Materiale Compozite

Materialele compozite sunt materiale cu proprietăţi anizotrope, formate din mai

multe componente, a căror organizare şi elaborare permit folosirea caracteristicilor

celor mai bune ale componentelor, astfel încât materialul rezultat să posede

proprietăţi finale generale, superioare componentelor din care este alcătuit.

Principalele proprietăţi ale materialelor compozite sunt:

- densitate mică în raport cu metalele (compozitele din răşini epoxidice armate

cu fibre de Si, B şi C au densitate sub 2 g/cm3);

- rezistenţă sporită la tracţiune, la şoc şi abraziune (de exemplu, în tabelul 1 se

prezintă comparativ cinci materiale şi lungimea la care se rupe o bară cu secţiunea de

1 cm2 sub greutatea proprie);

Tabelul 1. Compararea rezistenţei la rupere pentru unele materiale

Materialul Oţel Titan Alumini

u Sticlă Fibre de

carbon

Lungimea,

[km] 5,44 15,6 19,95 24,6 78,8

- coeficient de dilatare foarte mic în comparaţie cu metalele;

- durabilitate mare în funcţionare (în aceleaşi condiţii de funcţionare, 1 kg de

kevlar înlocuieşte 5 kg de oţel la o durată de funcţionare echivalentă);

- capacitate mare de amortizare a vibraţiilor (de circa 3 ori mai mare decât Al);

- siguranţă mare în funcţionare (ruperea unei fibre dintr-o piesă fabricată din

materiale compozite nu constituie amorsă de rupere imediată a piesei);

- rezistenţă îndelungată la agenţi atmosferici (oxidare, coroziune etc.);

- stabilitate chimică şi termică la temperaturi înalte (fibrele de kevlar, teflon,

hyfil până la 500 0C iar fibrele ceramice de tip SiC, S3N4 şi Al203 până la 1400 0C);

- în procesul de elaborare nu solicită instalaţii complexe şi consumuri

energetice mari în comparaţie cu materialele metalice.

Având în vedere proprietăţile deosebite ale materialelor compozite, acestea se

utilizează în numeroase domenii:

- domeniul construcţiei de maşini (lagăre – figura 1, rotoare de compresoare

centrifugale, palete de ventilatoare, biele, scule aşchietoare, scule pentru deformări la

rece sau la cald etc.);

- domeniul aerospaţial (structuri de aeronave – figura 2, componente ale

motoarelor funcţionând în regim termic ridicat, sisteme de frânare etc.);

- domeniul transportului naval ( structuri pentru ambarcaţiuni sportive şi nave

uşoare, elemente puternic solicitate ale motoarelor etc.);

- domeniul transportului rutier (caroserii pentru autovehicule, sistemul de

alimentare cu combustibil, panoul de comandă – figura 3, sistemul de frânare etc.);

- domeniul electronicii şi electrotehnicii (componente pasive – piese diverse

pentru imprimante, conductoare, conectoare, componente active – capsule pentru

circuite integrate etc.);

- domeniul medical (proteze), casnic etc.