استخدام المواد المركبة في البناء

تعتبر الخرسانة غير مكلفة ومتعددة الاستخدامات ، وهي واحدة من أفضل مواد البناء المعروضة. كمركب حقيقي الخرسانة النموذجيةيتكون من الحصى والرمل المرتبطين ببعضهما البعض في قالب من الأسمنت ، مع تقوية معدنية تضاف عادة لتعزيز القوة. الخرسانة ممتازة في الانضغاط ، لكنها تصبح هشة وضعيفة في التوتر. تؤدي ضغوط الشد ، وكذلك الانكماش اللدن أثناء المعالجة ، إلى تشققات تمتص الماء ، مما يؤدي في النهاية إلى تآكل حديد التسليح وفقدان كبير لصلابة الخرسانة عند تعطل المعدن.

تم اعتماد حديد التسليح المركب بتاريخ سوق البناءبسبب مقاومة التآكل المثبتة. تسهل إرشادات التصميم وبروتوكولات الاختبار الجديدة والمحدثة على المهندسين اختيار البلاستيك المقوى.

لطالما اعتبرت المواد البلاستيكية المقواة بالألياف (الألياف الزجاجية والبازلت) مواد لتحسين أداء الخرسانة.

على مدار الخمسة عشر عامًا الماضية ، تحول حديد التسليح المركب من نموذج أولي تجريبي إلى بديل فعال للصلب في العديد من المشاريع ، خاصة مع ارتفاع أسعار الصلب.

الشبكات المركبة في الألواح الخرسانية سابقة الصب: شبكات الإيبوكسي الكربونية C-GRID ذات الإمكانات العالية تحل محل الفولاذ التقليدي أو حديد التسليح في الهياكل سابقة الصب كتعزيز ثانوي.

C-GRID عبارة عن شبكة خشنة من جرارات الكربون / الإيبوكسي. تستخدم كبديل للشبكة الفولاذية الثانوية في الألواح الخرسانية والتطبيقات المعمارية. يختلف حجم الشبكة حسب نوع الخرسانة والركام وكذلك متطلبات قوة اللوحة

كان استخدام الألياف القصيرة في الخرسانة لتحسين خصائصها تقنية راسخة لعقود ، بل وحتى قرون ، مع الأخذ في الاعتبار ذلك في الإمبراطورية الرومانية قذائف الهاونتم تقويتها بشعر الحصان. يعزز تقوية الألياف قوة ومرونة الخرسانة (القدرة على التشوه البلاستيكي دون أن تنكسر) عن طريق إمساك جزء من الحمل عند تلف المصفوفة ومنع نمو الشقوق.

تسمح إضافة الألياف للمادة بالتشوه البلاستيكي وتحمل أحمال الشد.

تم استخدام الخرسانة المسلحة بالألياف لصنع عوارض الجسر سابقة الإجهاد. لم يكن استخدام التسليح مطلوبًا بسبب المرونة العالية وقوة المادة ، والتي تم إعطاؤها لها بواسطة ألياف حديد التسليح المضافة إلى خليط الخرسانة.

مادة الألمنيوم المركبة عبارة عن لوح يتكون من لوحين من الألومنيوم وبينهما مادة حشو بلاستيكية أو معدنية. يمنحها الهيكل المركب للمادة خفة وقوة عالية ، جنبًا إلى جنب مع المرونة ومقاومة الكسر. توفر المعالجة الكيميائية ومعالجة سطح الطلاء للمادة مقاومة ممتازة للتآكل وتقلبات درجات الحرارة. نظرًا للجمع بين هذه الخصائص الفريدة ، تعد مادة الألومنيوم المركبة واحدة من أكثر المواد المرغوبة في البناء.

يحتوي مركب الألمنيوم على عدد من المزايا المهمة التي تضمن شعبيته المتزايدة كمواد تشطيب كل عام.

