Materjali differenti ħafna
Materjali komposti huma differenti minn materjali konvenzjonali peress li l-partijiet komposti fihom żewġ komponenti distinti - materjali tal-fibra u tal-matriċi (l-aktar komuni reżini tal-polimeri) - li jibqgħu separati meta kkombinati iżda jinteraġixxu biex jiffurmaw materjal ġdid li l-proprjetajiet tiegħu ma jistgħux jiġu mbassra billi sempliċiment jiżdiedu l-proprjetajiet tal-materjali tiegħu. komponenti.
Fil-fatt, wieħed mill-vantaġġi ewlenin tal-kombinazzjoni tal-fibra/reżina hija l-komplimentarjetà tagħha. Fibri tal-ħġieġ irqaq, pereżempju, għandhom saħħa tat-tensjoni relattivament għolja iżda huma faċilment imħassra. B'kuntrast, il-biċċa l-kbira tar-reżini tal-polimer għandhom saħħa tensili dgħajfa iżda huma iebsa ħafna u malleabbli. Meta l-fibra u r-reżina huma kkombinati, madankollu, jistgħu jikkumpensaw id-dgħufijiet ta 'xulxin, u joħolqu materjal li huwa ferm aktar utli minn kwalunkwe komponent individwali.
Il-proprjetajiet strutturali tal-komposti huma prinċipalment derivati minn rinfurzar tal-fibra. Komposti kummerċjali għal swieq kbar, bħal partijiet tal-karozzi, vapuri, oġġetti tal-konsumatur, u partijiet industrijali reżistenti għall-korrużjoni, huma tipikament magħmula minn fibra tal-ħġieġ mhux kontinwi, orjentata b'mod każwali jew forom ta 'fibra kontinwi iżda mhux orjentati.
Oriġinarjament żviluppati għas-suq aerospazjali militari, komposti avvanzati, li jaħdmu aħjar minn metalli strutturali tradizzjonali, issa jinsabu f'satelliti tal-komunikazzjoni, ajruplani, oġġetti sportivi, trasport, industrija tqila, u s-settur tal-enerġija għall-esplorazzjoni taż-żejt u l-gass u l-kostruzzjoni tat-turbini tar-riħ.
Il-kompożiti ta' prestazzjoni għolja joħorġu l-karatteristiċi strutturali tagħhom minn materjali ta' rinfurzar tal-fibra kontinwi, orjentati u ta' saħħa għolja -- l-aktar komunement fibra tal-karbonju, fibra tal-arylpolyamide, jew fibra tal-ħġieġ -- f'matriċi li ttejjeb il-makkinarju u ttejjeb il-proprjetajiet mekkaniċi bħal ebusija u reżistenza kimika.
L-orjentazzjoni tal-fibra tista 'tiġi kkontrollata, li hija fattur li jista' jtejjeb il-prestazzjoni fi kwalunkwe applikazzjoni. Pereżempju, fix-xaftijiet tal-klabb tal-golf komposti, il-boron u l-fibri tal-karbonju huma orjentati f'angoli differenti fi ħdan ix-xaft kompost, kapaċi jieħdu vantaġġ sħiħ mill-karatteristiċi ta 'saħħa u ebusija tagħhom u jifilħu tagħbijiet tat-torque u forzi multipli ta' liwi, kompressjoni u tensjoni.
Fibra tal-ħġieġ
Il-maġġoranza l-kbira tal-fibri użati fl-industrija tal-komposti huma tal-ħġieġ. Il-fibra tal-ħġieġ hija l-eqdem u l-aktar materjal ta 'rinfurzar komuni użat fil-biċċa l-kbira tal-applikazzjonijiet tas-suq finali (bl-industrija tal-ajruspazju tkun eċċezzjoni importanti) biex jissostitwixxi komponenti tal-metall itqal.
