25. lecke: Nem fémes szerkezeti anyagok, kompozitok
| - A kompozit fogalma
- A kompozitok részei
- A kompozitok fajtái
- Szemcsés kompozitok fajtái, jellemző felhasználási területük
- A szálas kompozitok jellemzői, fajtái, jellemző felhasználási lehetőségek
- A réteges kompozitok fajtái, tulajdonságai, felhasználási lehetőségek
- A felületi réteges kompozitok fajtái, jellemzőik, felhasználási lehetőségeik
|
| A tartalom feldolgozása a következő követelmények teljesítését segíti: |
| - megadni a kompozitok jellemző tulajdonságait, részeit,
- definiálni a kompozit fogalmát
- kiválasztani az alkalmazási területnek megfelelő kompozitokat
|
| A kompozitok vagy társított anyagok olyan szerkezeti anyagok, amelyeket két vagy több különböző anyag pl. fém- kerámia, kerámia - műanyag, kerámia - kerámia, fém - műanyag, műanyag - üveg stb. egyesítésével állítanak elő. |
| A kompozitok alapvetően két, ill. három részre bonthatók: |
| - a mátrixra (alapanyag)
- és az abba beépülő második fázisra illetve a két anyag találkozási felületére.
|
| 1. ábra. A kompozit "részei" | |
| A kompozitok előállításánál a két anyag előnyös tulajdonságait kombináljuk. |
| A kompozitok szerkezetüket tekintve lehetnek: |
| - részecskékből összetett (diszperzió)
- szálas (rövid vagy hosszúszálas)
- rétegelt
- felületi réteges (bevonatos)
|
 | Részecskékből összetett, szemcsés kompozitok |
| A mátrixanyagba, 1 m-tól a mm-ig részecskék vannak beágyazva. |
| Ilyen pl. a beton, a keményfémek (WC, TiC részecskék vannak a fém Co-ba beágyazva.), a fémkerámiák (cermet = ceramic + metals) oxidkerámiák pl. Al2O3 vagy ZrO2 van fémes mátrixba pl. Fe, Cr, Co, Mo ágyazva. |
| 2. ábra. Részecske erősítésű kompozit | |
| 
|
| 3. ábra. Keményfém mikroszkópos képe | |
| 4. ábra. Cermet mikroszkópos képe | |
 | Szálas kompozitok |
| Ilyenek: az üvegszál erősítésű műanyagok, a polimerszál erősítésű műanyagok, a szénszál erősítésű műanyagok. A mátrix általában valamilyen duroplaszt. De lehetnek pl. Ni szálal erősített kerámiák A szálak irányításával az anyag izotróppá tehető. Igen fontos anyag a vasbeton. |
| 5. ábra. Szálas kompozitok a) folytonos egyirányú b) véletlenszerűen orientált c) egymásra merőleges d) rétegenként más-más irányú szálak | |
| Alkalmazhatnak szöveteket is. |
| 6. ábra. Szálas kompozitok, szövésminták a) biaxiális b) triaxiális c) három dimenziós szövés | |
| 7. ábra. A kompozitokban alkalmazható szálak és azok szilárdsága | |
| A szálerősítésű kompozitok közül az üvegszálerősítésű rövidszálas kompozitok fő alkalmazási területe a járműgyártás pl. karosszéria panelek gyártása. A hosszúszálú kompozitok jelentős hányadát a karbon- és kevlárszál erősítésű epoxik és poliészterek képezik, amelyekkel különösen a vízi- és a légijárműveknél lehet igen kedvező "összsúly/rakománysúly" arányt elérni. |
| 8. ábra. Kompozitok egy repülőgép szerkezetében | |
| |
| 9. ábra. Szálerősítéses kompozit karosszériák | vissza előre | |
| 10. ábra. Szénszál erősítésű szilíciumkarbid féktárcsa  | |
 | Réteges kompozitok |
| A szerkezeti anyagok síkok mentén kapcsolódnak egymáshoz, és előállítsuk legtöbbször alakítással történik. |
| Pl.a szendvicsszerkezetű nagyszilárdságú alumínium vagy titánlemezek közötti teret méhsejtszerűen elhelyezett polimerekkel kitöltött repülőgép burkolóelemek, ajtók, az alumíniummal bevont papír, a lakkal bevont alumínium stb. |
| 11. ábra. Réteges kompozit | |
| 12. ábra. Több lapból álló kompozit alkatrész gyártása | |
| 13. ábra. Aral, réteges kompozit | |
| 14. ábra. Többszörösen összetett, könnyű kompozit mint síléc anyag | |
| 15. ábra. Snowboard | |
 | Bevonatos kompozitok |
| A bevonatos kompozitokat kopásálló, hőálló, korrózióálló, elektromos-, illetve hőszigetelő vagy dekoratív (meghatározott fényű vagy fényvisszaverő) felületi réteggel vonják be. |
| 16. ábra. Felületi réteges kompozit | |
| Példák a bevonatos kompozitokra: |
| - A PTFE (teflon) nagy ára miatt csak bevonóanyagként használják a konyhai edények vagy a borotvapengék, csapágyak esetében.
- A PVC bevonatú acélhuzalok légköri korróziónak ellenálló kerítés anyagok, vagy elektromos vezetékek.
- A horgany általános bevonófém korrózió elleni védelemre lemezek vagy kötőelemek esetében.
- Dekoratív célokat szolgál a felületek krómozása
- Az acél és öntöttvas edények felületét zománcozzák
- A gyorsacél és kerámia szerszámok felületét vegyületkerámia pl. TiN vagy TiC stb. réteggel vonják be ezzel növelve az éltartósságot
- Kerámia mázzal bevont járólapok, csempék
|
| 17. ábra. Felületi réteges kompozit | |
| 18. ábra. TiN és TiCN (sötét) bevont lapkák | |