Sản xuất vật liệu tổng hợp & vật liệu tổng hợp

Định nghĩa một cách đơn giản, PHỐI HỢP hay VẬT LIỆU COMPOSITE là vật liệu bao gồm hai hoặc nhiều vật liệu có tính chất vật lý hoặc hóa học khác nhau, nhưng khi kết hợp lại với nhau chúng trở thành một vật liệu khác với các vật liệu cấu thành. Chúng ta cần chỉ ra rằng các vật liệu cấu thành vẫn tách biệt và khác biệt trong cấu trúc. Mục tiêu trong sản xuất vật liệu composite là thu được một sản phẩm vượt trội hơn các thành phần của nó và kết hợp các tính năng mong muốn của từng thành phần. Như một ví dụ; sức mạnh, trọng lượng thấp hoặc giá thấp hơn có thể là động lực thúc đẩy thiết kế và sản xuất composite. Loại vật liệu tổng hợp chúng tôi cung cấp là vật liệu tổng hợp được gia cố bằng hạt, vật liệu tổng hợp được gia cố bằng sợi bao gồm vật liệu tổng hợp gốm-ma trận / polyme-ma trận / ma trận kim loại / carbon-carbon / hỗn hợp, vật liệu tổng hợp cấu trúc & nhiều lớp & có cấu trúc bánh sandwich và vật liệu tổng hợp nano.

 

Các kỹ thuật chế tạo mà chúng tôi triển khai trong sản xuất vật liệu composite là: Đùn, quy trình sản xuất prereg, đặt sợi tiên tiến, cuộn sợi, đặt sợi phù hợp, quy trình xếp lớp phun sợi thủy tinh, quy trình chần, quy trình lanxide, ghim z.
Nhiều vật liệu composite được tạo thành từ hai pha, ma trận, liên tục và bao quanh pha kia; và pha phân tán được bao quanh bởi chất nền.
Chúng tôi khuyên bạn nên nhấp vào đây đểTẢI XUỐNG Hình minh họa sơ đồ của chúng tôi về Sản xuất vật liệu tổng hợp và vật liệu tổng hợp của AGS-TECH Inc.
Điều này sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về thông tin chúng tôi đang cung cấp cho bạn bên dưới. 

 

• CÁC THÀNH PHẦN TÁI TẠO CỘNG PHẦN: Loại này bao gồm hai loại: Vật liệu tổng hợp hạt lớn và vật liệu tổng hợp tăng cường phân tán. Trong loại trước đây, tương tác ma trận hạt không thể được xử lý ở cấp độ nguyên tử hoặc phân tử. Thay vào đó, cơ học liên tục là hợp lệ. Mặt khác, trong vật liệu tổng hợp tăng cường phân tán, các hạt thường nhỏ hơn nhiều trong phạm vi hàng chục nanomet. Một ví dụ về composite hạt lớn là polyme mà chất độn đã được thêm vào. Chất độn cải thiện các đặc tính của vật liệu và có thể thay thế một phần thể tích polyme bằng vật liệu kinh tế hơn. Phần thể tích của hai giai đoạn ảnh hưởng đến hoạt động của hỗn hợp. Vật liệu tổng hợp hạt lớn được sử dụng với kim loại, polyme và gốm sứ. CERMETS là ví dụ về vật liệu tổng hợp gốm / kim loại. Gốm kim loại phổ biến nhất của chúng tôi là cacbua xi măng. Nó bao gồm gốm cacbua chịu lửa như các hạt cacbua vonfram trong ma trận kim loại như coban hoặc niken. Các vật liệu tổng hợp cacbua này được sử dụng rộng rãi làm công cụ cắt thép cứng. Các hạt cacbua cứng chịu trách nhiệm cho hoạt động cắt và độ dẻo dai của chúng được tăng cường nhờ ma trận kim loại dễ uốn. Vì vậy, chúng tôi có được những lợi thế của cả hai vật liệu trong một hỗn hợp duy nhất. Một ví dụ phổ biến khác của composite hạt lớn mà chúng tôi sử dụng là các hạt carbon đen trộn với cao su lưu hóa để thu được composite có độ bền kéo cao, dẻo dai, chống rách và mài mòn. Một ví dụ về composite tăng cường phân tán là kim loại và hợp kim kim loại được tăng cường và làm cứng bằng sự phân tán đồng đều của các hạt mịn của một vật liệu rất cứng và trơ. Khi các mảnh oxit nhôm rất nhỏ được thêm vào ma trận kim loại nhôm, chúng tôi thu được bột nhôm thiêu kết có độ bền nhiệt độ cao được nâng cao . 

