfibrele lungi de Al345, Si2, de cuar, sau fibrele scurte i *his(ers din Si2, carbur debor etc., particule #pulberi sau solzi$ din materiale ceramice sau metalice.

6iversitatea de materiale compozite metalice cunoscute sau posibil de realizateste determinat de numrul de combinaii posibile matrice ' elemente de armare, denatura acestora, ct i de modul de distribuie i fracia volumic a constituenilor.

"etodele i tehnologiile de fabricaie ale "2" sunt foarte diverse, implicnd

condiii speciale dificile ale operaiilor determinate de prelucrri la temperaturi ridicate

i depinznd de natura materialelor metalice #metale sau alia1e greu fuzibile sau cu omare reactivitate fa de diferite gaze sau de atmosfer$.

entru realizarea "2", metodele principale utilizate, n raport cu stareamatricei, sunt metode n faz solid, metode n faz lichid, metode de depunerechimic etc.

"etodele n faz solid de obinere a "2" sunt- presarea la cald+- laminarea la cald+- sinterizarea #dup presare, tehnica metalurgiei pulberilor$+- tragerea la cald.

"etodele n faz lichid pentru obinerea "2" sunt! infiltrarea sub presiune sau n vid+

15


16/63

- turnarea cu for1are+- turnarea n matri+- omogenizarea n stare lichid.

6iferitele faze tehnologice se realizeaz prin procese fizice #pulverizare cuplasm, placare cu ioni, depunere din stare de vapori$, chimice sau fizico!chimice#depuneri chimice, electrolitice, depuneri chimice din stare de vapori$ i mecanice.

7.$.+. Materiale compozite ceramice 0MCC3.

"ateriale compozite ceramice sunt materialele compuse, cu matrice ceramic#o)izi, carburi, nitruri, boruri, siliciuri, o)icarburi etc.$ ranforsate cu fibre ceramice saucu fibre de carbon, lungi sau scurte. le se caracterizeaz prin rezisten mecanicrelativ mare i sunt stabile la temperaturi nalte.

%n ceea ce privete comportarea termomecanic pn la


17/63

2ompozitele de Fnalt performan8 #K$, nc puin utilizate, provin dinasocierea fibrelor lungi de sticl /, carbon sau aramide cu rini epo)idice avnd unprocent de ranforsare de peste E?@.

roprietile lor mecanice cum ar fi rezistena i modulul specific #/-d i -d$sunt net superioare materialelor convenionale, depinznd numai de costurile care se

menin nc ridicate.

Material compozit de mare difuziune 0

7.).1. Matricea compozitelor("atricea compozitelor trebuie s fie constituit dintr!un material capabil s

nglobeze componenta dispers, pe care s nu o distrug prin dizolvare, topire, reaciechimic sau aciune mecanic. /ezistena compozitului la temperatur i la coroziunesau o)idare este determinat n primul rnd de natura matricei. %n cele mai multecazuri, aceasta reprezint partea deformabil a materialului, avnd o rezistenmecanic mai sczut dect materialul complementar pe care l include.

17


18/63

Alegerea matricei se face n funcie de scopul urmrit i de posibilitile deproducere a compozitului. %n tehnologiile actuale se folosesc numeroase tipuri dematrici metalic, ceramic, organic.

;.).1.1. Matrici metalice

"atricile metalice s!au folosit din necesitatea de a obine compozite care s

poat fi utilizate la temperaturi relativ nalte, comparativ cu cele de natur organic.

"etalele prezint i alte proprieti care le recomand n calitate de matriceproprieti mecanice bune, conductivitate termic i electric mari, rezisten mare laaprindere, stabilitate dimensional, capacitate bun de prelucrare, porozitate sczut.

%n schimb, densitatea este relativ mare #


19/63

2uprul i alia1ele sale ?,5;C ... ?,D5L L ... 5L<


20/63

o modul de elasticitate mare, superior oelurilor+o duritate mare i stabil la creterea temperaturii.

4abelul 7.).$.

Materialul 6ezisten%ala fleBiune

8Ma:

ilatareatermic

D 1/ C/1

Modul deelesticitate

8E LC

2arbur de siliciu D3? 5,> D?C 35?

=itrur de siliciu 5


21/63

Materialul ensitatea8g9cm):

6ezisten%a latrac%iune

8Ma:

Modulul deelasticitate

8


22/63

EFC

F

GF'H2IJ

Coef

icientfric%iune

Cldur

&lua

2uto/stingere

Hlectric

Cimic

&isura

resubtensiune

2pcald

K.L. '

tabilitate

dimensional

4ransparen%

C H " " H " " H " HH4 H H H H H " H HG4 H H " " H H " H HF " " H " H H H H'K " H H H H H H H' H H H H H H H H HFM " H H " " " " H H2 H H H " " H " " " " "211 H " H " " " " H " " " " "

H M bun " M mediu S M slab

Se mai utilizeaz, de asemenea, plastice semitehnice cum ar fi care suntmai puin scumpe i stabile din punct de vedere termic i mai puin AHS!ul pentruanumite scopuri.

2ele mai utilizate #termoplastice$ : pentru compozite care s reziste latemperaturi mai ridicate #3?? ' 3E? ?2$ sunt

A ! poliamid!imidele

! polieterimideleS ! polietersulfoneleG ! polieter!eter!cetonele

Compozit termoplastic artnd #arietatea fibrelor constituti#e

22


23/63

7.).1.+. Matrici termodure 043.

Ba alegerea unei rini termodure concur mai muli parametri dintre care maiimportani sunt

o vscozitatea' caracterizeaz posibilitatea cufundrii ranfortului+o timpul de gelifiere#de staionare n reactor$ ' reprezint timpul care se

msoar ntre momentul amestecrii cu catalizatorii i acceleratorii, pnla vscozitatea ma)im permis pentru adugarea ranfortului.

Aceasta depinde esenialmente de temperatur #variaz ntre < ! E? orefuncie de sistemul ales$

o durata de polimerizare' care ncepe odat cu amestecarea reactanilor#poate fi activat procesul prin nclzire$+

o alungirea la rupere n traciune a rinii polimerizatecare trebuie s fiesuperioar celei corespunztoare ranfortului+

o punctul de tranziie vitroas ' temperatura la care rina pierdeproprietile mecanice.

rincipalele propriet%i ale celor mai reprezentati#e rini termodure4abelul 7.).+.

6JEINIensitate0!g9dm)3

6ezisten%a latrac%iune

0Ma3

Modulul deelasticitate

0


24/63

)ist numeroase varieti de poliesteri, dar cele mai utilizate sunt

! ortoftalice cele mai curente i rezult din poliacid ' anhidrid maleic+ polialcool ' propilenglicol+ solvent ' stiren.

! izoftalice( confer o bun rezisten chimic i la umiditate+! clorrate( autoe)tinctoare+! %isfenol( prezint cele mai bune caracteristici chimice i termice.

