خصائص المواد المركبة (اختيار المواد)

تشير المواد المركبة إلى نوع من المواد الصلبة المصنوعة عن طريق الجمع بين اثنين أو أكثر من المواد المختلفة مع خصائص متميزة من خلال طريقة معالجة محددة. يمكن للمواد المركبة تحسين أو التغلب على عيوب مادة واحدة ، والاستفادة الكاملة من مزاياها ، وتحقيق الخصائص والوظائف التي يصعب الحصول عليها من مادة واحدة. هناك العديد من أنواع المواد المركبة ، التي يمكن تصنيفها بناءً على نوع وشكل مرحلة التعزيز ، مثل المركبات المعززة بالجسيمات ، والمركبات المغلفة ، والمركبات المعززة بالألياف. بناءً على الأداء ، يمكن تقسيمها إلى مركبات هيكلية ومركبات وظيفية. تستخدم المركبات الهيكلية لصنع المكونات الهيكلية ، وقد تم تطوير أنواع مختلفة. من بينها ، المركبات المعززة بالألياف هي الأكثر استخدامًا وتطوراً بسرعة. تشير المركبات الوظيفية إلى المواد المركبة التي لها وظائف أو تأثيرات مادية معينة.

(1) قوة محددة عالية ومعامل محدد

تتمتع المركبات المعززة بالألياف بأعلى قوة محددة ومعامل محدد بين جميع المواد الصلبة. على سبيل المثال ، القوة المحددة لمركبات راتنج الإيبوكسي المقوى بألياف الكربون تبلغ ثمانية أضعاف قوة الفولاذ. لذلك ، فهي مناسبة بشكل خاص لصنع مكونات عالية السرعة تتطلب خفيفة الوزن ولكن قوة وصلابة عالية.

(2) مقاومة التعب جيدة

الواجهة بين المصفوفة والألياف المعززة في المواد المركبة تمنع بشكل فعال انتشار شقوق التعب. علاوة على ذلك ، فإن تقسيم الألياف الموجودة على المصفوفة يؤدي إلى اتباع انتشار الشقوق لمسار أكثر اعتلالا ، مما يزيد من قوة إجهاد المادة.

(3) أداء ممتاز للاهتزاز التخميد

التردد الطبيعي للمكونات الهيكلية لا يرتبط فقط بكتلة وشكل الهيكل ولكن أيضًا يتناسب مع الجذر التربيعي للمعامل المحدد للمادة. نظرًا لأن المركبات المقواة بالألياف لها معامل محدد عالي ، فإن ترددها الطبيعي مرتفع ، مما يساعد على تجنب الرنين في ظروف العمل.

(4) أداء جيد في درجات الحرارة العالية

تحافظ معظم الألياف المعززة على قوة عالية في درجات الحرارة المرتفعة. عند استخدامها لتعزيز المعادن والراتنجات ، فإنها يمكن أن تحسن بشكل كبير أدائها في درجات الحرارة العالية. على سبيل المثال ، ينخفض معامل المرونة لسبيكة الألومنيوم بشكل كبير عند أول درجة مئوية ، كما تقل قوته. ومع ذلك ، بعد تعزيزه بألياف الكربون ، يمكن أن يظل معامل المرونة دون تغيير تقريبًا عند درجة الحرارة هذه.

بالإضافة إلى الخصائص المذكورة أعلاه ، تعرض المواد المركبة أيضًا احتكاك منخفض جيد ، ومقاومة للتآكل ، وإمكانية المعالجة. ومع ذلك ، لديهم بعض العيوب ، مثل تباين الخواص ، وانخفاض قوة الشد العرضية ، وانخفاض قوة القص بين الصفائح ، وانخفاض استطالة ، وصلابة تأثير ضعيفة ، وارتفاع التكاليف ، مما يحد من تطبيقاتها الحالية. على الرغم من هذه العيوب ، فإن المواد المركبة هي فئة جديدة وفريدة من المواد الهندسية ، وتقدم آفاقًا واسعة للتنمية.