الوزن الأدنى مصحوبًا بالصلابة العالية. تتميز ألواح الألمنيوم المركبة بالوزن الخفيف نتيجة استخدام صفائح الألومنيوم وطبقة أساسية خفيفة الوزن مصحوبة بصلابة عالية ناتجة عن توليفة من المواد المذكورة أعلاه. من حيث التطبيق على هياكل الواجهة ، فإن هذا الظرف يميز الألومنيوم بشكل إيجابي المواد المركبةمن مواد بديلة مثل ألواح الألمنيوم والفولاذ والسيراميك والجرانيت وألواح الأسمنت الليفي. يقلل استخدام مادة الألمنيوم المركبة بشكل كبير من الوزن الإجمالي لهيكل الواجهة المهواة. مركب معدن الألمنيوم الخرساني

مادة الألمنيوم المركبة قادرة على مقاومة الالتواء. والسبب هو تطبيق الطبقة العليا بالدحرجة. يتم ضمان التسطيح عن طريق استخدام الدرفلة بدلاً من الضغط التقليدي ، مما يعطي تجانسًا عاليًا في تطبيق الطبقة. الحد الأقصى للتسطيح هو 2 مم لكل 1220 مم طول ، وهو 0.16٪ من الأخير.

• - مقاومة الدهان للتأثيرات البيئية. نظرًا للطلاء متعدد الطبقات شديد الثبات ، لا تفقد المادة كثافة اللون لفترة طويلة تحت تأثير أشعة الشمس ومكونات الغلاف الجوي العدوانية.
• - مجموعة واسعة من الألوان والقوام. يتم إنتاج المواد بطلاء مصنوع من الدهانات: ألوان صلبة وألوان معدنية في أي مجموعة من الألوان والظلال والطلاء بتأثير الحجر والخشب. بالإضافة إلى ذلك ، يتم إنتاج الألواح بطلاء من "الكروم" ، و "الذهب" ، والألواح ذات السطح المحكم ، والألواح بطلاء مصقول من من الفولاذ المقاوم للصدأوالتيتانيوم والنحاس.

تتميز ألواح مادة الألمنيوم المركبة بهيكل معقد يتكون من صفائح الألمنيوم وحشو لب اللب. يوفر اقتران هذه المواد الألواح صلابة مقترنة بالمرونة ، مما يجعل مواد الألمنيوم المركبة مقاومة للأحمال والتشوهات الناتجة بيئة. لا تفقد المادة خصائصها لفترة طويلة للغاية.

يتم تحديد مقاومة المادة للتآكل من خلال استخدام الألواح في هيكل اللوحة سبائك الألومنيوممحمي بواسطة طلاء متعدد الطبقات. في حالة حدوث تلف للطلاء ، يكون سطح الصفيحة محميًا بتكوين فيلم أكسيد.

يضمن الهيكل المركب للوحة الألومنيوم المركبة عزل صوت جيدعن طريق امتصاص الموجات الصوتية والاهتزازات.

الألواح قابلة بسهولة لأنواع المعالجة الميكانيكية مثل الثني ، والقطع ، والطحن ، والحفر ، والدرفلة ، واللحام ، واللصق ، دون الإضرار بالطلاء وانتهاك بنية المادة. تحت الأحمال التي تنشأ في عملية ثني الألواح ، بما في ذلك في نصف القطر ، لا يوجد تفكيك للألواح أو انتهاكات لطبقات السطح ، مثل تكسير صفائح الألمنيوم وأعمال الطلاء. أثناء الإنتاج في المصنع ، تتم حماية الألواح من التلف الميكانيكي بغشاء خاص يتم إزالته بعد الانتهاء من أعمال التركيب.

تأخذ اللوحات بسهولة أي شكل محدد تقريبًا ، مثل نصف القطر. تجعل ملاءمة المادة للحام من الممكن تحقيق هندسة معقدة للمنتجات ، وهو أمر مستحيل مع أي مادة مواجهة أخرى ، باستثناء الألومنيوم ، حيث تربح مواد الألمنيوم المركبة أمامها بشكل كبير من حيث الوزن.

يسمح استخدام مادة الألمنيوم المركبة بإنشاء ألواح تكسية بأحجام وأشكال مختلفة مادة معينةلا غنى عنه في حل المشاكل المعمارية المعقدة.

