VẬT LIỆU COMPOZIT

NHÓM 1


DANH SÁCH THÀNH VIÊN
1.
2.
3.
4.
5.
6.

Dương Quốc Đệ
Nguyễn Hồng Hải
Nguyễn Duy Luân
Nguyễn Văn Nam
Nguyễn Hải Pháp
Bùi Đình Quang.


NỘI DUNG
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.

Khái niệm vật liệu compozite
Lịch sử phát triển vật liệu compozite
Thành phần cấu tạo vật liệu compozite

Phân loại vật liệu compozite
Công nghệ chế tạo vật liệu compozite
Một số sản phẩm được chế tạo tư vât
liệu compozite
Phương hướng phát triển.


1. KHÁI NIỆM VẬT LIỆU COMPOZITE
 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


2. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN

 Những vật liệu compozit
đơn giản đã có từ rất xa
xưa. Khoảng 5000 năm
trước cơng ngun con
người đã biết trộn những
viên đá nhỏ vào đất trước
khi làm gạch để tránh bị
cong vênh khi phơi nắng.
Và điển hình về compozit
chính là hợp chất được
dùng để ướp xác của
người Ai Cập

 Người Hy Lạp cổ cũng đã
biết lấy mật ong trộn với
đất, đá, cát sỏi làm vật
liệu xây dựng.
 Và ở Việt Nam, ngày xưa
truyền lại cách làm nhà
bằng bùn trộn với rơm
băm nhỏ để trát vách nhà,
khi khô tạo ra lớp vật liệu
cứng, mát về mùa hè và
ấm vào mùa đông...


3. THÀNH PẦN VÀ CẤU TẠO VẬT LIỆU
COMPOZITE
 Nhìn chung, mỗi vật liệu
composite gồm một hay

nhiều pha gián đoạn được
phân bố trong một pha liên
tục duy nhất. (Pha là một loại
vật liệu thành phần nằm
trong cấu trúc của vật liệu
composite.) 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 mịn, chống
xước ...

Nền
cácbon


3. THÀNH PHẦN VÀ CẤU TẠO VẬT LIỆU
COMPOZITE
3.1 thành phần cốt: gồm có 9 loại cốt
3.1.1 Sợi thuỷ tinh
 Sợi thủy tinh, được kéo ra từ các loại
thủy tinh kéo sợi được (thủy tinh dệt),
có đường kính nhỏ vài chục micro
mét. Khi đó các sợi này sẽ mất
những nhược điểm của thủy tinh
khối, như: giòn, dễ nứt gẫy, mà trở

nên có nhiều ưu điểm cơ học hơn.
Thành phần của thủy tinh dệt có thể
chứa thêm những khống chất như:
silic, nhơm, magiê, ... tạo ra các loại
sợi thủy tinh khác nhau như: sợi thủy
tinh E (dẫn điện tốt), sợi thủy tinh D
(cách điện tốt), sợi thủy tinh A (hàm
lượng kiềm cao), sợi thủy tinh C (độ
bền hóa cao), sợi thủy tinh R và sợi
thủy tinh S (độ bền cơ học cao). Loại
thủy tinh E là loại phổ biến.


3. THÀNH PHẦN VÀ CẤU TẠO VẬT LIỆU
COMPOZITE
3.1.2 Sợi Bazan


3. THÀNH PHẦN VÀ CẤU TẠO VẬT LIỆU
COMPOZITE
3.1.3 Sợi hữu cơ
 Các loại sợi hữu cơ phổ biến:
Sợi kenvlar cấu tạo từ hợp
chất hữu cơ cao phân tử
aramit, được gia công bằng
phương pháp tổng hợp ở
nhiệt độ thấp (-10°C), tiếp theo
được kéo ra thành sợi trong
dung dịch, cuối cùng được sử
lý nhiệt để tăng mô đun đàn

hồi. Sợi kenvlar và tất cả các
sợi làm từ aramit khác như:
Twaron, Technora, ... có giá
thành thấp hơn sợi thủy tinh
như cơ tính lại thấp hơn: các
loại sợi aramit thường có độ
bền nén, uốn thấp và dễ biến
dạng cắt giữa các lớp.