7.).1..$. Linilesteri

Aceste rini sunt produse care au drept component de baz acizi acrilici saumetacrilici. le prezint o foarte bun rezisten la coroziune fiind utilizate pe scarlarg n industria chimic.

;.).1..). 6ini siliconice.

/inile siliconice se pot arma cu aproape toate materialele de armarerecomandate pentru mase plastice #fibre de sticl, de azbest, de carbon etc.$.

4abelul 7.)..

Caracteristica K.M.'4ICJ

CK26 H

/ezisten la traciune

=-mm3

35L

/ezisten la compresiune


25/63

rin policondensarea sistemului bicomponent fenol!formol se obine o gamfoarte larg de rini fenolice.

Acestea au un pre sczut i bune proprieti mecanice i termice.

Se folosesc n obinerea de compozite necesare unor componente n special ntransporturi pe calea ferat sau la arztoarele rachetelor.

%n /omnia se fabric mai multe tipuri de rini fenolice- =ovolac i +- /omfen H i H ,- /ezol /SA,- latifen >>< etc.

ropriet%ile rinilor fenolice armate cu %esturi din fire de cuar% i de silice 4abelul 7.).7.

Caracteristicaestur grea estur uoar

'ilice Cuar% 'ilice Cuar%

Jreutatea pe suprafa O=-mm3P C,3E C,C? 5,E? 3,CE

/ezistena la ncovoiere- ntre #3D ... 3;$ ? 2- ntre #3EE ... 3CE$ ? 2

35D


26/63

polioli i poliizocianai pentru poliuretani+polieteri i poliamine pentru poliuree.

rezint faciliti deosebite n ceea ce privete procesul de formare al

compozitelor prin metoda in!situ i au o rezisten chimic foarte bun la produselepetroliere, ap de mare.

/ezistena la abraziune i antistaticitatea produselor le fac utile n industrie, lafabricarea elementelor mobile ale utila1elor tehnologice.

7.).1... 6ini epoBidice

Aceste rini sunt n mod esenial utilizate pentru realizarea de compozite K.

le provin din reacia epiclorhidrinei i bifenol A, care necesit un agent de

reticulare sau un ntritor.

Se disting numeroase clase de rini de acest tip, specializate a lucra n condiiide temperaturi 1oase sau ridicate.

/inile epo)i au o bun rezisten la oboseal rezistnd pn la temperaturi de3?? ?2. Sunt autoe)tinctibile, au o bun comportare chimic i o e)celent aderen lafibre de metale.

7.).1..7. oliimide 0bismaleimide3

Aceste rini sunt utilizate n compozite supuse la temperaturi ridicate #peste 3E??2$. )ist dou forme sub care sunt livrate

- rin licid de impregnare;- pudr ranforsat cu fibre.

rezint rezisten mecanic bun, fr flua1. Sunt practic incombustibile, au o

bun comportare fa de agenii chimici o)idani i un coeficient sczut la frecare.

7.).1..O. olistirilpiridine

Aceste rini au o rezisten remarcabil la temperatur nalt #D???2$, preulridicat al acestora le recomand n mod special pentru compozitele K folosite ntehnologiile aerospaiale.

7.).$. Materiale de armare 0ranforsan%i3(

;.).$.1. Materialele complementare,utilizate n scopul ranforsrii matricei saupentru inducerea proprietilor de autolubrifiere ale materialului compozit, difer ntreele prin natur chimic i configuraie.

26


27/63

6up configuraie, materialele complementare se mpart n dou categorii fibre

i

particule, categorie incluznd numeroase alte tipuri, difereniate dup mrime, dupraportul lungime-diametru i dup compoziia chimic n seciunea transversal.

2omparativ cu fibrele, particulele sunt mai uor de realizat i de nglobat nmaterialul matricei. %n schimb, fibrele sunt de nenlocuit dac se urmrete obinereaunui compozit cu tenacitate mare.

;.).$.$. &ibrele sunt folosite ca elemente de ranforsare, avnd rolul de a prelua omare parte din solicitrile la care este supus materialul matricei.

2lasificarea fibrelor n funcie de configuraia geometric este prezentat n figura;.5.3.3.

0H/

2ontinue 6iscontinue

"onofilament "ultifilament Bungi Scurte Qhis(ers

6ispuse unidirecionale

&igura nr. 7.).$.$. Clasificarea fibrelor materialelor compozite 5n func%ie deconfigura%ia geometric

27

4rientate selectiv

6ispuse aleatoriu


28/63

;.3.2.2.a *i%rele continesunt caracterizate prin valori mari ale raportuluilungime-diametru #peste


29/63

8g9cm):Sticl ! D.??? ... C.??? >;.??? 3,E 3 )


30/63

i puritate ale particulelor. %n tabelul 5.L. sunt date cteva materiale sub form departicule utilizate la producerea compozitelor.

ropriet%i ale rinilor 4 4abelul 7.).P.

Materialul ensitatea8g9cm):

Coeficient dedilatare B 1/

6ezisten%a latrac%iune 8Ma:

Modulul deelasticitate 8 ;,L3 33< 5;L:i2 D,L5 ;,C? EE 3CL

Ir2 C,;5 C,CC L? 5EL

7.).$.*. 6anforturi.

Se utilizeaz ranforturi sub form filamentar ncepnd de la particule alungitepn la fibre continue. 0ibrele se caracterizeaz prin titlul lor #te)$ care corespundemasei n grame a unui (m de fir.

%n general, n structurile compozite #anizotrope$ fibrele lucreaz bine la traciune,dar n comparaie cu structurile metalice #izotrope$, performanele n ceea ce priveterezistena la compresiune i tiere sunt foarte sczute. 6e aici interesul de a se realizastructuri care s reziste ad!hoc.

%n funcie de proprietile cutate se disting trei mari tipuri de ranforsani #figura

nr. ;.


31/63

&igura nr. 7.1.*. 4ipuri de aritecturi de ranforturi

7.).$.+. Eare de ranforsare

Acestea sunt microbile din sticl poroas #sfere de


32/63

Alegerea materialului de armare corespunztor scopului propus impunecunoaterea condiiilor pe care acesta trebuie s le ndeplineasc

!rezistena la traciune, la ncovoiere i la oc, sensibil mai mari dectcele ale matricei pe care o armeaz+!modul de elasticitatemai mare dect cel al matricei+

!rezisten cimic fa de matrice+!form corespunztoare necesitilor;!suprafa la care matricea s adere ct mai bine .

%n multe cazuri, pentru ndeplinirea acestei ultime condiii se folosesc procedeespeciale de cretere a aderenei fibr!matrice.

2ele mai utilizate elemente de armare sunt fibrele de sticl, azbest, silice, cuar,grafit, carbon, bor, beriliu i tungsten.

