BÁO CÁO VẬT LIỆU HỌC 1 Huỳnh Phát Tài (Powerpoind)

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO VẬT LIÊU HỌC
ĐỀ TÀI: VẬT LIỆU COMPOSITE
GVHD: Nguyễn Văn Thức
Nhóm 15:
Huỳnh Phát Tài

Tp. Hồ Chí Minh, 7 - 2015


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
Số 1 Võ Văn Ngân, Quận Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh
Tel: +84 8 7221223, Fax: +84 8 8960640
Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh – Ban Điều hành G12

NỘI DUNG

1. Khái niệm vật liệu composite
2. Phân loại vật liệu composite
3. Ứng dụng vật liệu composite
4. Câu hỏi ôn tập

hầu G12 - 2011

Tr. 2


1. Khái niệm vật liệu composite
Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh – Ban Điều hành G12

1.1. Lịch sử hình thành và phát triển vật liệu composite

• Khoảng 5.000 năm TCN người cổ đại đã biết vận
dụng composite vào cuộc sống.
• Sử dụng bột đá trộn với đất sét để đảm bảo sự dãn
nở trong quá trình nung đồ gốm.
• Người Ai Cập khoảng 3.000 năm trước Công
nguyên
• Vỏ thuyền đan bằng tre trét mùn cưa và nhựa
thông hay các vách tường đan tre trét bùn với
rơm.

hầu G12 - 2011

Tr. 3


1. Khái niệm vật liệu composite
Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh – Ban Điều hành G12

1.1. Lịch sử hình thành và phát triển vật liệu composite

• Những năm 1930 stayer và Thomat đã nghiên cứu,
ứng dụng thành công sợi thuỷ tinh;
• Fillis và Foster dùng gia cường cho Polyeste
không no và giải pháp này đã được áp dụng rộng
rãi trong ngành công nghiệp chế tạo máy bay, tàu
chiến phục vụ cho đại chiến thế giới lần thứ hai.
• Từ năm 1970 đến nay vật liệu composite đã được

đưa vào sử dụng rộng rãi trong các ngành công
nghiệp và dân dụng,y tế, thể thao, quân sự vv...

hầu G12 - 2011

Tr. 4


1. Khái niệm vật liệu composite
Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh – Ban Điều hành G12

1.1. Lịch sử hình thành và phát triển vật liệu composite

• Biểu đồ bên cho
thấy được quy
mô phát triển của
ngành vật liệu
composite.

hầu G12 - 2011

Tr. 5


1. Khái niệm vật liệu composite
Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh – Ban Điều hành G12

1.1. Lịch sử hình thành và phát triển vật liệu composite

hầu G12 - 2011

Hình 1: Nhà được làm từ việc đan tre trét bùn và rơm
Tr. 6


1. Khái niệm vật liệu composite
Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh – Ban Điều hành G12

1.2. Khái niệm
• Vật Liệu Composite

Được tổng hợp từ
một hay nhiều vật
liệu khác nhau.

Tạo nên vật liệu
mới, có tính năng
hơn hẳn các vật
liệu ban đầu.
Hình 2:

hầu G12 - 2011

Tr. 7


1. Khái niệm vật liệu composite
Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh – Ban Điều hành G12

1.2. Thành phần

• Thành phần:
+ Vật liệu nền:
− Đảm bảo độ bền nhiệt, bền
hóa, khả năng chịu đựng khi
có khuyết tật.

hầu G12 - 2011

Polyme, kim loại,
hợp kim, gốm,
cacbon…

Tr. 8


1. Khái niệm vật liệu composite
Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh – Ban Điều hành G12

1.2. Thành phần
• Thành phần:
+ Vật liệu cốt:
− Đảm bảo có các mođun đàn
hồi, độ bền cơ học cao.

hầu G12 - 2011

Sợi thủy tinh, sợi
polyme, sợi gốm,
sợi các bon…

Tr. 9


1. Khái niệm vật liệu composite
Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh – Ban Điều hành G12

1.2. Thành phần
• Thành phần:
+ Vật liệu cốt: cốt vải
 Cốt vải là sự tổ hợp thành
bề mặt (tấm).
 Được thực hiện bằng
công nghệ dệt.