 

• CÁC THÀNH PHẦN TÁI TẠO SỢI: Loại vật liệu tổng hợp này trên thực tế là quan trọng nhất. Mục tiêu cần đạt được là độ bền và độ cứng cao trên một đơn vị trọng lượng. Thành phần sợi, chiều dài, định hướng và nồng độ trong các vật liệu tổng hợp này là rất quan trọng trong việc xác định các đặc tính và tính hữu dụng của những vật liệu này. Có ba nhóm sợi chúng tôi sử dụng: râu, sợi và dây. WHISKERS là những tinh thể đơn rất mỏng và dài. Chúng là một trong những vật liệu mạnh nhất. Một số vật liệu đánh trứng ví dụ là than chì, nitrua silic, ôxít nhôm.  FIBERS mặt khác chủ yếu là polyme hoặc gốm sứ và ở trạng thái đa tinh thể hoặc vô định hình. Nhóm thứ ba là DÂY mịn có đường kính tương đối lớn và thường bao gồm thép hoặc vonfram. Một ví dụ về composite gia cố bằng dây là lốp xe ô tô kết hợp dây thép bên trong cao su. Tùy thuộc vào vật liệu ma trận, chúng tôi có các vật liệu tổng hợp sau:
THÀNH PHẦN POLYMER-MATRIX: Chúng được làm từ nhựa polyme và sợi làm thành phần gia cố. Một nhóm con trong số này được gọi là Vật liệu tổng hợp polyme gia cố bằng sợi thủy tinh (GFRP) chứa các sợi thủy tinh liên tục hoặc không liên tục trong một nền polyme. Thủy tinh có độ bền cao, kinh tế, dễ chế tạo thành sợi và trơ về mặt hóa học. Nhược điểm của chúng là độ cứng và độ cứng hạn chế, nhiệt độ phục vụ chỉ lên đến 200 - 300 độ C. Sợi thủy tinh thích hợp cho thân ô tô và thiết bị vận tải, thân xe hàng hải, thùng chứa. Chúng không thích hợp cho hàng không vũ trụ cũng như chế tạo cầu do độ cứng hạn chế. Nhóm con còn lại được gọi là Vật liệu tổng hợp polyme gia cố bằng sợi carbon (CFRP). Ở đây, carbon là vật liệu sợi của chúng ta trong ma trận polyme. Carbon được biết đến với mô đun và độ bền cụ thể cao và khả năng duy trì chúng ở nhiệt độ cao. Sợi carbon có thể cung cấp cho chúng ta các modul độ bền kéo tiêu chuẩn, trung bình, cao và siêu cao. Hơn nữa, sợi carbon cung cấp các đặc tính vật lý và cơ học đa dạng và do đó thích hợp cho các ứng dụng kỹ thuật tùy chỉnh khác nhau. Vật liệu tổng hợp CFRP có thể được coi là để sản xuất thiết bị thể thao và giải trí, bình chịu áp lực và các thành phần cấu trúc hàng không vũ trụ. Tuy nhiên, một nhóm phụ khác, Vật liệu tổng hợp polyme được gia cố bằng sợi Aramid cũng là vật liệu có độ bền cao và mô đun. Tỷ lệ sức mạnh trên trọng lượng của chúng rất cao. Sợi Aramid còn được gọi với tên thương mại KEVLAR và NOMEX. Dưới sức căng, chúng hoạt động tốt hơn các vật liệu sợi polyme khác, nhưng chúng chịu nén yếu. Sợi Aramid dẻo dai, chịu va đập, chống rung và mỏi, ổn định ở nhiệt độ cao, trơ về mặt hóa học ngoại trừ axit và bazơ mạnh. Sợi Aramid được sử dụng rộng rãi trong đồ thể thao, áo chống đạn, lốp xe, dây thừng, vỏ bọc cáp quang. Các vật liệu gia cố bằng sợi khác cũng tồn tại nhưng được sử dụng ở mức độ thấp hơn. Đó là chủ yếu là bo, cacbua silic, ôxít nhôm. Mặt khác, vật liệu nền polyme cũng rất quan trọng. Nó xác định nhiệt độ phục vụ tối đa của composite vì polyme nói chung có nhiệt độ nóng chảy và phân huỷ thấp hơn. Polyeste và vinyl este được sử dụng rộng rãi làm nền polyme. Nhựa cũng được sử dụng và chúng có khả năng chống ẩm và tính chất cơ học tuyệt vời. Ví dụ: nhựa polyimide có thể được sử dụng lên đến khoảng 230 độ Celcius. 
THÀNH PHẦN KIM LOẠI-MATRIX: Trong những vật liệu này, chúng tôi sử dụng ma trận kim loại dễ uốn và nhiệt độ sử dụng thường cao hơn các thành phần cấu thành của chúng. Khi so sánh với vật liệu tổng hợp nền polyme, chúng có thể có nhiệt độ hoạt động cao hơn, không bắt lửa và có thể có khả năng chống phân hủy tốt hơn so với chất lỏng hữu cơ. Tuy nhiên chúng đắt hơn. Vật liệu gia cố như râu, hạt, sợi liên tục và không liên tục; và các vật liệu ma trận như đồng, nhôm, magiê, titan, siêu hợp kim đang được sử dụng phổ biến. Các ứng dụng ví dụ là các thành phần động cơ được làm bằng ma trận hợp kim nhôm được gia cố bằng nhôm oxit và sợi carbon. 
