Materiale compozite

Previzualizare curs:

Cuprins curs:

INTRODUCERE 2
Capitolul 1. PRODUCEREA MATERIALELOR COMPOZITE PRIN METALURGIA PULBERILOR ... 2
1.1. Consideratii generale .. 3
1.2. Pulberi si lianti . 4
1.3. Sinterizarea . 5
Capitolul 2. FORMAREA PRIN INJECTIE A MATERIALELOR COMPOZITE CU MATRICE DIN ALUMINIU
ARMATE CU PARTICULE DE CARBURA DE SILICIU SI GRAFIT . 8
2.1. Consideratii generale .. 8
2.2. Descrierea procedeului ... 3
2.2.1. Pulberi utilizate 4
2.2.2. Lianti folositi . 5
2.2.3. Injectarea . 8
2.2.4. Delierea ... 9
2.2.4.1. Delierea chimica .. 14
2.2.4.2. Delierea in solvent 9
2.2.5. Sinterizarea 14
BIBLIOGRAFIE (Cap. 1 si 2) ... 42
Capitolul 3. CERCETARI EXPERIMENTALE ..
3.1. Programul experimental ... 16
3.2. Tehnica experimentala .. 17
3.3. Pregatirea si caracterizarea amestecurilor de pulberi .. 17
3.3.1. Alegerea si caracterizarea liantului ... 40
3.3.2. Omogenizarea liantului cu amestecul de pulberi . 41
3.4. Experimente de injectare si caracterizarea probelor injectate 16
3.5. Experimente de deliere . 17
3.5.1.Delierea prin imersie in solvent .. 17
3.6. Experimente de sinterizare ... 17
3.6.1. Alegerea parametrilor si tehnica experimentala pentru sinterizare 31
3.6.2. Caracterizarea probelor sinterizate ... 32
3.6.3. Concluzii despre sinterizare .. 40
CAPITOLUL 4. CONCLUZII SI CONTRIBUTII PERSONALE ... 40
BIBLIOGRAFIE ... 42

Extras din curs:

INTRODUCERE

Istoric, conceptul de material compozit este foarte vechi. In Egiptul antic

caramizile de argila erau intarite cu paie; la Muzeul Britanic din Londra, este expus

un vas de depozitare din perioada merovingienilor 900 d.H de pe teritoriul Scotiei,

realizat din fibra de sticla intarita cu o rasina, ceea ce ar corespunde astazi unui

compozit de tip rasina epoxidica armat cu fibra de sticla. Prima ambarcatiune din

fibra de sticla a fost realizata in 1942 si de asemenea, la acel timp, acest material a

fost utilizat in aeronautica si pentru componente electrice. Primele fibre de bor si de

carbon, cu rezistenta mare la rupere, au aparut la sfarsitul anului 1960 fiind aplicate

in materialele avansate folosite la componente de avion, prin 1968. Sf a rs it u l

a n ilo r 1 9 8 0 a ma r c a t o c re s t e re s emn if ic a t i va in u t il i za re a ma t e ria le lo r

cu f ibre, avand modulul de elast icitate ridicat , ast fel, s -au dezvoltat

ma t e ria le c a re s a ra s p u n d a cerintelor functionarii, deci s-a introdus conceptul

de proiectare a materialului plecand de la cerintele tehnice ale produsului. In ultimii

ani, pe de o parte datorita cresterii spectaculoase a consumurilor de material s i, p e

d e a lt a p a rt e , d a t o rit a re zu lt a t e lo r c e rc e t a ri i s t iin t if i c e , a s t u d ii lo r

p ri v in d p ro p rie t a t i le intime ale unor materiale, s-a trecut la realizarea materialelor

compozite, numite de specialisti -de generatia a II-a? care prezinta o serie de

avantaje certe pentru o mare gama de produse,avantaje dintre care mentionam:

- masa volumica mica in raport cu metalele (compozitele cu rasini epoxidice

armate cu fibrede Si, B, C au masa volumica sub 2 g/cm3 );

- rezistenta la tractiune sporita Rm (compozitul kevlar are Rm de doua ori mai

mare decat al sticlei);

- coeficient de dilatare mic in raport cu metalele;

- rezistenta la soc ridicata;

- durabilitate mare in functionare (in aceleasi conditii de functionare, 1kg de

kevlar inlocuieste 5 kg de otel, la o durata egala de functionare);

