کامپوزیت‌های زمینه فلزی، به دو قسمت «اصلی» و «فرعی» طبقه بندی میشود. روش‌های اصلی تولید روش‌هایی هستند که کامپوزیت از مواد اولیه آن ساخته میشود که این عملیات شامل وارد کردن قسمت تقویت کننده به داخل زمینه در مقدار و محل مناسب، و ایجاد اتصال میان تقویت‌کننده و زمینه است. فرایندهای تولید فرعی شامل تمام مراحل تکمیلی دیگر است که برای تبدیل کامپوزیت اولیه به محصول نهایی مورد نیاز است. در این مقاله ما قصد داریم شما را با مواد کامپوزیتی و انواع آن آشنا کنیم. با صبا فولاد همراه باشید.
مواد کامپوزیتی چیست؟
مواد تقویت کننده در کامپوزیت های زمینه فلزی جدا از هم یا فازی ثانویه است که به یک زمینه فلزی اضافه شده اند. نتیجه این اضافه شدن ایجاد یک شبکه است که برخی از خواص آن بهبود یافته است، به طور نمونه وار، خواصی همچون استحکام و پاسختی افزایش می یابد. اغلب مواد تقویت کننده ی مورد استفاده در کامپوزیت های زمینه فلزی، سرامیک ها (اکسیدها، کاربیدها، نیتریدها و غیره) هستند.
تفاوت کامپوزیت و آلیاژ چیست؟
- آلیاژ هم مانند کامپوزیت، از ترکیب حداقل دو عنصر تشکیل میشود. اما تفاوت‌هایی میان این دو وجود دارد که کاربرد آنها را متفاوت کرده است. بسیاری از تکنولوژی‌های نوین وجود دارد که استفاده از آلیاژها پاسخگوی آن نیست و حتماً باید از کامپوزیت‌ها استفاده شود.
- در فرایند تولید آلیاژها، عناصری که با یک دیگر ترکیب می‌شوند، حتماً باید فلز باشد؛ ولی در تولید کامپوزیت‌ها این گونه نیست و عناصر می‌تواند غیر فلزی باشد.
- مواد سازنده کامپوزیت‌ها با روش فیزیکی از یکدیگر جدا می‌شوند ولی عناصر سازنده آلیاژ برای بازگشت به حالت اولیه، نیازمند واکنش شیمیایی هستند.
- آلیاژها به دو دسته همگن و ناهمگن تقسیم می‌شوند. ولی کامپوزیت‌ها فقط ناهمگن هستند.
- آلیاژها هادی هستند ولی برخی کامپوزیت‌ها میزان کمی از الکتریسیته را عبور می‌دهند ولی بیشتر آنها نارسانا می‌باشند.
- کامپوزیت‌ها دارای پیوند هستند ولی آلیاژها این گونه نیستند.
- کامپوزیت‌ها دارای نقاط جوش و ذوب مشخصی هستند ولی آلیاژها در دمای مختلف ذوب می‌شوند.
اجزای تشکیل دهنده کامپوزیت ها
به طور کلی، یک ماده کامپوزیت از اجزای زیر تشکیل میشود:
تقویت‌کننده
تقویت کننده‌ها، به عنوان فاز پراکنده به صورت‌های متفاوتی وجود دارد. و هر کدام نسبت به یکدیگر، کاربرد خاصی داردند. تقویت کننده‌ها شامل الیاف، پوسته و ذرات هستند. الیاف‌ها رایج‌ترین مواد تقویت کننده است که در ویژگی‌های مکانیکی مواد کامپوزیتی تأثیر گذار است. دلیل این تأثیر گذاری، نسبت بالای طول به قطر الیاف جستجو کرد که باعث ایجاد تنش برشی موثری در میان این ماده و ماتریس میشود و قابلیت پردازش و ساخت و ساز قطعات کامپوزیت به شکل‌های مختلف را ارتقا داد. از مهم‌ترین الیاف کامپوزیتی می‌توان به شیشه، کربن و آرامید اشاره نمود.
ماتریس (زمینه)
ماتریس‌ها به عنوان فاز پیوسته، یک متصل کننده برای تقویت کننده‌ها هستند. تقویت کننده‌ها، مانع از حرکت الیاف میشود. و کامپوزیت را در برابر آسیب‌های محیطی و فیزیکی مقاوم می‌سازد. ماتریس‌ها در یک موقعیت قرار می‌گیرد و تقویت کننده‌ها را ثابت نگه می‌دارد.
فاز میانی
لایه‌ای فشرده شده از ماتریس که در سطح تقویت‌کننده تشکیل می‌گردد، فاز میانی نام دارد. و یک رابط میان ماتریس و تقویت کننده می‌باشد.
انواع کامپوزیت‌ها
- کامپوزیت‌های با زمینه فلزی (MMC)
- کامپوزیت‌های زمینه سرامیکی (CMC)
- کامپوزیت‌های کربن/کربن (CC)
- کامپوزیت‌های تقویت‌شده به وسیله الیاف (FRC)
- کامپوزیت‌های تقویت شده به وسیله ذرات (PRC)
مزایای کامپوزیت چیست؟
- مدول یا ضریب مخصوص بالاتر
- استحکام مخصوص بیشتر
- خصوصیات بهتر در درجه حرارت های بالا
- ضرایب انبساط حرارتی کمتر
تفاوت کامپوزیت و آلیاژ چیست؟
آلیاژ ترکیبی از مواد است – مخلوط دو یا چند فلز یا فلز با عنصر غیر فلزی. خصوصیات فیزیکی آن میان فلزات تشکیل دهنده واسطه است. اما خصوصیات شیمیایی هر عنصر بی تأثیر باقی می ماند. این مخلوط را می توان با روش های فیزیکی از هم جدا کرد. کامپوزیت همچنین از چندین عنصر تشکیل شده اند (یک فلز می تواند جزئی از مخلوط باشد اما لزوماً نیست). عناصر را می توان با واکنشهای شیمیایی به حالت اولیه خود برگرداند.