;.5.3.;.a =ibrele de sticl,obinute prin filare, se caracterizeaz prin valoriridicate ale rezistenelor de rupere la traciune, oc i compresiune. le au o foartebun stabilitate dimensional i o ridicat rezisten la coroziune. =u sunthigroscopice, nu putrezesc i nu ard. Ba 5;? ?2 i pstreaz apro)imativ E?@ dinvalorile caracteristicilor fizico!mecanice pe care le au la temperatur obinuit. Aucaracteristici de buni izolatori.

roprietile deosebite ale fibrelor de sticl corelate cu densitatea redus,asigur materialelor plastice armate cel mai bun raport rezisten!greutate. 6e

asemenea, preul redus, n corelaie cu a altor fibre #carbon, cuar, bor, *olfram$,precum i multitudinea formelor de prezentare #ro*ing, mat, esturi$ e)plic de ce>E@ din fibrele de sticl produse n lume servesc la armarea materialelor elastice.

/ezistena la traciune a fibrelor de sticl este mai mare la diametre mici #figura;.5.


33/63

/ezistena iniial la traciune =-mm3 5E


34/63

+oingl este un ansamblu de fibre de baz paralele, sau de filamenteparalele i nersucite. %n funcie de tehnicile de prelucrare, se produc mai multe tipuride ro*ing pentru tocare, pentru nfurare, pentru esere i pentru impregnarecontinu.

rin mcinarea fibrelor de baz #strand$, n mori cu ciocane, se obin fibre scurtede ?,D pn la C mm, care ulterior sunt tratate pentru a li se asigura compatibilitatea cu

rinile poliesterice sau epo)idice.

"asele plastice armate cu fibre de sticl mcinate au caracteristici electrice imecanice superioare matricei. Acest tip de armtur limiteaz apariia tensiunilorinterne i a fisurilor.

9.3.2.7.c Matl !in fi%r !e sticl,este un produs din fibre de baz, tocate saucontinue, distribuite la ntmplare, fr o orientare intenionat i fi)ate cu un liant.

9.3.2.7.! Matl !e sprafataeste o psl foarte subire din filamente de sticlavnd grosimea de #?,5 ... ?,D mm$, mas pe unitatea de suprafa n 1urul valorii de

E?g-m3i o mare putere de absorbie a rinii poliesterice nesaturate.

Armarea materialelor plastice cu fibr de sticl cere o bun aderen a rinii la acestefibre. Altfel, tensiunile aprute n astfel de structuri nu mai sunt preluate efectiv de fibrei operaia de armare nu!i atinge scopul. entru mbuntirea acestei aderene,precum i a proprietilor fizico!mecanice ale stratificatelor, se practic tratareasuperficial a fibrelor, chiar la obinere, cu diverse amestecuri de ncleiere #ancolanti$.

9.3.2.7.e *i%rele !e az%estsunt folosite frecvent la armarea maselor plastice

termorigide datorit calitii lor rezisten la temperatur i umiditate, rezistenchimic, rezisten la foc, constant a proprietilor n timp.

7.3.2.7.f -z%estl !e tip crisotil0silicat de magneziu idratat3 reprezintapro)imativ LE@ din producia mondial de azbest. entru armare el se prezint subform de fibre de diferite lunigimi, fire, psle, esturi etc. 0ibrele au rezisten derupere la traciune de #E?? ... ;??$ =-mm3, punctul de topire la #


35/63

7.3.2.7.g *i%rele !e silice i fi%rele !e carrspund cerinelor din industria

aviatic i aerospaial a ultimelor decenii, pstrndu!i caracteristicile fizico!mecanicepn la


36/63

6ensitatea Og-cm5P


37/63

7.3.2.7./ *ilamentele !e car%r !e silici i cele !e !i%orr !e titan se pot

realiza prin metoda de obinere a filamentului de bor ' depunere chimic vapori pe unsuport incandescent #placare chimic$.

0ibrele de Si2 sunt compuse din plane tetraedice de tip Si2Dsau 2SiDceea ceconfer acestora proprieti remarcabile.

Se obin prin dou procedee

! primul const n depunerea Si2 pe un substrat fin de *olfram saucarbon #5!E Um$ din faza gazoas Si2lDT2KDMSi2TD K2l+

! al doilea procedeu const n piroliza unui carbosilan cndtransformarea este incomplet i de aici i deosebirile n ceea ceprivete proprietile celor dou tipuri de fibre.

Se utilizeaz n tehnica aerospaial.

9.3.2.7.l *i%rele !e tip $is/ersreprezint o nou clas de materiale de

armare, sub form de filamente cu diametre foarte mici, de #< ... E?$ m, practicconstituite dinmonocristale. /ezistenele lor mecanice sunt deosebite pentru c sunt alctuite dincristale perfecte. 6iametrele lor fiind foarte mici, se elimin posibilitatea apariieidefectelor structurale. le se obin prin diferite procedee de cretere, cu vitezedeterminate, a cristalelor, la temperatur controlat.

ropriet%ile materialelor de armare ob%inute prin placare cimic 4abelul 7.).1).

Caracteristicaiborurde titan

4iG$

Carbur desiliciu

'iC

Gor

G

Gor acoperitcu carburde siliciu0G cu 'iC3

unctul de topire8C: 3L>? 3C>> 35?? 35??

ensitatea8!g9m): DCE? 5E?? 3C?? 3;??

Modulul longitudinalde elasticitate 8N9mm$: DLL E?? DE; ??? D33 ??? D?> ???

6ezisten%a latrac%iune8N9mm$:


38/63

0ibrele de tip *his(ers se folosesc i pentru armarea suplimentar a unorcompozite armate cu fibr de sticl, filamente de bor sau fibre de carbon, adaosul fiindde #< ... E$ @ fibre de tip *his(ers.

erformanele atinse depind de tipul i cantitatea de fibre, dar mai ales detehnicile de prelucrare folosite. reul ridicat al fibrelor de acest tip este principalul

obstacol n folosirea lor pe scar larg.

Caracteristicile fizico/mecanice ale unor fibre de tip wis!ers 4abel 7.).1*.

Natura fibreide

tip wis!ers

ensi/tatea

8!g9m):

unctulde

topire8C:

6ezisten%a derupere la trac%iune

8N9mm$:

Modulullongitudinal de

elasticitate8N9mm$:

4)idul de aluminiu#Safir$

5L?? 3?>? ??? ;?? ???

=itrur de aluminiu 55?? 33??


39/63

6rept materii prime se pleac de la monomeri aromatici care formeazlegturi amidice similare poliamidelor curente tip A C!C FnRlonV de unde i numelede aramide.

0ibra de aramid se sintetizeaz chimic la temperaturi 1oase #!