Il-fibra tal-ħġieġ hija itqal u inqas riġida mill-fibra tal-karbonju, il-materjal ta 'rinfurzar l-aktar komuni li jmiss, iżda hija aktar reżistenti għall-impatt u għandha titwil akbar waqt il-waqfa (jiġifieri, tiġġebbed sa punt akbar qabel ma tinkiser). Firxa wiesgħa ta 'karatteristiċi u livelli ta' prestazzjoni tista 'tinkiseb skond it-tip ta' ħġieġ, dijametru tal-filament, kimika tal-kisi (imsejħa "daqs"), u forma ta 'fibra.
Il-filamenti tal-ħġieġ huma fornuti fil-forma ta 'qatet imsejħa strands, li huma kollezzjonijiet ta' filamenti kontinwi tal-ħġieġ.
Roving normalment huwa qatta 'swied mhux mibrumin imgeżwer bħal ħajt madwar rukkell kbir. Roving b'tarf wieħed jikkonsisti f'linja kontinwa ta 'filamenti multipli tal-ħġieġ li jmexxu t-tul tal-linja. Roving b'ħafna truf fih linji twal iżda mhux kompletament kontinwi li huma miżjuda jew imwaqqfa f'arranġament imqassam waqt l-istralċ. Il-ħajt huwa ġabra ta 'fergħat mibrumin flimkien.
Fibra ta 'prestazzjoni għolja
Fibra tal-karbonju - bil-bosta l-aktar fibra użata f'applikazzjonijiet ta 'prestazzjoni għolja - hija magħmula minn varjetà ta' sistemi prekursuri, inklużi polyacrylonitrile (PAN), rejon, u asfalt. Il-fibri prekursuri huma ttrattati kimikament, imsaħħna u mġebbda, u mbagħad karbonizzati biex jipproduċu fibri ta 'saħħa għolja. L-ewwel fibra tal-karbonju ta 'prestazzjoni għolja fis-suq kienet magħmula minn prekursuri tar-rejon.
Illum, polyacrylonitrile u fibri bbażati fuq l-asfalt ħadu post il-fibri artifiċjali fil-biċċa l-kbira tal-applikazzjonijiet. Il-fibra tal-karbonju bbażata fuq il-pan hija l-aktar versatili. Huma joffru firxa aqwa ta 'proprjetajiet, inkluża saħħa eċċellenti u ebusija għolja. Il-fibri tal-asfalt huma magħmula minn bitum tal-pitrolju jew tal-qatran tal-faħam u għandhom ebusija għolja għal estremament għolja u baxxa għall-koeffiċjent axjali negattiv tal-espansjoni termali (CTE). Il-karatteristiċi CTE tagħhom huma partikolarment utli f'applikazzjonijiet ta' vetturi spazjali li jeħtieġu ġestjoni termali, bħal casings ta' strumenti elettroniċi.
Għalkemm huma aktar b'saħħithom minn fibri tal-ħġieġ jew aramid, il-fibri tal-karbonju mhux biss huma inqas reżistenti għall-impatt, iżda wkoll jgħaddu minn korrużjoni galvanika meta jiġu f'kuntatt mal-metall. Il-manifatturi jegħlbu l-aħħar problema billi jużaw materjali ta 'barriera jew saffi tal-velu (ġeneralment fibreglass/epoxy) matul il-proċess tal-pellikola.
Il-forma bażika tal-fibra tal-fibra tal-karbonju ta 'prestazzjoni għolja hija mazz tal-fibra kontinwu msejjaħ mazz tal-filament. Mazz tal-fibra tal-karbonju jikkonsisti f'eluf ta' filamenti kontinwi u mhux mibrumin, in-numru ta' filamenti rappreżentati b'numru segwit minn "K", li jfisser immultiplikat b'1,000 (per eżempju, 12K tfisser in-numru ta' filamenti huwa 12,000). L-għenieqed jistgħu jintużaw direttament fi proċessi bħall-istralċ tal-filament jew l-iffurmar tal-pultrużjoni jew jistgħu jiġu kkonvertiti f'żigarelli unidirezzjonali, drappijiet u forom oħra rinfurzati.