• - عمر خدمة طويل. مادة الألمنيوم المركبة لفترة طويلة مقاومة للبيئة الخارجية ، مثل ضوء الشمس, تساقط، وأحمال الرياح ، وتقلبات درجات الحرارة ، وذلك بفضل استخدام طلاء ثابت ومزيج من الصلابة والمرونة التي تحققت في المادة. يبلغ العمر التقديري للألواح الخارجية حوالي 50 عامًا.
• - أقل قدر من العناية أثناء العملية. يساهم وجود طلاء عالي الجودة في التنظيف الذاتي للألواح من الملوثات الخارجية. كما أن الألواح سهلة التنظيف باستخدام المنظفات غير العنيفة.

طريقان واعدان مفتوحان مواد مدمجةمقواة بألياف أو مواد صلبة مشتتة.

في السابق ، يتم إدخال أجود الألياف عالية القوة المصنوعة من الزجاج أو الكربون أو البورون أو البريليوم أو الفولاذ أو البلورات أحادية الطولي في معدن غير عضوي أو مصفوفة بوليمر عضوية. نتيجة لهذا المزيج ، يتم الجمع بين القوة القصوى ومعامل المرونة العالي والكثافة المنخفضة. المواد المركبة هي مواد المستقبل.

المادة المركبة هي مادة هيكلية (معدنية أو غير معدنية) توجد فيها عناصر تقوية على شكل خيوط أو ألياف أو رقائق أكثر من مادة متينة. أمثلة على المواد المركبة: البلاستيك المقوى بالبورون ، والكربون ، والألياف الزجاجية ، والمقطورات أو الأقمشة المبنية عليها ؛ الألمنيوم المقوى بخيوط الفولاذ والبريليوم.

من خلال الجمع بين المحتوى الحجمي للمكونات ، من الممكن الحصول على مواد مركبة مع القيم المطلوبة للقوة ، ومقاومة الحرارة ، ومعامل المرونة ، ومقاومة التآكل ، بالإضافة إلى إنشاء تركيبات مع العناصر المغناطيسية والعازلة والراديوية اللازمة وغيرها من المواد الخاصة ملكيات.

يتم دمج كل هذه المواد المدمجة في نظام. يستخدم نظام التعزيز المركب لجميع أنواع الهياكل تقريبًا:

• 1. الخرسانة والخرسانة المسلحة
• 2 - المعادن (بما في ذلك الفولاذ والألمنيوم)
• 3. خشبية
• 4. الطوب (الحجر) البناء.

كما أنها توفر مجموعة من احتياجات دعم الحياة:

• 1. الحماية من التفجيرات والسطو والأضرار.
• 2. تعزيز الهياكل
• 3. حماية الجدار الباليستية والحماية من الانفجار.
• 4. حماية الكابلات والأسلاك من الانفجارات

ضع في اعتبارك مزايا وعيوب المواد المركبة. كرامة:

• 1. مقاومة التآكل
• 2. قوة الشد
• 3. سهل الاستخدام
• 4. تكلفة منخفضةقوة العمل
• 5. مهلة قصيرة
• 6. لا قيود الأبعاد
• 7. قوة إجهاد عالية للغاية
• 8. لا تتطلب الحفظ
• 9. إمكانية استخدام الإنشاءات من مواد مختلفة

سلبيات:

• 1. تكلفة المواد النسبية
• 2. تحديد النطاق

من المزايا والعيوب المذكورة أعلاه ، يمكننا أن نستنتج: ماذا ، مقارنةً بـ المواد التقليدية، المركبات المركبة لها العيب الوحيد تقريبًا - فهي كافية غالي السعر. لذلك ، قد يُعتقد أن هذه الطريقة باهظة الثمن ، ولكن إذا قارنا حجم استهلاك المواد الفولاذية للتعزيز ، فهو يزيد بنحو ثلاثين مرة عن المواد المركبة. تتمثل المزايا الأخرى للمواد المركبة في انخفاض كبير في تكلفة الجهد بسبب تقليل وقت العمل والعمالة والمعدات الميكانيكية. لذلك ، فإن أنظمة التعزيز المركبة هي المنافس الرئيسي لاستخدام الفولاذ.