40/63

0Rm3 0@g9dm)

3 0Ma3 0Ma3 0Ma3 0


41/63

&igura nr.7.).$.O.1

rincipalelearmuri de%esturi

unidirec%ionale

&igura nr. 7.).$.O.$ esturi bi i tridimensionale

Armarea materialelor plastice are drept scop mbuntirea proprietilor fizico!mecanice ale acestora. nfluena materialului de armare asupra materialului plasticdifer n funcie de materialul ales, de modul de dispunere al acestuia, de proporia ncare este folosit i de msura n care se realizeaz o bun aderen polimer!armtur.

41


42/63

Alegerea materialului de armare corespunztor scopului propus impunecunoaterea condiiilor pe care acesta trebuie s le ndeplineasc

!rezistena la traciune, la ncovoiere i la oc, sensibil mai mari dectcele ale matricei pe care o armeaz+!modul de elasticitatemai mare dect cel al matricei+

!rezisten cimic fa de matrice+!form corespunztoare necesitilor+!suprafa la care matricea s adere ct mai bine .

%n multe cazuri, pentru ndeplinirea acestei ultime condiii se folosesc procedeespeciale de cretere a aderenei fibr!matrice.

2ele mai utilizate elemente de armare sunt fibrele de sticl, azbest, silice, cuar,grafit, carbon, bor, beriliu i tungsten.

7.).$.P. Materiale compozite stratificate.

"aterialele compozite stratificate laminate constau n straturi de cel puin 3materiale lipite #legate mpreun$. Se pot combina astfel cele mai bune proprieti alematerialelor componente, obinndu!se un material superior ca rezisten, rigiditate,densitate, estetic, rezisten la coroziune i umiditate, izolare termic, acustic etc.

6in aceast clas fac parte bimetalele, metalele de protecie, sticla laminat,materialele stratificate, materialele fibroase stratificate.

*imetalele0 suntmateriale compozite stratificate, obinute din dou metale diferite,cu coeficieni de dilatare termic semnificativ diferii. Ba schimbarea

temperaturii, bimetalul se deformeaz tipic i poate fi folosit cami1loc de msurare a temperaturii+ (etalele de protecie0 realizeaz acoperirea unor metale cu altele,

obinndu!se materiale compozite cu unele proprieti mbuntitefa de metalele de baz+

)ticla laminat!securitul sau sticla de securitate"0este un material compus dintr!unstrat de polivinil!butirol, aezat ntre dou straturi de sticl. Sticlaprote1eaz plasticul de zgrieturi i i confer rigiditate, n timp ceplasticul o face mai puin casant+

(aterialele stratificate0se obin din materiale care pot fi saturate cudiverse substane plastice i apoi tratate n mod corespunztor.Straturi de sticl sau de azbest pot fi impregnate cu silicon pentru ase obine materialele compozite rezistente la temperaturi nalte.Sticla sau o structur poliamid C, poate fi stratificat cu diverserini, rezultnd un material compozit cu o rezisten ridicat la oc+

42


43/63

(aterialele compozite fibroase stratificate constituie o clas hibrida materialelor compozite, implicnd materiale fibroase i o tehnic aaezrii lor n straturi. =umele obinuit este acela de materialecompozite stratificate laminate, armate cu fibre. Straturile dematerial armat cu fibre sunt realizate astfel nct fibrele unui strat sfie paralele i fiecare strat s fie orientat n mod corespunztor,

pentru a obine o ct mai bun rezisten i rigiditate pe anumitedirecii.

"aterialele compozite fibroase sunt obinute prin nglobarea n materialele debaz ' numite matrice ! a unor fibre de forme diferite, n configuraii i prin procedeeprezentate n figura nr.;.3.L.

CFMFTI4H&IG6F2'H

cu fibre continue cu fibre discontinue

Armatecu fibre

nzesut

Straturialiniate

Aezate lantmplare

0ilamentbobinat

:ridimensionalmpletitur

%n straturi:urnare Baminare

&igura nr. 7.$.P. Fb%inerea materialelor compozite fibroase.

"aterialele compozite utilizate sub form de plci sunt constituite din lamine#folii armate unidirecional$, fiecare cu o orientare precizat a fibrelor n structuraplcilor multistrat.

Straturile suprapuse sunt supuse unui proces tehnologic care are ca efectrealizarea unor legturi structurale ntre matricele straturilor nvecinate #presare nmatrie nchise, la temperatur nalt, cu eliminarea gazelor i a surplusului dematerial$.

:eoria laminatelor #plcile multistrat$ are la baz urmtoarele premise Baminatul este considerat [uasi!omogen i izotrop+ 0iecare strat este ortotrop, cu izotropie transversal+ :oate substraturile au proprietile de material identice #cu e)cepia

compozitelor hibride$+

43


44/63

Baminatul i straturile sale sunt considerate n stare plan de tensiune+ 6eplasrile variaz liniar pe grosimea laminatului i sunt continue peste

tot.

%n raport cu secvena de aezare a straturilor, compozitele multistrat pot fi clasificateastfel! laminate unidirec%ionale la care orientarea fibrelor tuturor straturilor respect

aceeai direcie #de e). \M??pentru toate straturile$+

! laminate cu straturi 5ncruciate la care orientarea fibrelor alterneaz de la unstrat la altul, adic secvena de suprapunere se prezint n formularea ...-\-!\-\-!\-..., cu \? ??sau L??+

- laminate cu fibrele 5ncruciate la care secvena de suprapunere a straturiloreste ...-??-L??-??-L??-...+

! laminate simetrice la care straturile prezint o simetrie a secvenei desuprapunere n raport cu planul median orice strat are un corespondent cuaceeai orientare i la aceeai distan fa de planul median, adic

unde

z M distan a stratului fa de planul median.

%n acest caz, codul secvenei de suprapunere se scrie pentru o singur 1umtate ise nsoete de indicativul s#de la simetric$ de e)emplu O?-TDE-L?-L?-TDE-?P esteechivalent cu O?-TDE-L?Ps.

! laminate antisimetrice n corelaie cu laminatele simetrice, aceste compozitesunt caracterizate prin relaia

! laminate nesimetrice+

! laminate Uuasi/isotrope dac total al straturilor este ni unghiul de orientare dela un strat la altul variaz cu V9n, proprietile laminatului n planul #B,Q$ se apropiede proprietile materialelor izotrope. "aterialele [uasi!isotrope mai des folositesunt cele cu secvena de suprapunere O?-]DE-L?Ps.

7.).$.1. Materiale compozite cu particule.

Aceste materiale sunt alctuite dintr!un material de baz #matrice$ n care suntnglobate particule, din unul sau mai multe materiale.

