Obținerea și caracterizarea unor materiale compozite cu proprietăți de rezistentă la uzare

Cuprins proiect Cum descarc?

1.1 Materiale compozite- Generalitati 3
1.2 Ranfortul 5
1.3 Matricea 6
1.4 Clasificarea materialelor compozite 7
1.5 Materiale compozite cu matrice metalica 10
1.5.1 Materiale compozite cu matrice metalica ranforsate cu particule 15
1.6 Metode de obtinere a materialelor compozite cu matrice metalica 16
1.6.1 Turnarea centrifuga 17
1.6.2 Procedee de obtinere in situ a materialelor compozite cu matrice metalica 18
1.6.3 Metoda Vortex 20
1.7 Domenii de aplicare a materialelor compozite 21
1.7.1 Aplicatii in industria aeronautica si aerospatiala 22
1.7.2 Aplicatii in electrotehnica 23
1.7.3 Aplicatii in industria constructoare de masini 24
2.3. Concluzii 26

Extras din proiect Cum descarc?

1.1 Materiale compozite- Generalitati
Materialele compozite reprezinta in principal o evolutie a stiintei si a tehnologiei materialelor, deoarece acestea combina cele mai bune proprietati ale mai multor materiale obtinute prin cele mai moderne tehnologii, care le confera proprietati fizice si mecanice deosebite.
Ideea de a combina diferite materiale pentru a profita de proprietatile deosebite ale fiecarui constituent in parte are radacini istorice antice.
Materialele compozite au existat inca din epoca Paleolitica. Potrivit lui Kelly si Mileiko (1983)[1] printre cele mai vechi aplicatii ale compozitelor sunt in industria ceramica in care inainte de ardere, fibrele de sticla si parul de animale au fost folosite pentru ranforsarea unui alt material cu scopul de a reduce contractia si de a imbunatati rezistenta. Herakovich (1998)[2] a raportat ca egiptenii au folosit fibre compozite pentru laminarea materialelor de scris din arborele papirus. In Japonia se spune ca sabiile si armura de samurai au fost obtinute dintr-un material compozit. Gordon (2006)[3] a declarat ca materialele compozite au fost inca din vremea lui Faraon in Egipt, in acel timp caramizile au fost intarite cu paie obtinandu-se un material compozit. Bambusul, telina si osul sunt exemple de compozite celulare existente in natura.
Rasinile fenolice intarite cu azbest au fost introduse in secolul XX. Primul vas fabricat din fibra de sticla dateaza din 1942 si in aceeasi perioada au fost intarite materialele plastice si folosite in industria aeronautica si in dispozitivele electrice. Primele fibre de carbon si bor cu rezistenta ridicata au fost folosite in anii 1960 pentru componentele aeronautice. Compozitele cu matrice metalica cu bor/ aluminiu au fost introduse in 1970. In 1973, DuPont a dezvoltat fibrele aramidice numite Kevlar[4].
Materialele compozite sunt primele materiale a caror dispunere structurala interna o concepe omul, atat prin inlantuirea lor moleculara, cat si prin directii preferentiale, conferindu-le in acest fel rezistente favorabile, net superioare celor ale componentelor lor. 
Compozitele reprezinta amestecuri de doua sau mai multe componente, ale caror proprietati se completeaza reciproc, rezultand un material cu proprietati superioare celor specifice fiecarui component in parte[5], [6].
Notiunea de sinergie, desemneaza rezultatul unitar produs prin asocierea si dozarea convenabila a caracteristicilor unor componente. Aceste componente vor coopera, iar deficientele unora sunt suplinite de calitatile altora, conferind ansamblului proprietati pe care nici un component nu le poate avea individual. 
Compozitele sunt constituite dintr-o faza discontinua rigida (ranforsant), dispersata intr-o faza continua, cu o rigiditate mai scazuta (matrice)[7].Uneori, datorita interactiunilor chimice ale altor efecte de prelucrare, apare o faza suplimentara (interfaza) la interfata dintre ranforsant si matrice. 
Din punct de vedere tehnic, notiunea de material compozit se refera la materialele care detin urmatoarele caracteristici:
- Sunt create artificial, prin combinarea voita si rationala a diferitelor componente (sunt excluse compozitele naturale sau cele aparute fara intentia de a crea un compozit);
- Reprezinta o combinare a cel putin doua materiale deosebite din punct de vedere chimic, cu proprietati anizotrope intre care exista o suprafata de separatie distincta, numita interfata;
- Prezinta o serie de proprietati pe care nici un component luat separat nu le poate avea.
Materialele compozite sunt privite ca materialele care au revolutionat era contemporana, in prezent fiind utilizate in aproape toate domeniile de activitate tehnica. Cu toate acestea, datorita potentialului pe care il pot oferi, compozitele sunt considerate materialele viitorului datorita aplicabilitatii lor in aria de cercetare a nanocompozitelor si a materialelor inteligente. Compozitele prezinta un avantaj major care consta in posibilitatea modularii proprietatilor si obtinerea unei game foarte variate de materiale[7]. 
Principalele proprietati ale materialelor compozite care se urmaresc a fi imbunatatite sunt:
- Rezistenta la soc si la uzare;
- Rezistenta mecanica si rigiditatea;
- Rezistenta la solicitari variabile;
- Rezistenta la coroziune;
- Rezistenta la actiunea agentilor chimici;
- Stabilitate dimensionala;
- Greutate scazuta.