ومع ذلك ، على الرغم من المزايا التي تتفوق عليها المواد التقليدية ، فإن المواد المركبة لها عيوبها الخاصة. وتشمل هذه مقاومة منخفضة للحريق ، وتغيير في الخصائص عند التعرض للأشعة فوق البنفسجية ، والتشقق المحتمل عندما يتغير الحجم في ظل ظروف الحرية المحدودة للتشوه. تجعل الخصائص الفيزيائية والميكانيكية لهذه المواد عرضة لتقلبات درجات الحرارة. في درجات حرارة عاليةآه هم عرضة لتشوهات زحف كبيرة.

في تاريخ تطور التكنولوجيا ، يمكن التمييز بين اتجاهين مهمين:

• تطوير الأدوات والهياكل والآليات والآلات ،
• تطوير المواد.

من الصعب تحديد أي منهم أكثر أهمية ، لأنه. إنها مترابطة بشكل وثيق ، ولكن بدون تطوير المواد ، يكون التقدم التقني مستحيلًا من حيث المبدأ. ليس من قبيل المصادفة أن المؤرخين يقسمون العصور الحضارية المبكرة إلى العصر الحجري والعصر البرونزي والعصر الحديدي.

يمكن بالفعل أن يُعزى القرن الحادي والعشرون الحالي إلى عصر المواد المركبة (المركبات).

تم تشكيل مفهوم المواد المركبة في منتصف القرن العشرين الماضي. ومع ذلك ، فإن المواد المركبة ليست ظاهرة جديدة على الإطلاق ، ولكنها مجرد مصطلح جديد صاغه علماء المواد لـ فهم أفضلنشأة الحديث مواد بناء.

المواد المركبة معروفة منذ قرون. على سبيل المثال ، في بابل ، تم استخدام القصب لتعزيز الطين في بناء المساكن ، وأضاف المصريون القدماء القش المفروم إلى الطوب من الطين. في اليونان القديمةتم تقوية الأعمدة الرخامية بقضبان حديدية أثناء بناء القصور والمعابد. في 1555-1560 ، عند بناء كاتدرائية القديس باسيل في موسكو ، استخدم المهندسون المعماريون الروس بارما وبوستنيك ألواح حجرية معززة بشرائط حديدية. يمكن تسمية الخرسانة المسلحة والفولاذ الدمشقي بأسلاف مباشرة للمواد المركبة الحديثة.

هناك نظائر طبيعية للمواد المركبة - الخشب ، العظام ، الأصداف ، إلخ. أنواع كثيرة من المعادن الطبيعية هي في الواقع مركبات. فهي ليست متينة فحسب ، بل تتميز أيضًا بخصائص زخرفية ممتازة.

المواد المركبة- مواد متعددة المكونات تتكون من قاعدة بلاستيكية - مصفوفة ، ومواد مالئة تلعب دور تقوية وبعض الأدوار الأخرى. هناك حد طور بين مراحل (مكونات) المركب.

يؤدي الجمع بين المواد غير المتشابهة إلى تكوين مادة جديدة ، تختلف خصائصها اختلافًا كبيرًا عن خصائص كل مكون من مكوناتها. هؤلاء. علامة على وجود مادة مركبة هي تأثير متبادل ملحوظ العناصر المكونةمركب ، أي جودتها الجديدة وتأثيرها.

من خلال تغيير تكوين المصفوفة والحشو ، ونسبتها ، واستخدام كواشف إضافية خاصة ، وما إلى ذلك ، يتم الحصول على مجموعة واسعة من المواد مع مجموعة الخصائص المطلوبة.

من الأهمية بمكان ترتيب عناصر المادة المركبة ، في كلا الاتجاهين التمثيل الاحمالوفيما يتعلق ببعضهم البعض ، أي النظام. المركبات عالية القوة ، كقاعدة عامة ، لها هيكل عالي الترتيب.