44

)z-(=)z(

)z-(-=)z(


45/63

articulele pot fi metalice sau nemetalice, aa cum poate fi i matricea -metalic sau nemetalic

Particlemetalice n matrice nemetalice0un astfel de material compozit estecarburantul solid pentru rachete, alctuit din pudr de aluminiu i o)izi,

ntr!o legtur organic fle)ibil, ca aceea de poliuretan sau cauciucpolisulfid. 9n alt e)emplu este cel al materialului obinut dintr!o pudrmetalic aflat n suspensie ntr!o rin termoreactiv. "aterialulcompozit rezultat este rezistent, dur, bun conductor de cldur ielectricitate. Se folosete la lipiri la rece+

Particle nemetalice c matrice nemetalice0un e)emplu din aceastcategorie este materialul alctuit din particule de nisip i roc ntr!unamestec de ciment cu ap, care reacioneaz chimic i se ntrete#betonul$. articule de materiale nemetalice pot fi i cele de mic sau desticl, care formeaz un material compozit atunci cnd se afl gaz ntr!omatrice de sticl sau din material plastic+

Particle metalice n matrice metalice'deosebit de un alia1, materialulcompozit se obine din particule metalice aflate ntr!o matrice metalic,fr a se 7dizolva8. articulele de plumb sunt n mod curent folosite nalia1e de cupru i oel. 9nele metale sunt fragile la temperatur obinuit+particule din aceste metale, cum ar fi tungstenul #*olframul$, cromul,molibdenul, pot fi incluse ntr!o matrice ductil. "aterialul compozitrezult ductil ca matricea i rezistent la temperatur ridicat, cum esteconstituientul lor fragil+

Particle nemetalice n matrice metalice0particule nemetalice, cum arfi cele din ceramic, pot fi nglobate ntr!o matrice metalic. "aterialulcompozit rezultat este numit ' cermet.

Sunt cunoscute dou clase de cermei

compozite pe %az !e oizi'

compozite pe %az !e car%ri.2ermeii pe baz de o)izi sunt obinui dintr!o matrice metalic n care au fost

nglobate particule de o)izi sau sunt obinui dintr!o matrice de o)izi n care au fostincluse particule de metal.

2ermeii o)idici au rezisten mare la uzur i la temperaturi nalte.

45


46/63

Compozit cermet bazat pe materiale reciclate

2ermeii pe baz de carburi sunt obinui din particule de carburi de tungsten,

crom sau titan, incluse n matrice metalice. "aterialul rezultat din particule de carburde tungsten nglobate ntr!o matrice de cobalt este caracterizat prin densitate mare.articulele de carbur de crom ntr!o matrice de cobalt conduc la obinerea unuicompozit cu mare rezisten la uzur i coroziune.

7.).$.11. Laria%ia rezisten%ei la rupere func%ie de condi%iile de ranforsare i decondi%iile de temperatur.

2aracteristicile materialelor compozite rezult din asocierea ranfort matrice isunt n funcie de proporia ranfort!matrice, condiiile de ranforsare i procesul defabricaie. 9n e)emplu n acest sens l reprezint modul n care variaz efortul la

rupere pentru compozite fibre de sticl!rin avnd proporii diferite de ranfort icondiii tehnologice diferite

46

r

8Ma:

$1+

1+

1

+

$ * O S 'ticl ranfort


47/63

&ig. nr. 7.).*+. Laria%ia rezisten%ei la rupere func%ie de condi%iile de ranforsare pentru uncompozit fibr de sticl/rin

"aterialele compozite polimerice prezint pe lng remarcabile proprietimecanice i o rezisten deosebit la coroziune i ageni chimici dar ca unimpediment, o reprezint temperatura de lucru limitat de rina utilizat dreptmatrice.

Acest handicap este ns rezolvat n mod cu totul i cu totul strlucit de un alttip de materiale compozite cu matrice de tip anorganic #carbon, Si2, HD25etc$.

&ig. nr. 7.).*. Laria%ia rezisten%ei specifice la rupere a unor materiale

func%ie de temperatur

6e asemenea, materialele compozite nu se plastifiaz, limita de elasticitatecorespunznd limitei de rupere.

Acest lucru este foarte important zonele pieselor compozite supuse laconcentratori de eforturi #traciune, nconvoiere, forfecare etc$.

"aterialele compozite sunt foarte rezistente la oboseal, la flua1, la unii solveni,petrol, etc.

%ns, e)ist i limite ale utilizrii acestora n sensul c au rezisten la foc multmai mic dect alia1ele uoare, mbtrnesc sub aciunea umiditii, a energieiradiante i calorice.

47

98


48/63

Aceste proprieti remarcabile ct i limitele prezentate fac ca utilizareamaterialelor compozite s se realizeze dup o analiz temeinic a factorilor careinflueneaz calitatea acestor materiale.

9n studiu actual i de perspectiv al gradului de utilizare al materialelorcompozite ntr!una din cele mai importante ramuri ale industriei constructoare demaini, industria aviatic arat o cretere spectaculoas a acestuia.

ste de la sine neles c cercetarea n acest domeniu vizeaz n primul rndtehnologiile de vrf i n mod special industria aerospaial dar se tie c pentru adeveni competitive din punct de vedere economic pe pia trebuie s acopere o gamfoarte larg de cerine i utilizri.

Acest lucru s!a realizat, astzi nu e)ist practic nici un domeniu, fie c estevorba de ramuri de vrf sau de industrii tradiionale, n care compozitele ! polimerices nu fi ptruns.

7.).).Compozite cu matrice organic.

2ompozitele polimerice sunt segmentul de compozite cu cea mai larg utilizaredatorit ' n principal ' tehnologiei de fabricare, relativ simpl, care permite un preconvenabil. 2omponentele sunt alese astfel nct s asigure proprietile de utilizaredorite, principalele probleme fiind legate de compatibilitatea fibr!matrice, temperaturade serviciu, caracterisiticile mecanice urmrite i stabilitatea dimensional obinut.

/elativa uurin de fabricare a compozitelor de acest tip permite dispunereafacil a fibrelor n arhitecturile dorite i astfel este posibil determinarea prin calcul, cuapro)imaie suficient de bun, a proprietilor.

;.).).1. 4ipuri de compozite polimerice i propriet%ile lor

7.).).1.1.Compozite cu matrici termorigide(

9..././.a &ompozite cu matrice poliesteric i fibr de sticl;

2ercetrile e)perimentale au dovedit importan deosebit pe care o au ageniide cuplare asupra proprietilor compozitelor de acest tip. 2alitile interfeei formatedepind de compatibilitatea dintre agentul de cuplare cu matricea i de mediul n care

este meninut materialul compozit.

9..././.b &ompozite cu matrice epoxidic i fibr de sticl.

Acest tip de compozite au pre mai mare dect cele poliesterice, dar se bucurde proprieti superioare care le recomand pentru utilizarea n produse din domeniilede vrf. /ezistena la forfecare interlaminar este ridicat #5? ... ;E "a$ i sedatoreaz faptului c matricele epo)idice asigur cea mai bun legtur cu fibrele.

