Proprietà dei materiali compositi (selezione dei materiali)

I materiali compositi fanno riferimento a un tipo di materiale solido realizzato mediante la combinazione di due o più materiali diversi con proprietà diverse tramite un metodo di elaborazione specifico. I materiali compositi possono migliorare o supera gli svantaggi di un singolo materiale, utilizzare completamente i suoi vantaggi e ottenere proprietà e funzioni che sono difficili da ottenere da un singolo materiale. Ci sono molti tipi di materiali compositi, che possono essere classificati in base al tipo e alla forma della fase di rinforzo, come compositi rinforzati con particelle, compositi laminati e compositi rinforzati con fiber. In base alle prestazioni, possono essere divisi in compositi strutturali e compositi funzionali. I compositi strutturali sono utilizzati per realizzare componenti strutturali e sono stati costruiti vari tipi. Tra di loro, i compositi rinforzati con fiber sono i più utilizzati e rapidamente in via di sviluppo. I compositi funzionali fanno riferimento a materiali compositi che hanno alcune funzioni o effetti fisici.

(1) modulo specifico e ad alta resistenza

I compositi rinforzati con Fiber hanno la massima resistenza specifica e modulo specifico tra tutti i materiali solidi. Ad esempio, la resistenza specifica dei compositi in resina epossidica rinforzata con fibra di carbonio è otto volte quella dell'acciaio. Sono quindi particolarmente adatti per realizzare componenti ad alta velocità che richiedono leggero ma ad alta resistenza e rigidità.

(2) buona resistenza alla fatica

L'interfaccia tra la matrice e le fiber di rinforzo in materiali compositi previene efficacemente la propagazione delle crepe di fatica. L'azione divisoria delle fiber sulla matrice fa sì che la propagazione delle crepe passi un percorso più tortuoso, il che aumenta la resistenza alla fatica del materiale.

(3) eccellenti prestazioni di smorzamento delle vibrazioni

La frequenza naturale dei componenti strutturali non è solo legata alla massa e alla forma della struttura, ma anche proporzionale alla radice quadrata del modulo specifico del materiale. I compositi rinforzati con fibra hanno un alto modulo specifico, la loro frequenza naturale è elevata, il che aiuta a evitare la risonanza in condizioni di lavoro.

(4) buone prestazioni ad alta temperatura

La maggior parte delle fiber di rinforzo trattiene un'elevata resistenza a temperature elevate. Se utilizzati per rinforzare metalli e resine, possono migliorare in modo significativo le loro prestazioni ad alta temperatura. Ad esempio, il modulo elastico delle gocce in lega di alluminio in modo significativo a 400 ° c e anche la sua resistenza è ridotta. In ogni caso, dopo essere stato rinforzato con fibra di carbonio, il modulo elastico può rimanere praticamente modificato a questa temperatura.

Oltre alle proprietà di cui sopra, i materiali compositi mostrano anche un buon basso attrito, resistenza alla corrosione e lavorabilità. In ogni caso, hanno alcuni vantaggi, come l'anisotropia, una resistenza alla trazione trasversale inferiore, bassa resistenza al taglio interlaminare, basso allungamento, scarsa tenacità agli urti e costi elevati, che riducono le loro applicazioni correnti. Pur con questi svantaggi, i materiali compositi sono una nuova e unica classe di materiali tecnici, che offrono ampie opportunità di sviluppo.