-
سبد خرید شما خالی است!
نمایش منو
سبد خرید شما خالی است!
تعریف کامپوزیت یا ماده مرکب
در رشته مهندسی مکانیک یکی از مباحث مهم مخصوصا در گرایش جامدات کامپوزیت ها می باشند که در ادامه به معرفی و آموزش مقدماتی کامپوزیت ها پرداخته می شود . کامپوزیت یا ماده مرکب چیست ؟ در رشته مهندسی مکانیک ترکیب دو یا چند ماده با یکدیگر به طوری که به صورت شیمیایی مجزا و غیر محلول در یکدیگر باشند و بازده و خواص سازهای این ترکیب نسبت به هریک از اجزاء تشکیل دهنده آن به تنهایی ، در موقعیت برتری قرار بگیرد را Composite یا ماده مرکب مینامند . به عبارت دیگر کامپوزیت یا ماده مرکب به دستهای از مواد اطلاق میشود که آمیزهای از مواد مختلف و متفاوت در فرم و ترکیب باشند و اجزاء تشکیل دهنده آنها هویت خود را حفظ کرده ، در یکدیگر حل نشده و با هم ممزوج نمیشوند . با توجه به این امر Composite و آلیاژ فلزی متفاوت میباشد . بنابراین کامپوزیت یا ماده مرکب ترکیبی از حداقل دو ماده مجزا با فصل مشترک مشخص بین هر جزء تشکیل دهنده است .
در مهندسی مواد این اصطلاح معمولاً به موادی اتلاق میشود که از یک فاز زمینه (ماتریس) و یک تقویت کننده (پرکننده) تشکیل شده باشند . در شکل شمارهی یک نمونهای از یک Composite یا ماده مرکب قابل مشاهده است ، در این تصویر الیاف ، ماتریس ، جهت طولی و جهت عرضی نیز نشان داده شدهاند .
تعریف انجمن متالورژی امریکا از ماده مرکب یا کامپوزیت :
به ترکیب ماکروسکوپی دو یا چند مادهی مجزا که سطح مشترک مشخصی بین آنها وجود داشته باشد، Composite گفته میشود.
کامپوزیت از دو قسمت اصلی ماتریس و تقویت کننده تشکیل شدهاست . ماتریس با احاطه کردن تقویت کننده آن را در محل نسبی خودش نگه میدارد . تقویت کننده موجب بهبود خواص مکانیکی ساختار میگردد . به طور کلی تقویت کننده میتواند به صورت فیبرهای کوتاه و یا بلند و پیوسته باشد .
الیافهای تقویت کننده ، تحمل کننده اصلی بارها میباشند و زمینه (ماتریس) فراهم سازی بستر مناسب جهت انتقال باز از الیافی به الیاف دیگر را بر عهده دارد .
امروزه Composite با توجه به فازهای زمینه و تقویت کنندهی متفاوت به دستههای مختلفی تقسیم بندی میشوند . مانند: کامپوزیتهای با زمینهی سرامیکی(CMC) ، کامپوزیتهای با زمینهی پلیمری(PMC) ، کامپوزیتهای با زمینهی فلزی(MMC) و یا کامپوزیتهای تقویت شده با الیاف (FRC)(تک جهته یا چند جهته با الیاف کوتاه و بلند)، کامپوزیتهای تقویت شده توسط ذرات(PRC). در ادامه آموزش به ویژگی های کامپوزیت ها اشاره می شود .
ویژگی ها:
مهمترین مزیت مواد کامپوزیتی آن است که با توجه به نیازها ، میتوان خواص آنها را کنترل کرد . به طور کلی مواد کامپوزیتی دارای مزایای زیر هستند :
در ادامه این آموزش به کاربردهای کامپوزیت ها در صنایع مختلف پرداخته می شود .
