THUYET TRINH VAT LIEU COMPOSITE

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ CÔNG NGHIỆP
LONG AN
NHÓM 9
ĐỀ TÀI : VẬT LIỆU COMPOSITE
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
PGS. TS. TRƯƠNG TÍCH THIỆN
NHÓM HỌC VIÊN THỰC HIỆN
CHÂU THÀNH TRUNG
BÙI CÔNG PHÚC
HOÀNG KIM CHÂU
TRẦN TIẾN THÔNG


GVHD: PSG. TS. TRƯƠNG TÍCH THIỆN

VẬT LIỆU COMPOSITE

I. MỞ ĐẦU

Long An 2015
Nhóm 9

Long An University of Economics and Industry


GVHD: PSG. TS. TRƯƠNG TÍCH THIỆN

VẬT LIỆU COMPOSITE

I. MỞ ĐẦU

Long An 2015
Nhóm 9

Long An University of Economics and Industry


GVHD: PSG. TS. TRƯƠNG TÍCH THIỆN

VẬT LIỆU COMPOSITE

I. MỞ ĐẦU
Những vật liệu composite đơn giản có từ xa xưa. Khoảng
5000 năm trước công nguyên con người đã trộn đá nhỏ
vào đất để tránh bị cong vênh khi phơi nắng
Người Hy Lạp cổ đã biết trộn mật ong với đất, cát, đá sỏi
làm vật liệu xây dựng

Long An 2015
Nhóm 9

Long An University of Economics and Industry


GVHD: PSG. TS. TRƯƠNG TÍCH THIỆN

VẬT LIỆU COMPOSITE

I. MỞ ĐẦU
Ở Việt Nam, ngày xưa truyền cách dạy làm nhà từ bùn
đất trộn với rơm khô băm nhỏ để trát vách nhà, mát vào

mùa hè, ấm vào mùa đông,…..

Long An 2015
Nhóm 9

Long An University of Economics and Industry


GVHD: PSG. TS. TRƯƠNG TÍCH THIỆN

VẬT LIỆU COMPOSITE

I. MỞ ĐẦU
Hiện nay, loại vật liệu này được ứng dụng trong nhiều lĩnh
vực khác nhau và thị phần của nó tăng với tốc độ nhanh.
Trong ngành công nghiệp
xây dựng thì thị phần của
vật liệu composite tăng lên
đáng kể, cụ thể là
composite dần thay thế các
cấu trúc xi măng

Long An 2015
Nhóm 9

Long An University of Economics and Industry


GVHD: PSG. TS. TRƯƠNG TÍCH THIỆN

VẬT LIỆU COMPOSITE

I. MỞ ĐẦU
Đối với hàng tiêu dùng, có
sự gia tăng đáng kể trong
hàng tiêu dùng hàng ngày
cũng như giải trí cụ thể là
các thiết bị thể thao
Giao thông là lĩnh vực ứng
dụng sâu rộng nhất đối với
loại vật liệu này

Long An 2015
Nhóm 9

Long An University of Economics and Industry


GVHD: PSG. TS. TRƯƠNG TÍCH THIỆN

VẬT LIỆU COMPOSITE

II. TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU COMPOSITE
Khái niệm vật liệu composite

1

Thành phần cấu tạo vật liệu composite

2

Phân loại vật liệu composite

3
4

NỘI DUNG

5
6

7
8

Loại composite với sợi không liên tục
Phương án dùng ứng suất bình quân trên sợi
Nhận xét tổng quát

Công nghệ chế tạo vật liệu composite

Một số sản phẩm được chế tạo từ vât liệu composite
Long An 2015

Nhóm 9

Long An University of Economics and Industry


GVHD: PSG. TS. TRƯƠNG TÍCH THIỆN

VẬT LIỆU COMPOSITE

1. Khái niệm vật liệu composite
Vật liệu composite hay composite là
vật liệu tổng hợp từ hai hay nhiều vật
liệu khác nhau tạo lên vật liệu mới có
tính năng hơn hẳn các vật liệu ban đầu,
khi những vật liệu này làm việc riêng
rẽ.
Vật liệu composite được cấu tạo từ
các thành phần cốt nhằm đảm bảo cho
composite có được các đặc tính cơ học
cần thiết và vật liệu nền đảm bảo cho
các thành phần của composite liên kết,
làm việc hài hoà với nhau
Long An 2015
Nhóm 9