48


49/63

2hiar i n acest caz se utilizeaz ageni de cuplare care s reduc n special efectelemediului asupra rezistenei la rupere.

Scderea proprietilor materialelor compozite ca urmare a absorbiei de apaapare sub efectul cumulat al degradrii fibrelor la contactul cu ap care a1unge la fibreprin interfee slabe sau prin difuzie n matrice. %n acelai timp apar modificri aletemperaturii de tranziie sticloase care scad performanele, n special la utilizarea la

temperaturi nalte.

9..././.c &ompozite cu matrice epoxidic i alte tipuri de fibre.

6ei au utilizarea cea mai e)tins, fibrele de sticl sunt adeseori nlocuite ca icomponente ale materialelor compozite performane de alte tipuri de fibre. 2hiar dacfibrele de sticl par s asigure proprieti comparabile sau chiar mai bune, analizavalorilor specifice #/m-+-$ arat c fibrele de carbon i aramidele ar fi de preferat nutilizare. Acestea ns sunt dezavanta1ate de preul ridicat. /ezisten bun la

compresiune i la oboseal a fibrelor de bor poate fi utilizat la mbuntireacomportrii compozitelor ranforsate cu fibr de sticl. Se realizeaz compozite hibridela care o parte a fibrelor de sticl sunt substituite de fibre de bor. fectul acestei

nlocuiri este reliefat n tabelul ., remarcndu!se faptul c apar creteri de 3!5 oriale rezistenei la ncovoiere / incov i ale modului de elasticitate #$. :emperaturama)im de utilizare este limitat de proprietile matricii i se situeaza ntre


50/63

;.5.5.


51/63

Gombardierul G $ G 0fusela3

;.5.D.5.&ompozite carbon-carbon, constituite dintr!o matrice de carbon cu puingrafit si ranforsate cu fibre de carbon tip estur, psl sau te)tura multidirecional#n patru direcii$. Au o densitate de


52/63

"g =i3 Ke)agonala 5,3LD


53/63

i apreciaz c o central solar, satelit al :errei, ar putea produce mai mult de


54/63

&igura 7.*.). ocalizarea compozitelor utilizate la constructia 2irbus )*

7.*.1.Wn domeniul militar.

%n industria de aprare a S.9.A. #figura ;.D.D$ i uropei de Nest s!au utilizatpentru armarea unor compozite, fibre de sticl ED@, fibre de carbon 5


55/63

6e dat mai recent sunt fibrele de bor i bor!aluminiu, care fiind mai scumpe,se utilizeaz numai n aeronautic i tehnica aerospaial.

%n etapa actual, ntreaga industrie prezint Fsindromul uurrii8 care a generatmateriale mai uoare, vehicule mai uoare, consumuri energetice mai mici, confortsporit, poluare redus, satisfacii depline. "aterialele compozite rspund acestorcutri.

%n domeniul transportului naval ca materiale compozite se folosesc cuprecdere rini poliesterice, armate cu fibre de sticl, cu fibre de carbon i fibre dearamide, n special pentru ambarcaiuni sportive i nave uoare, avnd avanta1ele cau greuti reduse i rigiditi mrite, ceea ce a permis creterea vitezei i reducereaconsumului de combustibil al navelor. "aterialele composite usoare se folosesc, cuprecadere, la constructia Rachturilor #figura ;.D.E$ si a vaselor de croaziera siagreement, datorita rezistentei deosebite si a celorlate proprietati e)ceptionale pecare le poseda.

&ig. 7.*.+ Xacturile sunt realizate 5n propor%ie de + S din materiale compozite

7.*.)Wn industria de film i di#ertisment.

%n industria filmului aparatele speciale de filmat #figura ;.D.C$ sunt solicitate deregizori la realizarea filmelor de aciune sau S.0. care s ofere anumite caracteristicitehnice deosebite, i anume

9oare i cu capacitate de nchidere ermetic+. :oleran foarte mic+ /ezisten ridicat la loviri, impacturi cu corpuri grele+

55


56/63

:rebuie s faciliteze filmri n condiii e)treme etc.

&igura 7.*. Carcas de aparat de filmat

&igura 7.*.7 Magazie pentru role de film de 1 de feet 0picioare3, dinmaterial termoset, #edere interioar i eBterioar

7.*.).Wn industria constructoare de maini.

%n domeniul transportului rutier materialele compozite se folosesc n primul rnddatorit greutii lor reduse, rezistenei la o)idare i coroziune, n procente cereprezint creteri anuale E '


57/63

-caroserii,-sistemul de alimentare cu combustibil,-panoul de comand etc.

&igura 7.*.O. Coc!pit/ul bolidului de formula 1 este integral realizat dinmateriale compozite

%n sistemul de frnare al autovehiculelor compozitele din fibre de carbon suntdeosebit de eficiente, ntruct coeficientul de frecare crete cu temperatura.

%n domeniul electronicii i electrotehnicii #figura C.L$sunt solicitate materialecompozite n cantiti tot mai mari de la an la an, cu precdere compozite coninndmateriale plastice speciale, rini poliamidice, policarbonai, siliconi, polibutilentereftalat etc. Se apreciaz c n prezent acest domeniu absoarbe un sfert dinconsumul total de materiale compozite cu destinaie industrial, att pentru

componentele electronice active #capsule pentru circuite integrate$ ct i pentrucomponente pasive #supori pentru imprimante, conductoare, conectoare etc.$.

&igura 7.*.P i#erse produse electrotenice realizate din materialecompozite

%n domeniul telecomunicaiilor, n continu dezvoltare, materialele compozite sefolosesc la izolaii de cabluri telefonice din polietilen de nalt i 1oas presiune, la

57


58/63

transmisiile prin satelii, unde pentru structurile de rezisten i pentru discurileantenelor sunt utilizate compozite armate cu fibre de sticl.

%n domeniul casnic utilizrile se refer la probleme de design, de proteciempotriva polurii, de consum energetic i de rafinament gastronomic.