ầu G12 - 2011

Hình 3: Cốt sợi vải
Tr. 10


1. Khái niệm vật liệu composite
Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh – Ban Điều hành G12

1.2. Thành phần
• Thành phần:
+ Vật liệu cốt: sợi thủy tinh
 Được kéo ra từ các loại
thủy tinh kéo sợi được.Khi
đó sẻ làm mất nhược điểm
thủy tinh (giòn, dễ nứt

gãy…)
 Tạo ra các loại thủy tinh dẫn
điện tốt, cách nhiết tôt..

ầu G12 - 2011

Hình 4: Cốt sợi vải
Tr. 11


1. Khái niệm vật liệu composite
Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh – Ban Điều hành G12

1.2. Thành phần
• Thành phần:
+ Chất phụ gia: để cải thiện tính chất của composite
 Tính dẫn điện, nhiệt (thường dùng bột, sợi hoặc vảy kim
loại như Fe, CU, Al,… hoặc bi tráng kim loại.
 Bôi trơn khi dỡ khuôn.
 Tạo màu.
 Chống co ngót.

ầu G12 - 2011

Tr. 12


1. Khái niệm vật liệu composite
Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh – Ban Điều hành G12

1.3. Mục đích:
• Ưu điểm:
+ Thay đổi cấu trúc hình học.
+ Thay đổi sự phân bố và vật liệu thành phần

ầu G12 - 2011

Tạo ra vật liệu mới có độ bên mong muốn.

Tạo ra vật liệu mới ưu việt, bền
hơn so với vật liệu ban đầu.
Tr. 13


2. Phân loại vật liệu composite
Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh – Ban Điều hành G12

2.1 Phân loại theo hình dạng:

ầu G12 - 2011

Hình 5:

Tr. 14


2. Phân loại vật liệu composite
Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh – Ban Điều hành G12

2.2 Phân loại theo bản chất và vật liệu thành phần

• Composite nền hữu cơ: nền là nhựa hữu cơ, cốt
thường là sợi hữu cơ, sợi khoáng, sợi kim loại…
• Composite nền kim loại: nền là các kim loại ( Cu,
Al, Ti…), cốt là sợi kim loại, sợi khoáng như B, C,
SiC.
• Composite nền gốm: nền là các loại vật liệu gốm,
cốt là sợi, hạt kim loại, hạt gốm.

ầu G12 - 2011

Tr. 15


2. Phân loại vật liệu composite
Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh – Ban Điều hành G12

2.3 Phân loại theo mặt công nghệ::
• Composite nền polyme
• Composite nền gốm
• Composite nền kim loại và các hợp kim
• Composite cacbon-cacbon ( cả nền và cốt sợi đều
là cácbon)

ầu G12 - 2011

Tr. 16


2. Phân loại vật liệu composite
Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh – Ban Điều hành G12

2.1.1 Phân loại theo mặt công nghệ::
 Composite nền polyme
• Được cấu tạo từ 2 hay nhiều cấu tử
• Loại cấu tử thứ nhất là vật liệu nền: polyme
• Loại cấu tử thứ hai là vật liệu cốt: vật liệu sợi, bột
của các chất vô cơ ( có thể có thêm thành phần thứ
3 là chất liên kết

ầu G12 - 2011

Tr. 17


2. Phân loại vật liệu composite
Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh – Ban Điều hành G12

2.1.1 Phân loại theo mặt công nghệ::
 Composite nền polyme
•

Đặc tính cơ lý cao hơn KL, nhẹ hơn KL, cách nhiệt, cách
điện tốt và rất bền với các tác nhân hoá học và môi trường.