- capacitate mare de amortizare a vibratiilor;

- siguranta mare in functionare (ruperea unei fibre dintr-o piesa din compozit nu

produce o amorsa de rupere a piesei, ca in cazul materialelor clasice);

- consum energetic scazut la elaborare, in comparatie cu metalele: de

exemplu, pentru obtinerea polietilenei se consuma 23 kcal/cm3, iar pentru otel 158

kcal/cm3 ;

- rezistenta la coroziune; stabilitate termica si rezistenta mare la temperatura

ridicata (fibrele de kevlar, teflon, Hyfil sunt stabile pana la 500 sC, iar fibrele ceramice

tip SiC, Si3Ni4, Al2O3 sunt stabile pana la 1400 sC / 2000 sC [1].

Obtinerea de noi materiale a reprezentat dintotdeauna o necesitate determinata

de evolutia dinamica a productiei de bunuri materiale. In momentul de fata, atat

producerea de noi materiale, cat si renuntarea la altele vechi, reprezinta un proces

extrem de activ,fara precedent. In general, aproape orice material solid cu destinatie

tehnica se poate incadra in una din urmatoarele categorii:

- materiale si aliaje;

- ceramica si minerale;

- sticle (nemetalice si metalice);

- textile;

- polimeri;

- compozite.

Necesitatea fabricarii de noi materiale a condus in ultimele decenii la

dezvoltarea spectaculoasa a acestora. La ora actuala sunt cunoscute si studiate o

varietate mare de materiale, diferite unele de altele, dar care prezinta o caracteristica

comuna: sunt fabricate pentru a fi destinate anumitor tipuri de aplicatii. Mitul l al

materialului universal, bun la toate, a cazut si in consecinta se poate vorbi de o

specializare a materialelor pe domenii de utilizare. Aceasta, nu exclude posibilitatea

folosirii aceluiasi tip de material in mai multe aplicatii.

Materialele compozite cu matrice metalica, cunoscute si sub denumirea de

MMC sau MMC's (Metal-Matrix-Composites), sunt o clasa de materiale cu o utilizare

relativ recenta, desi ele au fost fabricate sii studiate inca din anii 60...70.

Aparute initial datorita nevoii de materiale metalice usoare, dar capabile insa de

performante ridicate, MMC au cunoscut o dezvoltare fara precedent in ultimul

deceniu. Fara a inlocui aliajele metalice clasice, dar preluand tehnicile lor de

fabricare, MMC s-au impus in scurt timp nu numai prin performantele lor, dar si din

punct de vedere economic. Posibilitatea utilizarii tehnologiilor de procesare specifice

metalurgiei pulberilor sau adaptarea acestora la conditiile specifice de fabricare a

materialelor compozite a permis obtinerea lor la preturi scazute si a condus in scurt

timp la rapida lor dezvoltare. In plus, anumite tehnici de procesare specifice

compozitelor au fost transferate tehnologiilor "mama". Putem vorbi de o dezvoltare

interactiva a tehnologiilor de procesare utilizate in domeniul fabricarii materialelor

compozite, pe de o parte, si a aliajelor metalice, pe de alta parte [2].

Materialele compozite cu matrice metalica pot fi considerate, ca avand o

anumita motivatie in a fi, intr-o masura mai mare, mai usor "acceptate". Acestea, se

prelucreaza ca si aliajele metalice. In consecinta, si intre anumite limite, ele pot fi

considerate "aliaje metalice" si deci reticenta fata de ele poate disparea, dar cu o

singura conditie: cunoasterea indeajuns a lor.

Este foarte posibil ca, in scurt timp, materialele compozite cu matrice metalica

sa devina materiale comune, asa cum sunt aliajele de aluminiu - spre exemplu - si

termenul de "avansat" sau "neconventional" sa-si piarda sensul.

Proprietatile si comportarea unui material sunt strans legate de structura

acestuia. Structura electronica si cristalina, ca si defectele structurale determina

caracteristicile fizico-chimice si mecanice ale materialului: temperatura de topire;

modulul de elasticitate; densitatea; rezistivitatea chimica; conductivitatea electrica si

termica; duritatea; rezistenta mecanica la rupere; alungirea; tenacitatea etc.