3. THÀNH PHẦN VÀ CẤU TẠO VẬT LIỆU
COMPOZITE
3.1.4 Sợi Cacbon
 Sợi cacbon chính là sợi graphit
(than chì), có cấu trúc tinh thể bề
mặt, tạo thành các lớp liên kết
với nhau, nhưng cách nhau
khoảng 3,35 A°. Các nguyên tử
cacbon liên kết với nhau, trong
một mặt phẳng, thành mạng tinh
thể hình lục lăng, với khoảng
cách giữa các nguyên tử trong
mỗi lớp là 1,42 A°. Sợi cacbon có
cơ tính tương đối cao, có loại
gần tương đương với sợi thủy
tinh, lại có khả năng chịu nhiệt
cực tốt.


3. THÀNH PHẦN VÀ CẤU TẠO VẬT LIỆU

COMPOZITE
3.1.5 Sợi Bor
 Sợi Bor hay Bore (ký hiệu
hóa học là B), là một dạng
sợi gốm thu được nhờ
phương pháp kết tủa. Sản
phẩm thương mại của loại
sợi này có thể ở các
dạng: dây sợi dài gồm
nhiều sợi nhỏ song song,
băng đã tẩm thấm dùng
để quấn ống, vải đồng
phương.


3. THÀNH PHẦN VÀ CẤU TẠO VẬT LIỆU
COMPOZITE
3.1.6 Sợi Cacbua Silic
 Sợi Cacbua Silic (cơng thức hóa học là: SiC) cũng là
một loại sợi gốm thu được nhờ kết tủa.


3. THÀNH PHẦN VÀ CẤU TẠO VẬT LIỆU
COMPOZITE
3.1.7 Sợi kim loại


3. THÀNH PHẦN VÀ CẤU TẠO VẬT LIỆU
COMPOZITE
3.1.8 Sợi ngắn và các hạt

phân tán


3. THÀNH PHẦN VÀ CẤU TẠO VẬT LIỆU
COMPOZITE
3.1.9 Cốt vải
 Cốt vải là tổ hợp thành bề mặt
(tấm), của vật liệu cốt sợi, được
thực hiện bằng công nghệ dệt.
Các kỹ thuật dệt vải chuyền
thống thường hay dùng là: kiểu
dệt lụa trơn, kiểu dệt xa tanh,
kiểu dệt vân chéo, kiểu dệt vải
mô đun cao, kiểu dệt đồng
phương. Kiểu dệt là cách đan
sợi, hay còn gọi là kiểu chéo
sợi. Kỹ thuật dệt cao cấp cịn có
các kiểu dệt đa phương như:
bện, tết, và kiểu dệt thể tích tạo
nên vải đa phương.


3. THÀNH PHẦN VÀ CẤU TẠO VẬT LIỆU
COMPOZITE
3.2 Vật liệu nền
 3.2.1 Chất liệu
polyme nhiệt rắn:

nền

 Nhựa polyeste và nhóm
nhựa cô đặc như: nhựa
phenol, nhựa furan, nhựa
amin, nhựa epoxy.


3. THÀNH PHẦN VÀ CẤU TẠO VẬT LIỆU
COMPOZITE
 3.2.2 Chất liệu nền polyme
nhiệt dẻo
 Nền của vật liệu là
nhựa nhiệt dẻo như: PVC,
nhựa polyetylen, nhựa
polypropylen,
nhựa
polyamit,...


3. THÀNH PHẦN VÀ CẤU TẠO VẬT LIỆU
COMPOZITE
 3.2.3 Chất liệu nền
cacbon:


3. THÀNH PHẦN VÀ CẤU TẠO VẬT LIỆU
COMPOZITE
 3.2.4 Chất liệu nền
kim loại
 Vật liệu compozit nền
kim loại có modun đàn

hồi rất cao có thể lên
tới 110 GPa. Do đó địi
hỏi chất gia cường
cũng có modun cao.
Các kim loại được sử
dụng nhiều là: nhôm,
niken, đồng.


.ƯU, NHƯỢC ĐIỂM VẬT LIỆU COMPOZITE
 Ưu điểm:
 Khả năng chế tạo từ vật liệu này thành các kết cấu
sản phẩm theo những yêu cầu kỹ thuật khác nhau
 Khả năng chịu nhiệt và chịu sự ăn mòn của vật liệu
trong điều kiện khắc nghiệt của môi trường.
 Khả năng áp dụng rộng rãi, tính chất nổi bật là nhẹ,
độ bền cao, chịu mơi trường, rễ lắp đặt, có độ bền
riêng và các đặc trưng đàn hồi cao, bền vững với mơi
trường ăn mịn hố học, độ dẫn nhiệt, dẫn điện thấp
 Khi chế tạo ở một nhiệt độ và áp suất nhất định dễ
triển khai được các thủ pháp cơng nghệ, thuận lợi
cho q trình sản xuất.