• Đang được thay thế cho kim loại chế tạo các chi tiết của
thân vỏ máy bay, tên lửa, thân vỏ động cơ…
• Còn được ứng dụng làm các ống dẫn dầu khí hoá chất,
thân vỏ và các chi tiết của ô tô, và các thiết bị khác của
ngành chế tạo máy.

ầu G12 - 2011

Tr. 18


2. Phân loại vật liệu composite
Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh – Ban Điều hành G12

2.1.1 Phân loại theo mặt công nghệ::
 Composite nền polyme

ầu G12 - 2011

Tr. 19


2. Phân loại vật liệu composite
Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh – Ban Điều hành G12

2.1.1 Phân loại theo mặt công nghệ::
 Composite nền polyme

Hình 7: chế tạo thân
tàu vủ trụ

ầu G12 - 2011

Tr. 20

2. Phân loại vật liệu composite
Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh – Ban Điều hành G12

2.1.1 Phân loại theo mặt công nghệ::
 Composite nền Gốm
•
•
•
•

Việc đưa các cốt sợi như sợi kim loại để chế tạo
composite làm hạn chế tính giòn của gốm.
Composite nền gốm là vật liệu có độ cứng cao, bền nén
cao, có tính cách nhiệt, cách điện cao , chịu mài mòn
cao.
Đặc biệt trơ hoá học nên được dùng rất phổ biến trong
chế tạo máy, và chịu nhiệt độ lên tới 2000-2500oK,
Chế tạo các máy lực nguyên tử, các trục đệm chịu nhiệt
của các cánh quạt tuabin động cơ, các ăng ten ở mũi các
vật thể bay vũ trụ cần phải thu hồi trở về trái đất…

ầu G12 - 2011

Tr. 21


2. Phân loại vật liệu composite
Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh – Ban Điều hành G12

2.1.1 Phân loại theo mặt công nghệ::

 Composite nền kim loại
• Được ứng dụng và phát triển ngày càng mạnh
mẽ, mang lại hiệu quả kinh tế kỹ thuật cao trong
cơ khí chế tạo máy.
• Vật liệu composite kim loại có nền là kim loại
hoặc hợp kim, còn phần cốt có thể là kim loại
hoặc phi kim loại.
• Composite kim loại có các chỉ tiêu cơ lý cao, và
ổn định, bền nhiệt trong khoảng nhiệt độ cao và
thời gian lớn hơn nhiều so với nền polyme.

ầu G12 - 2011

Tr. 22


2. Phân loại vật liệu composite
Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh – Ban Điều hành G12

2.1.1 Phân loại theo mặt công nghệ::
 Composite C – C
• Vật liệu có các cốt sợi cacbon trên cơ sở nền
cacbon.
• Nền cacbon có tính chất cơ lý và nhẹ tương tự
như sợi cacbon, nên khi kết hợp với sợi cacbon
cho chúng ta vật liệu mới siêu bền và siêu nhẹ.

ầu G12 - 2011

Tr. 23

2. Phân loại vật liệu composite
Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh – Ban Điều hành G12

2.1.1 Phân loại theo mặt công nghệ::
 Composite C – C
• Vật liệu cacbon có độ bền cao, độ cứng cao.
• Nhiều đòi hỏi khắt khe của kỹ thuật,
• Như đòi hỏi thay đổi nhiệt đột ngột ở mức
1000K/cm, cũng như độ bền cơ học cao ( lên đến
1000 MPa khi kéo), chỉ có vật liệu cácbon-cacbon
với các cấu trúc cốt khác nhau là đáp ứng được.

ầu G12 - 2011

Tr. 24


2. Phân loại vật liệu composite
Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh – Ban Điều hành G12

2.1.1 Phân loại theo mặt công nghệ::
 Composite C – C

ầu G12 - 2011

8
Tr. 25