Structura, pe de alta parte, poate sa constituie un criteriu de clasificare. Astfel,

materialele pot fi grupate din acest punct de vedere in 3 categorii si anume:

1) materiale cristaline, care pot fi:

- policristaline (aliaje feroase si neferoase);

- monocristaline (metale, oxizi, carburi, nitruri, materiale semiconductoare si

optoelectronice);

- microcristaline (aliaje supuse unor tratamente termice, cum ar fi calirea);

- semicristaline (materiale polimerice).

2) materiale amorfe ( metalice si nemetalice);

3) materiale compuse care pot fi:

- compozite dispersate reciproc;

- agregate de pulberi presate;

- materiale compuse rezultate prin acoperirea suprafetelor cu substrate metalice

sau nemetalice;

- stratificate (obtinute prin asamblare succesiva sau simultana).

Bibliografie:

[1] F. Stefanescu, G. Neagu, M. Alexandrina, Materialele viitorului se fabrica astazi -

Materiale compozite, Ed. Didactica si Pedagogica Bucuresti, 1996, ISBN 973-30-4628-0, pp.

86-88.

[2] I., Sinclair, P.J., Gregson, Structural Performance of Discontinous Metal Matrix

Composites, Material Science and Technology, 3 (1997), pp.709-725.

[3] I., Grecu, Chimie anorganica, Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1964, pp.

59-63.

[4] M.I., Pech-Canul, R.N., Katz, M.N., Makhlouf, Journal of Materials Processing and

Technology, 108 (2000), pp. 68-77.

[5] Handbook of chemistry and physics, 53rd edition, 1972 - 1973, Editor Robert C.

Weast The chemical Rubber C.O., C.R.C. Press, Cleveland Ohio, pp. C 753.

[6] Jumolea, A.G., Arghir, G., Brandusan, L., Caracterizarea liantului folosit pentru

formarea prin injectie a materialelor composite cu matrice din aluminiu si particule de

carbora de siliciu si grafit, Stiinta si inginerie, an XV, Vol. 28/2015, pp. 391-396.

[7] Abolhasani, H., Muhamad, N., Anew starch - based binder for metal injection

molding, Journal of Materials Processing Technolgy, 210 (2010), pp. 961-968.

[8] V., Paunoiu, Tehnologia pieselor sinterizate, Universitatea -Dunarea de Jos, Galati,

2010, pp. 66-74.

[9] L., Geiger, M., Jackson, Advanced Materials Processing, 136 (7), 1989, pp. 23-28.

[10] D.W., Chung, B.O., Rhee, M.Y., Cao, C.X., Liu, Requirements of Binder for Powder

Injection Molding, Advances in Powder Technology, 3 (1989), pp. 67-78.

[11] R. Carlson, The shaping of engineering ceramics, Materials and Design, 10 (1989),

pp. 10-14.

[12] Shubin Ren, Xuanhui Qu, Jia Guo, Xinbo He, Mingli Qin, Xiaoyu Shen, Net-shape

forming and properties of high volume fraction SiCp/Al composites, Journal of Alloys and

Compounds, 484 (2009), pp. 256- 262.

[13] P. Ravindran, K. Maniseka, P. Rathik, P. Narayanasamy, Tribological properties of

powder metallurgy - Processed aluminium selflubricating hybrid composites with SiC

additions, Materials and Design, 45 (2013), pp. 561- 570.

[14] Y.B., Liu, S.C., Lim, L., Lu, M.O., Lai, Recent development in the fabrication of

metal-matrix particulate composites using powder metallurgy techniques, Journal of Material

Sciences, 29 (1994), pp. 1999-2007.

[15] H. Abolhasani, N. Muhamad, A new starch-based binder for metal injection molding,

Journal of Materials Processing Technology, 210 (2010), pp. 961- 968.

[16] O. Petreus, I. Petreus, Materiale compozite, Ed. Gh. Asachi Iasi, 1999, ISBN 973-

99210-4-3, pp. 35-43.

[17] S. V. Atre, S.-J. Park, Process simulation of powder injection moulding: identification

of significant parameters during mould filling phase, Powder Metallurgy, 50(2007):76-85.

[18] Christoph Schmitz, Handbook of aluminium recycling, Deutsche Nationalbibliothek,

ISBN 10: 3 - 8027 - 2936 - 6, pp. 62 - 95.