Long An University of Economics and Industry


GVHD: PSG. TS. TRƯƠNG TÍCH THIỆN

VẬT LIỆU COMPOSITE

2. Thành phần và cấu tạo vật liệu composite
Nhìn chung, mỗi vật liệu composite gồm một hay
nhiều pha gián đoạn được phân bố trong một pha liên
tục duy nhất
Pha liên tục gọi là vật liệu nền (matrice), thường làm

nhiệm vụ liên kết các pha gián đoạn lại. Pha gián đoạn
được gọi là cốt hay vật liệu tăng cường (renfot) được
trộn vào pha nền làm tăng cơ tính, tính kết dính, chống
mòn, chống xước ...
Nền
cácbon

Long An 2015
Nhóm 9

Long An University of Economics and Industry


GVHD: PSG. TS. TRƯƠNG TÍCH THIỆN

VẬT LIỆU COMPOSITE

2. Thành phần và cấu tạo vật liệu composite
CẤU TẠO

PHA NỀN

PHA CỐT

Long An 2015
Nhóm 9

Long An University of Economics and Industry

GVHD: PSG. TS. TRƯƠNG TÍCH THIỆN

VẬT LIỆU COMPOSITE

2. Thành phần và cấu tạo vật liệu composite
PHA NỀN
NỀN NHỰA
Nhiệt
rắn:
Polyeste
Phenol
Furan
Amin
Epoxy

Nhiệt dẻo:
PVC
Polyetylen
Polyamit

NỀN KIM LOẠI

NỀN CACBON

Modul đàn
hồi lên tới
110GPa
Nhôm
Niken
Đồng

Long An 2015

Nhóm 9

Long An University of Economics and Industry


GVHD: PSG. TS. TRƯƠNG TÍCH THIỆN

VẬT LIỆU COMPOSITE

2. Thành phần và cấu tạo vật liệu composite
PHA CỐT
SỢI TỰ
NHIÊN
Gốc thực
vật:
Sợi gai
Sợi đay
Sơ dừa
Sợi dứa
Sợi cốt tre

SỢI KHOÁNG
CHẤT
Thủy tinh
Cacbon
Gốm
Kermel
Nomex

SỢI TỔNG
HỢP
Polyeste
Polyamit
Sợi thép
Sợi đồng
Sợi nhôm

Long An 2015
Nhóm 9

Long An University of Economics and Industry


GVHD: PSG. TS. TRƯƠNG TÍCH THIỆN

VẬT LIỆU COMPOSITE

2. Thành phần và cấu tạo vật liệu composite

Sợi cốt tre

Sợi thủy tinh

Sợi cacbon

Long An 2015
Nhóm 9

Long An University of Economics and Industry


GVHD: PSG. TS. TRƯƠNG TÍCH THIỆN

VẬT LIỆU COMPOSITE

3. Phân loại vật liệu composite

Bản chất

Hình dạng

PHÂN LOẠI

Long An 2015
Nhóm 9

Long An University of Economics and Industry


GVHD: PSG. TS. TRƯƠNG TÍCH THIỆN

VẬT LIỆU COMPOSITE

3. Phân loại vật liệu composite

Bản chất

Vật liệu

Composite
nền
Polyme

Vật liệu
Composite
nền Kim lọai

Vật liệu
Composite
nền Ceramic

Vật liệu
Composite
HH nhiều
pha

Long An 2015
Nhóm 9

Long An University of Economics and Industry


GVHD: PSG. TS. TRƯƠNG TÍCH THIỆN

VẬT LIỆU COMPOSITE

3. Phân loại vật liệu composite
Hình dạng

Cốt sợi

Liên tục Gián đọan

Cốt hạt

Hạt thô Hạt mịn

Cấu trúc

Lớp

Tấm 3 Lớp

Long An 2015
Nhóm 9

Long An University of Economics and Industry


GVHD: PSG. TS. TRƯƠNG TÍCH THIỆN

VẬT LIỆU COMPOSITE

4. Loại composite với sợi không liên tục
Loại composite có sợi không liên tục khá đắt tiền, đó
là tập hợp của mảng tinh thể với các sợi ngắn