THÀNH PHẦN CERAMIC-MATRIX: Vật liệu gốm được biết đến với độ tin cậy nhiệt độ cao vượt trội. Tuy nhiên, chúng rất giòn và có giá trị thấp về độ dẻo dai khi gãy. Bằng cách nhúng các hạt, sợi hoặc râu của một gốm này vào ma trận của gốm khác, chúng tôi có thể tạo ra vật liệu tổng hợp có độ bền đứt gãy cao hơn. Các vật liệu nhúng này về cơ bản ức chế sự lan truyền vết nứt bên trong ma trận bằng một số cơ chế như làm lệch các đỉnh vết nứt hoặc tạo cầu qua các mặt vết nứt. Ví dụ, alumin được gia cố bằng ria SiC được sử dụng làm bộ chèn dụng cụ cắt để gia công các hợp kim kim loại cứng. Chúng có thể cho thấy hiệu suất tốt hơn so với cacbua xi măng.  
THÀNH PHẦN CACBON-CACBON: Cả chất gia cố cũng như chất nền đều là cacbon. Chúng có mô đun kéo cao và cường độ ở nhiệt độ cao trên 2000 độ C. Những đặc tính này làm cho chúng trở nên lý tưởng cho các ứng dụng yêu cầu khả năng chống sốc nhiệt. Tuy nhiên, điểm yếu của vật liệu tổng hợp cacbon-cacbon là tính dễ bị oxy hóa ở nhiệt độ cao. Các ví dụ điển hình về việc sử dụng là khuôn ép nóng, sản xuất linh kiện động cơ tuabin tiên tiến. 
THÀNH PHẦN HYBRID: Hai hoặc nhiều loại sợi khác nhau được trộn trong một ma trận duy nhất. Do đó, người ta có thể điều chỉnh một vật liệu mới với sự kết hợp của các đặc tính. Một ví dụ là khi cả sợi carbon và sợi thủy tinh được kết hợp vào một loại nhựa cao phân tử. Sợi carbon cung cấp độ cứng và độ bền mật độ thấp nhưng đắt tiền. Mặt khác, kính không đắt nhưng thiếu độ cứng của sợi carbon. Vật liệu hỗn hợp thủy tinh-carbon cứng hơn và cứng hơn và có thể được sản xuất với chi phí thấp hơn.
CHẾ BIẾN THÀNH PHẦN TÁI TẠO SỢI: Đối với chất dẻo gia cường sợi liên tục với các sợi phân bố đồng đều, định hướng theo cùng một hướng chúng ta sử dụng các kỹ thuật sau.
ĐA NĂNG: Sản xuất các thanh, dầm và ống có chiều dài liên tục và tiết diện không đổi. Các ống sợi liên tục được ngâm tẩm với một loại nhựa nhiệt rắn và được kéo qua khuôn thép để định hình chúng thành hình dạng mong muốn. Tiếp theo, chúng đi qua một khuôn đóng rắn được gia công chính xác để đạt được hình dạng cuối cùng. Vì khuôn đóng rắn được làm nóng, nó đóng rắn ma trận nhựa. Máy kéo kéo vật liệu qua khuôn. Sử dụng lõi rỗng được chèn vào, chúng tôi có thể thu được các ống và hình dạng rỗng. Phương pháp ép đùn được tự động hóa và mang lại cho chúng tôi tỷ lệ sản xuất cao. Có thể sản xuất bất kỳ độ dài nào của sản phẩm. 
QUY TRÌNH SẢN XUẤT PREPREG: Prepreg là chất gia cường dạng sợi liên tục được ngâm tẩm trước với nhựa polyme đã đóng rắn một phần. Nó được sử dụng rộng rãi cho các ứng dụng kết cấu. Vật liệu có dạng băng và được vận chuyển dưới dạng băng. Nhà sản xuất tạo khuôn trực tiếp và đóng rắn hoàn toàn mà không cần thêm bất kỳ loại nhựa nào. Vì preregs trải qua phản ứng đóng rắn ở nhiệt độ phòng, chúng được bảo quản ở 0 độ C hoặc nhiệt độ thấp hơn. Sau khi sử dụng, phần băng còn lại được bảo quản ở nhiệt độ thấp. Nhựa nhiệt dẻo và nhựa nhiệt rắn được sử dụng và sợi gia cường của cacbon, aramid và thủy tinh là phổ biến. Để sử dụng preregs, trước tiên người ta lấy giấy lót nền của tàu sân bay ra và sau đó việc chế tạo được thực hiện bằng cách đặt băng prereg lên bề mặt dụng cụ (quy trình xếp lớp). Có thể đặt một số lớp bột để có được độ dày mong muốn. Thực hành thường xuyên là thay đổi hướng sợi để tạo ra một lớp cán chéo hoặc lớp góc. Cuối cùng, nhiệt và áp suất được áp dụng để đóng rắn. Cả quy trình xử lý thủ công cũng như quy trình tự động đều được sử dụng để cắt sơ chế và xếp lớp.
CỬA SỔ LINH KIỆN: Các sợi gia cường liên tục được định vị chính xác theo một mô hình định trước để tuân theo một   và thường có hình dạng chu kỳ. Đầu tiên, các sợi đi qua bể nhựa và sau đó được quấn vào trục gá bằng hệ thống tự động. Sau một số lần lặp lại cuộn dây sẽ đạt được độ dày mong muốn và quá trình đóng rắn được thực hiện ở nhiệt độ phòng hoặc bên trong tủ sấy. Bây giờ trục gá được tháo ra và sản phẩm được bán lại. Cuộn dây tóc có thể cung cấp tỷ lệ độ bền trên trọng lượng rất cao bằng cách cuộn sợi theo các mô hình chu vi, xoắn ốc và phân cực. Ống, bể chứa, vỏ được sản xuất bằng kỹ thuật này. 