Fisiere în arhivă (1):

 Obtinerea si caracterizarea unor materiale compozite cu proprietati de rezistenta la uzare.doc

Imagini din acest proiect Cum descarc?

Bibliografie

[1] A. Kelly, S. T. Mileiko, "Fabrication of Composites." Elsevier, Amsterdam, 1983.
[2] C. T. Herakovich, "Mechanics of Fibrous Composites." John Wiley & Sons, Inc, New York., p. 460, 1998.
[3] J. E. Gordon, The New Science of Strong Materials or Why you don't fall through the floor. Princeton University Press, Princeton, Expanded ed.., 2006.
[4] D. Brigante, New Composite Materials. 2014.
[5] D. B. Miracle and S. L. Donaldson, ASM Handbook, Volume 21 - Composites, vol. 21. ASM International, 2001.
[6] G. W. Stachowiak, Wear - Materials, mechanisms and practice, vol. 53, no. 9. 2013.
[7] G. H. Staab, "Introduction to composite materials 1.1," pp. 1- 16, 2015.
[8] R. Sharma and K. K. Kar, Carbon nanotube-/graphene-reinforced ceramic composites. 2016.
[9] D. D. L. Chung and D. D. L. Chung, 5 -  Polymer-Matrix Composites: Functional Properties, Second Edi. Elsevier Inc., 2017.
[10] D. D. L. Chung and D. D. L. Chung, 8 -  Ceramic-Matrix Composites, Second Edi. Elsevier Inc., 2017.
[11] K. K. Chawla, Composite Materials. 2012.
[12] C. Scarponi, "Sandwiched composites in aerospace engineering," Carbone-carbon Compos. Aerosp. Eng., pp. 129- 174, 2016.
[13] Kainer K. U., Metal Matrix Composites Custom-made Materials for Automotive and Aerospace Engineering. 2007.
[14] M. Haghshenas, "Metal- Matrix Composites," Ref. Modul. Mater. Sci. Mater. Eng., pp. 1- 28, 2016.
[15] I. Carcea, MATERIALE COMPOZITE. 2008.
[16] F. Akhtar, "Ceramic reinforced high modulus steel composites: processing, microstructure and properties," Can. Metall. Q., vol. 53, no. 3, pp. 253- 263, 2014.
[17] A. A. Adebis, M. A. Maleque, and M. M. Rahman, "Metal Matrix Composite Brake Rotor: Historical Development and Product Life Cycle Analysis," Int. J. Automot. Mech. Eng., vol. 4, no. December, pp. 471- 480, 2011.
[18] I. Materialele, "Capitolul CG.03. Materiale s i compozite anorganice," pp. 1- 24.
[19] G. A. Bagheri, "The effect of reinforcement percentages on properties of copper matrix composites reinforced with TiC particles," J. Alloys Compd., vol. 676, pp. 120- 126, 2016.
[20] K. N. Braszczynska-Malik and E. Przelozynska, "The influence of Ti particles on microstructure and mechanical properties of Mg-5Al-5RE matrix alloy composite," J. Alloys Compd., 2017.
[21] M. H. Shojaeefard, M. Akbari, P. Asadi, and A. Khalkhali, "The effect of reinforcement type on the microstructure, mechanical properties, and wear resistance of A356 matrix composites produced by FSP," Int. J. Adv. Manuf. Technol., vol. 91, no. 1- 4, pp. 1391- 1407, 2017.