Long An 2015
Nhóm 9

Long An University of Economics and Industry


GVHD: PSG. TS. TRƯƠNG TÍCH THIỆN

VẬT LIỆU COMPOSITE

4. Loại composite với sợi không liên tục
 Sợi bây giờ ngắn hơn chiều dài của mảng. Sợi có đường
kính d, chiều dài l. Dưới tác dụng của lực P, mảng sẽ
chịu lực trước tiên. Tác dụng lực sẽ được chuyển qua
sợi từ mảng. Sự chuyển qua này là bằng các ứng suất
trượt lên sợi (sợi không bị tác dụng trực tiếp của lực P ở
các đầu sợi).
x

d
P

P
Mảng

l

Long An 2015
Nhóm 9

Long An University of Economics and Industry

GVHD: PSG. TS. TRƯƠNG TÍCH THIỆN

VẬT LIỆU COMPOSITE

4. Loại composite với sợi không liên tục
d

σ

x

τ

σ + dσ

dx

Cân bằng lực ở sợi:

τ

πd 2
πd 2
σ
+ τπd .dx − (σ + dσ )(
)=0
4
4
dσ 4τ

4τx
⇒
=
⇒σ =
dx
d
d
σ > σ f →Nứt sợi

Long An 2015
Nhóm 9

Long An University of Economics and Industry


GVHD: PSG. TS. TRƯƠNG TÍCH THIỆN

VẬT LIỆU COMPOSITE

4. Loại composite với sợi không liên tục
 Phân bố ứng suất trong mảng và sợi
Hình biểu diển sự chuyển lực từ mảng qua sợi qua cách
chuyển các ứng suất trượt
σf

σ = P / Am

θ
0

x

θ = tan −1 (

4τ
)
d

Đường

: phân bố ứng suất trong mảng

Đường

: phân bố ứng suất trong sợi
Long An 2015

Nhóm 9

Long An University of Economics and Industry


GVHD: PSG. TS. TRƯƠNG TÍCH THIỆN

VẬT LIỆU COMPOSITE

4. Loại composite với sợi không liên tục
σf

σ = P / Am

θ
0

x

θ = tan −1 (

4τ
)
d

Khi tới đầu sợi x=0, lực chuyển qua sợi dưới ứng suất
trượt. Từ x=0 thì ứng suất σ trên giảm dần, đến σ =0
ở vị trí x trên sợi. Đoạn x là đoạn chuyển nhượng lực từ
mảng. Ứng suất pháp trên sợi sẽ tăng dần từ đầu sợi x=0
đến σ f ở đoạn x
Như vậy sợi cần chiều dài bao nhiêu dưới tác dụng của lực P?
Long An 2015
Nhóm 9

Long An University of Economics and Industry


GVHD: PSG. TS. TRƯƠNG TÍCH THIỆN

VẬT LIỆU COMPOSITE

4. Loại composite với sợi không liên tục
Composite chỉ xứng đáng là composite khi sợi chịu được
đến ứng suất nứt σ f

 Trường hợp l = lc ; x = 1 l
σf
2
4τx
2τl
σ=
⇒ σ ( x) =
d

d
2τlc
lc σ f
⇒σ f =
⇒ =
d
d 2τ

l = lc

lc là chiều dài tới hạn (tối thiểu) mà sợi phải có thể đạt

được composite với sức bền cao

Long An 2015
Nhóm 9

Long An University of Economics and Industry


GVHD: PSG. TS. TRƯƠNG TÍCH THIỆN

VẬT LIỆU COMPOSITE

4. Loại composite với sợi không liên tục
 Trường hợp l < lc
Sức bền của composite thấp, không đạt được ưu điểm

σf

σ = 2τl / d

l < lc

Long An 2015
Nhóm 9

Long An University of Economics and Industry


GVHD: PSG. TS. TRƯƠNG TÍCH THIỆN

VẬT LIỆU COMPOSITE

4. Loại composite với sợi không liên tục
 Trường hợp l > lc : σ f phân bố trên cả chiều dài sợi,
nghĩa là sợi chịu được σ f trên toàn sợi → composite đạt
được độ bền mong muốn
Nếu x<thôi
Nếu x ≈ l thì rất tốt, vì sử dụng tối đa chiều dài của sợi lúc

chịu lực

σf
l

1
2 c

l > lc
Long An 2015

Nhóm 9

Long An University of Economics and Industry