[19] M. Harja, M. G. Ciobanu, Materiale compozite anorganice, Matrix Rom Bucuresti.

2004, ISBN 973-685-701-8, pp. 88-98.

[20] J. Hashim, L. Looney, M.S.J. Hashmi, Particle distribution in cast metal matrix

composites--Part I, Journal of Materials Processing Technology, 123 (2002), pp. 251- 257.

113

[21] Alina Georgeta JUMOLEA, George ARGHIR, Liviu BRANDUSAN , Amestecuri

pentru formarea prin injectie a materialelor compozite cu Al/SiCp si grafit, Conferinta -Dorin

Pavel?, Sebes, 2010, Vol. 18, pp. 465.

[22] Alina Georgeta JUMOLEA, George ARGHIR, Liviu BRANDUSAN, Formarea prin

injectie a pulberilor, Conferinta -Dorin Pavel?, Sebes, 2009, Vol. 16, pp. 517.

[23] Alina Georgeta JUMOLEA, George ARGHIR, Liviu BRANDUSAN, Gabriel BATIN,

Burak GUNEY, Mustafa CEKICI, Pregatirea materialelor compozite din aluminiu armate cu

particule de SiC si grafit pentru injectare, Conferinta nationala -Ion D. Lazarescu?

fondatorul scolii romanesti de teoria aschierii, Cugir, 2014, Vol. 2, pp. 667.

[24] L. Brandusan, Xiao Ping An, Formarea prin injectie a pulberilor, Editura Todesco,

2008, pp. 124-128.

[25] B. Stojanovi, M. Babi, S. Mitrovi, A. Vencl, N. Miloradovi, M. Panti, Tribological

Characteristics of aluminium hybrid composites reinforced with silicon carbide and graphite,

a review,Journal of the Balkan Tribological AssociationVol. 19, No 1, 83- 96 (2013).

[26] Kenichi Yoshikawa, Hitoshi Ohmori, Outstanding features of powder injection

molding for micro parts manufacturing, Riken Review, 34(2001): 13-18.

[27] Juan, M., Adames, Characterization of polymeric binders for metal injection

moulding (MIM) process, dissertation thesis, Universitatea Akron, December 2007, pp.

1112-1116.

[28] S. V. Hoa, Fundamentals of Constituents for Composites Manufacturing, DEStech

Publications, 2009, ISBN: 978-1-932078-26-8, pp. 208-212.

[29] F., Stefanescu, G., Neagu, Aluminum Matrix Composites with Graphite Dispersed

Particles, First International Congress in Materials Science and Engineering, Iasi, 1994, pp.

68-92.

[30] A., Jumolea, Stadiul actual al formarii prin injectie a materialelor compozite cu

matrice din aluminiu si particule de carbura de siliciu si grafit, Raport stiintific nr. 1, Cluj-

Napoca, 2015, pp. 27-30.

Download gratuit

Documentul este oferit gratuit,
trebuie doar să te autentifici in contul tău.

Alte informații:
Tipuri fișiere:
pdf
Diacritice:
Da
Nota:
8/10 (1 voturi)
Anul redactarii:
2018
Nr fișiere:
1 fisier
Pagini (total):
117 pagini
Imagini extrase:
117 imagini
Nr cuvinte:
27 107 cuvinte
Nr caractere:
177 603 caractere
Marime:
1.93 MB (arhivat)
Nivel studiu:
Facultate
Tip document:
Curs
Domeniu:
Metalurgie si Siderurgie
Data publicare:
20.12.2018
Structură de fișiere:
  • Materiale compozite.pdf
Predat:
la facultate
Profesorului:
Jumolea Alina

Ai gasit ceva în neregulă cu acest document?

Te-ar putea interesa și:
MATERIALE COMPOZITE Materialul compozit este un ansamblu format din doua sau mai multe corpuri,...
Materialele compozite sunt materiale cu proprietati anizotrope, formate din mai multe...
Introducere De cele mai multe ori ignorate, intrate in cotidian, materialele au constituit si...
In ultimele decenii s-au evidentiat pe plan mondial schimbari semnificative in ceea ce priveste...
ELEMENTE INTRODUCTIVE Crearea de noi materiale care sa acopere o paleta mai larga de exigente,...
Sus!