کاربرد کامپوزیتها در صنایع:
کامپوزیت ها در رشته های مختلف مهندسی کاربرد فراوانی دارد و به همین خاظر بسیاری از دانشجویان با استفاده از آن به ارایه مقالات علمی و پایان نامه های کارشناسی ارشد و دکترا می پردازند . هم چنین در انجام پژوهش های فراوانی نیز قابل بررسی می باشد . امروزه در صنایع بسیاری همچون صنایع حمل و نقل شامل حمل و نقل هوایی ، جادهای ، ریلی و دریایی ، صنایع نظامی و هوا-فضا ، صنعت ساخت و ساز شامل صنایع زیر بنایی و صنعت ساختمان ، صنایع خودرو و قطعه سازی ، وسایل خانگی ، لوازم ورزشی و غیره کاربردهای فراوانی دارد .
در علوم هوایی برای ساخت بدنه جنگندههای رادارگریز ، بدنهی انواع پهبادها و قسمت زیادی از بدنهی هواپیماهای مسافر بری از کامپوزیتها استفاده میشود . همچنین در ساخت قطعات صنایع انرژی در حوزههای تولید و انتقال برق همچنین صنعت نفت ، گاز و پتروشیمی استفادهی بالایی دارد همانند ساخت پرهی نیروگاه بادی ، ساخت کابلهای انتقال برق با هستهی کامپوزیتی ، از آنجا که امروزه یكی از روشهای مناسب تعمیر در دنیا ، استفاده از كامپوزیتها میباشد . از کامپوزیتها به منظور ترمیم و تقویت سازههای فرسوده و ترمیم لولههای فرسوده نفت و گاز به استفاده میشود (لولههای انتقال گاز غالباً دچار مشكل خوردگی میگردند) . همچنین لولههای انتقال جدید نیز ازجنس کامپوزیتها ساخته شده است .
در صنایع ریلی از کامپوزیتها در ساخت تراورس (چوبهای عرضی كه در زیر ریل راه آهن قرار میگیرند) استفاده میشود زیرا قیمتی معادل قیمت بهترین نوع چوبی آن دارد همچنین عمر طولانی تر و کاربری راحتتری دارد . برخلاف چوب این تراورسها نمیشكنند ، ترك بر نمیدارند ، مستعد پوسیدگی نیستند ، حشرات نمیتوانند به آنها آسیبی بزنند همچنین به علت عدم پوسیدگی ، استفاده از این تراورسها در مناطق مرطوب به صرفه تر از نوع چوبی آن است. لازم به ذکر است که در كشور ما سالیانه مقادیر بسیار زیادی تراورس راه آهن تعویض یا بهسازی میگردد و این جدای از هزینة هنگفت بستن خط و تغییر ریلها و زیرسازیهای لازم است. اما اگر همین تراورسها با كامپوزیت تقویت شوند عمر 7 ساله تراورسها را تا 30 سال میتوان افزایش داد و در ازای پرداخت هزینة اولیه دو یا سه برابر ، هزینة تعمیر و تعویض تا 4 برابر كاهش مییابد و در نهایت صرفة اقتصادی دارد .
در صنایع دیگر میتوان به استفاده از کامپوزیت در ساخت قایقهای بزرک تفریحی و مسافرتی ، قطعات ماشینهای مسابقه ای ، خطوط لوله آبرسانی ، خطوط لوله و مخازن نگهداری ، ظروف نگهدارندهی مواد شیمیایی ، کپسولهای گاز CNG ، کپسولهای تنفسی آتش نشانی ، کپسولهای اطفاء حریق ، تیرکها و تیرهای حمال سقف ساختمان ، استفاده در ساخت و تقویت پلها ، نردبانها و چارچوب ، عایقها در صنایع الکترونیک مانند و بسیاری استفادهای دیگر در صنایع گستردهی دیگر اشاره نمود .
در مقاله بالا سعی شده است که به آموزش مقدماتی کامپوزیت ها پرداخته شود تا دانشجویان بتوانند با فراگیری این آموزش و آشنایی با آن بتوانند در پایان نامه های کارشناسی ارشد و دکترای خود و هم چنین در پژوهش های خود از آن استفاده نمایند .
برای مطالعه مقالات بیشتر می توانید بر روی عنوان های مقاله های زیر کلیک نمایید تا به مقاله مورد نظر هدایت شوید :