)tinderea n viitor a aplicaiilor compozitelor metalice, ndeosebi n domeniul

construciilor de autovehicule, implic anumite cerine care necesit rezolvare

&realizarea de investiii pentru introducerea unor procedee de prelucrare acompozitelor cu materiale de ranforsare dure !)i&, %l";

&scimbarea i adaptarea principiilor de proiectare a pieselor i ansamblurilor, inndseama de proprietile specifice pe care le reprezint materialele compozite;

&mbogirea pe cale experimental a cunotinelor privind0 comportarea la frecare,rezistena la uzare, prelucrabilitatea, tenacitatea i rezistena la oboseal;

&dezvoltarea procedeelor de control, care s asigure verificarea coninutului idistribuiei materialelor de ranforsare n interiorul pieselor, metodele de control alcalitii fiind considerate n mare parte inadecvate;

&analiza posibilitilor de reciclare a deeurilor rezultate n urma prelucrrii; deexemplu, tratarea special a topiturilor pentru ndeprtarea materialuluicomplementar;

&rezolvarea unor probleme care in de producerea prin turnare a compozitelor0fluiditatea materialului n stare semisolid, porozitatea rezidual, deformarea

preformei, fenomenele de segregare gravitaional ...;&gsirea unor materiale metalice noi ieftine pentru realizarea matricei i a unor aliaje lacare microstructura sau microsegregarea sunt mai puin afectate la solidificare de

prezena componentei de ranforsare;

&dezvoltarea compozitelor la care materialul de ranforsare se creeaz n timpul uneisolidificri dirijate;&studierea mai profund a proceselor cimice de la interfaa matrice-materialcomplementar, care influeneaz ntr-o msur important calitatea compozitelor;

&stabilirea unor metode specifice de testare a prototipurilor;&restructurarea strategiei de promovare a folosirii materialelor compozite n diferiteaplicaii industriale.

e lng alia1ele metal!metal, cunoscute de mult vreme i alia1ele mai noi detip ceramic!ceramic i ceramic!metal, se contureaz utilizarea alia1elor dinmateriale plastice, polimer!polimer, polimer!metal i polimer!ceramic. le au

proprieti mecanice superioare i n multe procese de frecare, elimin ungerea.

7.*.+.Ktilizri 5n medicin.S!a creat o revoluie n domeniul biomaterialelor, n care alia1ele plastice i

polimerii grefai sunt folosii n tehnica medical pentru realizarea esuturilor artificiale,utilizate n cazul unor arsuri grave sau care pot nlocui organele corpului omenesc

-valve cardiace,-artere artificiale,

58


59/63

-plmni artificiali,-implanturi de natur osoas etc.

%n domeniul medical se utilizeaz materiale compozite cum sunt compui cupolimeri pentru transplanturi, proteze i implanturi cardiace, unele substane pentrucoagularea sngelui #poliuretani, cauciucul siliconic, dacron, teflon e)pandat,polietilen special, floropolimeri etc.$, n ortopedie, unde trebuie s rspund i unor

mari necesiti biologice i unde cele mai adecvate s!au dovedit a fi sistemele decompoziie de grafit polisulfuric i sticl ' aramid ' polipropilene i sticl epo)idic cubune proprieti de adaptabilitate biologic.

Se poate considera c cercetarea n acest domeniu, de obinerea unormateriale noi, cu caracteristici prestabile, a devenit o tiin a materialelor.

Se consider c tiina i tehnologia materialelor va cunoate dezvoltri idescoperiri de perspectiv n viitorul secol.

7.+.4endin%e moderne 5n tiin%a i tenologia materialelor compozite

Secolul al 3?!lea a fost martorul unei dezvoltri uluitoare a tiinei i tehnologiei,

cu impact asupra omului sub toate aspectele vieii. :rei tiine ma1ore s!au dezvoltat iau marcat secolul

fizica, tiina care a reuit nelegerea structurii atomilor prin prisma mecaniciicuantice+

biologia #cu ramurile sale, biofizica, biochimia i genetica$, prin care s!a reuitnelegerea structurii celulei i a mecanismelor vieii+

informatica, prin care s!au dezvoltat n simbioz mi1loacele de comunicare i decalcul.

%nceputul secolului al 3

modificri neprevzute de clim, apariia unor noi ageni patogeni, poluarea la toatenivelurile i sub toate formele posibile #chimic, electromagnetic, etc.$, radiaiaradioactiv, epuizarea unor surse de energie, terorismul cu toate formele lui #atacuribacteriologice, atacuri cu arme convenionale, atacuri cu gaze de lupt$.

%n aceste condiii, tiina omenirii i regrupeaz forele, ncercnd s oferesoluii fundamentale, care s poat fi preluate de tehnologia modern.

59


60/63

4 abordare cu totul diferit este avut n vedere pentru modul n care va ficondus dezvoltarea tiinei i tehnologiei materialelor, n secolul nostru.

=oua abordare const n dezvoltarea cercetrilor n direcia apropierii de nivelulstructurii atomice, folosind aa!numita electronic la scar nanosau nano-electronic.rin micarea ctre dimensiuni mai mici se urmrete creterea densitii de integrare,a funcionalitii sistemelor i a performanei acestora #spre e)emplu, creterea vitezei

de operare i scderea puterii consumate$.

6atorit nano!electronicii va fi posibil ca, n viitor, s se creeze sisteme atomicei molecule artificiale, sisteme multifuncionale integrate la scara atomilor. _tiinamaterialelor are un rol esenial n pregtirea saltului tehnologic de mine prin creareade noi materiale i noi structuri, dar, nu n ultimul rnd, prin descoperirea de noifenomene fizice i proprieti specifice la scar atomic.

/ealizrile de vrf n domeniul materialelor avansate prefigureaz, printr!o liniede e)trapolare pe termen mediu, evoluia tiinelor, n particular cea a fizicii materieicondensate, precum i impactul tehnologic la scar nanometric.

2ercetarea fundamental n domeniul materialelor avansate trebuie s fiediri1at ctre descoperirea relaiilor dintre proprietile care determin funcionalitateamaterialului, compoziia chimic i structura lui. ste important de remarcat c diferiteproprieti de material sunt determinate de comportarea colectiv a moleculelor,atomilor i electronilor iar aceast comportare ar putea fi e)trem de neliniar pentru

scri de timp i de mrime diferite. %nelegerea fundamental este esenial dac vremca funcionalitatea materialelor s fie asigurat pe perioade lungi de timp.

%ncercm n cele ce urmeaz s artm, n mod sintetic, care sunt principalelelinii directoare ale noii evoluii n tiina i tehnologia materialelor compozite avansate

Etiin%a i ingineria materialelor compozite.2ompozitele sunt materiale ncare se mbin dou faze complet diferite fie o faz cristalin i una amorf, fie omatrice amorf sau cristalin n care se introduce o a doua faz sub formdimensional diferit de e)emplu, fibre, plci, clusteri, aglomerri fractale, etc

%nelegerea fenomenologiei unui material neomogen, cu bariere structurale ielectronice abrupte, este deosebit de actual. "atricile cu nanotuburi de carbon auproprietti fizice foarte diferite de cele ale componenilor. %n compozite efectelesinergice trebuie investigate n scopul ma)imizrii acestora. roblemele fundamentaleale interaciunilor fizice i chimice se afl pe prim plan i stabilirea legitilor esteimportant pentru toate celelalte domenii ale strii condensate a materiei. /elevanaasupra aplicaiilor este remarcabil.