 

• CÁC THÀNH PHẦN CẤU TRÚC: Nói chung chúng được tạo thành từ cả vật liệu đồng nhất và vật liệu tổng hợp. Do đó, các thuộc tính của chúng được xác định bởi vật liệu cấu thành và thiết kế hình học của các phần tử của nó. Dưới đây là các loại chính:
THÀNH PHẦN LAMINAR: Các vật liệu kết cấu này được làm từ các tấm hoặc tấm hai chiều với các hướng có độ bền cao được ưu tiên. Các lớp được xếp chồng lên nhau và kết dính với nhau. Bằng cách xen kẽ các hướng cường độ cao theo hai trục vuông góc, chúng ta thu được hỗn hợp có cường độ cao theo cả hai hướng trong mặt phẳng hai chiều. Bằng cách điều chỉnh góc của các lớp, người ta có thể tạo ra một hỗn hợp có độ bền theo các hướng ưu tiên. Đồ trượt tuyết hiện đại được sản xuất theo cách này. 
SANDWICH PANELS: Những vật liệu tổng hợp cấu trúc này có trọng lượng nhẹ nhưng vẫn có độ cứng và độ bền cao. Tấm bánh sandwich bao gồm hai tấm bên ngoài được làm bằng vật liệu cứng và chắc như hợp kim nhôm, nhựa hoặc thép được gia cố bằng sợi và một lõi ở giữa các tấm bên ngoài. Lõi cần phải nhẹ và hầu hết thời gian có mô đun đàn hồi thấp. Vật liệu cốt lõi phổ biến là bọt polyme cứng, gỗ và tổ ong. Tấm bánh sandwich được sử dụng rộng rãi trong ngành xây dựng như vật liệu lợp mái, vật liệu sàn hoặc tường, và cả trong ngành hàng không vũ trụ.  

 

• NANOCOMPOSITES: Những vật liệu mới này bao gồm các hạt có kích thước nano được nhúng trong một ma trận. Sử dụng vật liệu nanocompozit, chúng tôi có thể sản xuất các vật liệu cao su có khả năng ngăn cản sự xâm nhập của không khí rất tốt trong khi vẫn duy trì các đặc tính cao su của chúng không thay đổi.