[22] J. Singh and A. Chauhan, "Overview of wear performance of aluminium matrix composites reinforced with ceramic materials under the influence of controllable variables," Ceram. Int., vol. 42, no. 1, pp. 56- 81, 2015.
[23] C. Y. Dan et al., "Microstructure study of cold rolling nanosized in-situ TiB2 particle reinforced Al composites," Mater. Des., vol. 130, no. March, pp. 357- 365, 2017.
[24] K. U. Kainer, High Temperature Ceramic Matrix Composites, vol. 5, no. 12. 2002.
[25] S. Sharma, T. Nanda, and O. P. Pandey, "Effect of particle size on dry sliding wear behaviour of sillimanite reinforced aluminium matrix composites," Ceram. Int., 2017.
[26] Y. Su et al., "Materials Science & Engineering A Composite structure modeling and mechanical behavior of particle reinforced metal matrix composites," Mater. Sci. Eng. A, vol. 597, pp. 359- 369, 2014.
[27] M. O. Shabani and A. Mazahery, "Suppression of segregation, settling and agglomeration in mechanically processed composites fabricated by a semisolid agitation processes," Trans. Indian Inst. Met., vol. 66, no. 1, pp. 65- 70, 2013.
[28] M. O. Shabani, A. A. Tofigh, F. Heydari, and A. Mazahery, "Superior Tribological Properties of Particulate Aluminum Matrix Nano Composites," vol. 52, no. 2, pp. 244- 248, 2017.
[29] K. K. Alaneme and B. U. Odoni, "Mechanical properties, wear and corrosion behavior of copper matrix composites reinforced with steel machining chips," Eng. Sci. Technol. an Int. J., vol. 19, no. 3, pp. 1593- 1599, 2016.
[30] N. Chawla and K. K. Chawla, Metal Matrix Composites. 2013.
[31] N. Vijay, V. Rajkumara, and P. Bhattacharjee, "Assessment of Composite Waste Disposal in Aerospace Industries," Procedia Environ. Sci., vol. 35, pp. 563- 570, 2016.
[32] S. Yadav, S. Gangwar, and S. Singh, "Micro/Nano Reinforced Filled Metal Alloy Composites: A Review Over Current Development in Aerospace and Automobile Applications," Mater. Today Proc., vol. 4, no. 4, pp. 5571- 5582, 2017.
[33] C. Meola, S. Boccardi, and G. maria Carlomagno, "Composite Materials in the Aeronautical Industry," Infrared Thermogr. Eval. Aerosp. Compos. Mater., pp. 1- 24, 2017.
[34] R. Liu, Z. Wang, T. Sparks, F. Liou, and J. Newkirk, Aerospace applications of laser additive manufacturing. Elsevier Ltd, 2016.
[35] S. T. Mavhungu, E. T. Akinlabi, M. A. Onitiri, and F. M. Varachia, "Aluminum Matrix Composites for Industrial Use: Advances and Trends," Procedia Manuf., vol. 7, pp. 178- 182, 2017.