60


61/63

"aterialul plastic amestecat cu o)idul de siliciu conduce la un material curezistena mecanic de cteva ori mai mare dect cea a polimerului. roprietilee)cepionale de disipare a energiei mecanice sunt deosebit de importante pentruutilizare la ocuri #ciocnirile vehiculelor, lovirea cldirilor la cutremure, etc.$.roprietile de absorbie i disipare a energiei mecanice sunt legate de proceselecare au loc la scara nanometric #dimensiunea particulelor de silice este de ordinul aE? nm iar microporii au circa 3 nm diametru. 2ompozitele sunt uoare, pot fi dure ca

oelul i rezistente la cldur.)ploatarea proprietilor fundamentale ale materialelor compozite pentru

crearea de structuri macroscopice cu proprieti superioare rezistente la traciune, laoc, uoare, elastice etc., reprezinta o provocare tehnologica.

"aterialele cu gradient funcional sunt materiale noi la scar nanometric,bazate pe combinaii de componente cu proprieti radical diferite. roprietile acestormateriale sunt determinate, n mare msur, de interfeele dintre componente, la caregradienii de compoziie sunt mari. 2ele dou tipuri de astfel de materiale sunt a$materiale bazate pe straturi subiri i multistraturi de compoziii foarte diferite i b$materiale bazate pe nanoparticulele unui component nglobate n matricea altuia.

ste nevoie de cunoaterea structurilor cu diferite dimensiuni ce impliccombinaii de sisteme puternic corelate. %nelegerea acestora poate duce la noiproprieti n care multistratul ca atare poate fi privit ca un nou material dac straturilecomponente sunt suficient de subiri, adic mai subiri dect lungimea de coeren

ste necesar producerea unor structuri perfect controlabile tehnologic,reproductibile, lipsite de defecte sau cu un minim de defecte.

2eramicile electronice de tip perovs(it #piezoceramicile$ sunt e)trem deimportante pentru aplicaii tehnice. 0ragmentele de structuri de tip perovs(it pot ficombinate cu multe alte elemente structurale. Se genereaz astfel noi materiale cuproprieti deosebite. ste important realizarea unor legturi ntre elemente diferite i,de aceea, potrivirea geometric este esenial. rezena vacanelor de o)igensporete adaptabilitatea componentelor structurale. Substituirea a dou tipuri decationi mrete potenialul de modificare a proprietilor ceramicilor, precum iabilitatea de a ncorpora diferite elemente structurale. Supraconductorii de o)id decupru compozii sunt gritori n aceast privin. %n multe cazuri, stoichiometriao)igenului difer de cea ideal. Nacanele de o)igen sunt adesea ordonate iformeaz suprastructuri. 4)idrile i reducerile influeneaz proprietile ceramicilor.roprietile piezoceramicilor pot fi astfel controlate cu finee. Studiul fundamental alperovs(iilor este obiectul unei cercetri continue.

Sunt avute n vedere clase noi de materiale feroelectrice cu avanta1e aplicative,precum compozitele ceramic-polimer. Se combin faze cu proprieti diferite.

roprietile mecanice i electrice ale compozitelor pot fi modificate cu multeordine de mrime n funcie de modul n care se conecteaz fazele individuale. Se potobine senzori de presiune sensibili i ieftini. 2u a1utorul dopanilor #2a, b, "n, negrude fum...$ se pot controla uor temperatura 2urie, anizotropia, polarizabilitatea ipierderile dielectrice, precum i rezistivitatea materialului.

61


62/63

2vazi!cristalele sunt alia1e metalice cu coninut mare de aluminiu, care prezinto simetrie cristalografic interzis #a)e de ordin E$. 2vazi!cristalele pot fi formate prinmulte combinaii de elemente. Studiile fundamentale sunt nc la nceput. uteme)emplica

- roducerea de mbrcminte pentru militari, cu efect de vindecare a rnilor, la

scurt timp dup apariia acestora.

- 2rearea de noi materiale super!rezistente prin mimarea unor materiale produsen sfera bio #de e)emplu materialul pentru veste anti!glon, Gevlarul, folosetefibre produse de o specie de paian1en$.

- %n cazul supraconductorilor de temperatur critic ridicat, materialele cu o)idde cupru sunt greu de nlocuit, deoarece scara de energie asociatmagnetismului #care este implicat fundamental n mod fundamental nsupraconducie$ este foarte nalt, depind pe cea din cazul altor materialesupraconductoare.

- "ateriale noi pot fi gsite doar n afara i n pofida teoriei cvazi!unanimacceptate astzi #starea de supraconducie este o stare rezonant a legturii devalen dopat, cu pronunat caracter d$. 2ercetarea de material se va dezvolta

n continuare, incluznd noi clase, ca de pild, cea a compuilor cu bor, la cares!au observat recent temperaturi critice suficient de nalte. ste importantperfecionarea tehnologiei de obinere a supraconductorilor ceramici.

Se va pune la punct tehnologia circuitelor de microunde cu supraconductoricalzi. 2ercetrile tehnologice pentru obinerea de multistraturi de nalt calitate, lipsitede defecte vor preceda aplicaiile n domeniul dezvoltrii de magnetometre sensibile

pentru medicin, pentru scopuri militare i pentru defectoscopie nedestructiv #bazatepe 1onciuni `osephson$. Se are n vedere crearea de circuite ultrarapide.

- %n cazul materialelor structurate artificial, se vor avea n vedere n mod specialdispozitivele optoelectronice. Se va pune le punct tehnologia pentru obinereastructurilor cu compoziie modulat. innd seama de proprietile cristalelorfotonice, se pot construi oglinzi de foarte nalt reflectivitate pentru anumitelungimi de und ale radiaiei electromagnetice.

- 2eramicile piezoelectrice vor fi procesate astfel nct s se obin catalizatoriperformani, supraconductori i electrozi de o)igen. %n toate cazurile, morfologia

produselor trebuie controlat, 1ucnd un rol principal. 6ezvoltarea unortehnologii de preparare controlate pentru fazele care prezint proprietispecifice fizico!chimice, morfologice, structurale i compoziionale, necesitstudii e)perimentale sistematice.

! 2vazi!cristalele sunt sugerate pentru aplicaii. Se are n vedere un compozitpromitor material polimeric n care se introduce pulbere cvazi!cristalin de Al!2u!0e.

62


63/63

articulele de Al!2u!0e sporesc rezistena la uzur a polimerului. Se presupunec acest fapt se datorete combinrii duritii cvazi!cristalitelor, cu coeficientul defrecare mic i conductivitatea termic redus a polimerului.

entru aplicaii de anvergur, la acoperiri rezistente, este nevoie de o cercetaree)perimental e)tins, avnd n vedere sensibilitatea acoperirilor la fazele prezente nmaterial.

Se va ncerca aplicarea cvazi!cristalelor n cataliz, stocarea hidrogenului,generarea de termo!electricitate i drept absorbani optici.

Date post:	03-Jun-2018
Category:	Documents
Upload:	ai-costin
View:	226 times
Download:	0 times

Cursul Nr.7 a Se Studia...

Documents