4.PHÂN LOẠI VẬT LIỆU COMPOZITE
 4.6 Theo bản chất vật liệu nền và cốt
 Composite nền hữu cơ: composite nền giấy (cáctông), composite
nền nhựa, nền nhựa đường, nền cao su (tấm hạt, tấm sợi, vải
bạt, vật liệu chống thấm, lốp ô tô xe máy),... Loại nền này thường
có thể kết hợp với mọi dạng cốt liệu, như: sợi hữu cơ (polyamit,

kevlar (là sợi aramit cơ tính cao),..), sợi khống (sợi thủy tinh, sợi
cacbon,...), sợi kim loại (Bo, nhôm,...). Vật liệu composite nền
hữu cơ chỉ chịu được nhiệt độ tối đa là khoảng 200 ÷ 300°C.
 Composite nền khống chất: bê tông, bê tông cốt thép,
composite nền gốm, composite cacbon - cacbon. Thường loại
nền này kết hợp với cốt dạng: sợi kim loại (Bo, thép,...), hạt kim
loại (chất gốm kim), hạt gốm (gốm cacbua, gốm Nitơ,...).
 Composite nền kim loại: nền hợp kim titan, nền hợp kim nhôm,...
Thường kết hợp với cốt liệu dạng: sợi kim loại (Bo,...), sợi
khoáng (cacbon, SiC,...). Composit nền kim loại hay nền khống
chất có thể chịu nhiệt độ tối đa khoảng 600 ÷ 1.000°C (nền gốm
tới 1.000°C).


.ƯU, NHƯỢC ĐIỂM VẬT LIỆU COMPOZITE

Nhược điểm:


4.PHÂN LOẠI VẬT LIỆU COMPOZITE
 4.1 Vật liệu composite polyme
 là loại vật liệu được cấu tạo bởi 2 hay nhiều cấu tử (thành phần).
Trong đó, loại cấu tử thứ nhất là 1 hay nhiều polyme nền thông
thường. Loại cấu tử thứ hai là các chất phụ gia (chất độn) như
vật liệu sợi, bột của các chất vô cơ cơ... Cịn có thể có thêm 1
thành phần thứ ba là chất liên kết.

 4.2 Vật liệu composite cacbon-cacbon
 Đây là vật liệu nền cacbon cốt sợi cacbon.

 4.3 Vật liệu composite gốm
 Thành phần là Đất sét hay đất sình nhiều mùn được xem như
nguyên liệu chủ yếu để làm gạch

 4.4 Vật liệu composite kim loại
 Đây là vật liệu nền kim loại và sợi kim loại: thép, đồng, nhôm,...

 4.5 Vật liệu composite tạp lai
 Là loại vât liêu được làm từ nhiều loại cốt sợi và vật liệu nền khác
nhau


4.PHÂN LOẠI VẬT LIỆU COMPOZITE
 4.7 Theo hình dạng cốt liệu
 4.7.1 Vật liệu composite cốt sợi
Sợi là loại vật liệu có một chiều kích thước (gọi là
chiều dài) lớn hơn rất nhiều so với hai chiều kích
thước khơng gian còn lại. Theo hai chiều kia chúng
phân bố gián đoạn trong vật liệu composite, cịn
theo chiều dài thì chúng có thể ở dạng liên tục hay
gián đoạn. Ta thường thấy các loại vật liệu cốt sợi
này gắn liền với từ composite trong tên gọi. Các
sản phẩm composite dân dụng thường là được chế
tạo từ loại vật liệu composite cốt sợi, trên nền nhựa
là chủ yếu.


4.PHÂN LOẠI VẬT LIỆU COMPOZITE
 4.7.2 Vật liệu composite cốt hạt
 Hạt là loại vật liệu gián đoạn, khác sợi là khơng có

kích thước ưu tiên. Loại vật liệu composite cốt hạt
phổ biến nhất chính là bê tơng, thường lại được gọi
ngắn gọn chỉ là bê tông, nên ta thường thấy cái được
gọi là composite lại là vật liệu composite cốt sợi.
 4.7.3 Vật liệu composite cốt hạt và sợi
 Ví dụ: ở bê tơng cốt thép thì đá nhân tạo tạo thành từ
xi măng là vật liệu nền, các cốt liệu bê tơng là cát
vàng và đá dăm thì là cốt hạt, cịn cốt thép trong bê
tơng là cốt sợi.