مثال بسيط. إن إلقاء حفنة من نشارة الخشب في دلو من ملاط ​​الأسمنت لن يؤثر على خصائصه بأي شكل من الأشكال. إذا تم استبدال نصف المحلول بنشارة الخشب ، فإن كثافة المادة وثوابتها الفيزيائية الحرارية وتكاليف الإنتاج والمؤشرات الأخرى ستتغير بشكل كبير. لكن حفنة من ألياف البولي بروبلين ستجعل الخرسانة مقاومة للصدمات ومقاومة للاهتراء ، وسيوفر لها نصف دلو من الألياف مرونة ، وهي ليست من سمات المواد المعدنية على الإطلاق.

حاليًا ، في مجال المواد المركبة (المركبات) ، من المعتاد تضمين مجموعة متنوعة من مواد اصطناعية، تم تطويرها وتنفيذها في مختلف فروع الهندسة والصناعة ، بما يتوافق مع المبادئ العامة لإنشاء المواد المركبة

لماذا هناك اهتمام بالمواد المركبة في الوقت الحالي؟ لأن المواد التقليدية لم تعد دائمًا أو لا تلبي تمامًا احتياجات الممارسة الهندسية الحديثة.

المصفوفات في المواد المركبة هي المعادن والبوليمرات والأسمنت والسيراميك. يتم استخدام مجموعة متنوعة من المواد الاصطناعية والطبيعية كمواد مالئة في أشكال مختلفة(كبيرة الحجم ، صفائح ، ليفية ، مشتتة ، مشتتة بدقة ، متناهية الصغر ، جزيئات نانوية).

المواد المركبة متعددة المكونات معروفة أيضًا ، بما في ذلك:

• polymatrix ، عندما يتم دمج عدة مصفوفات في مادة مركبة واحدة ،
• هجين ، بما في ذلك عدة حشوات مختلفة ، لكل منها دوره الخاص.

يحدد الحشو ، كقاعدة عامة ، قوة المركب وصلابته وقابليته للتشوه ، بينما تضمن المصفوفة صلابة المركب ونقل الإجهاد ومقاومته للتأثيرات الخارجية المختلفة.

تحتل مواد مركبة زخرفية ذات خصائص زخرفية واضحة مكانًا خاصًا.

يتم تطوير المواد المركبة ذات الخصائص الخاصة ، على سبيل المثال ، المواد الشفافة الراديوية والمواد الممتصة للراديو ، والمواد للحماية الحرارية للمركبة الفضائية المدارية ، والمواد ذات المعامل المنخفض للتمدد الحراري الخطي ومعامل المرونة المحدد العالي ، وغيرها.

تستخدم المواد المركبة في جميع مجالات العلوم والتكنولوجيا والصناعة ، بما في ذلك. في الإسكان ، والبناء الصناعي والخاص ، وبناء الآلات العامة والخاصة ، والمعادن ، صناعة كيميائيةوالطاقة والالكترونيات الأجهزة المنزليةوإنتاج الملابس والأحذية والأدوية والرياضة والفنون ، إلخ.

هيكل المواد المركبة.

وفقًا للهيكل الميكانيكي ، تنقسم المركبات إلى عدة فئات رئيسية: ليفية ، ذات طبقات ، مقواة بالتشتت ، مقواة بالجسيمات ، ومركبات متناهية الصغر.

يتم تعزيز المركبات الليفية بالألياف أو الشعيرات. حتى كمية صغيرة من الحشو في مركبات من هذا النوع تؤدي إلى تحسن كبير الخصائص الميكانيكيةمواد. يمكن أيضًا أن تتنوع خصائص المواد على نطاق واسع عن طريق تغيير اتجاه حجم وتركيز الألياف.

في المواد المركبة المصفحة ، يتم ترتيب المصفوفة والحشو في طبقات ، على سبيل المثال ، في الطبقات الثلاثية ، والخشب الرقائقي ، والهياكل الخشبية اللاصقة والرقائق.

تتميز البنية المجهرية للفئات الأخرى من المواد المركبة بحقيقة أن المصفوفة مليئة بجزيئات التسليح ، وتختلف في حجم الجسيمات. في المركبات المعززة بالجسيمات ، يكون حجمها أكبر من 1 ميكرون ، والمحتوى هو 20-25٪ (بالحجم) ، بينما تشتمل المركبات المعززة بالتشتت على من 1 إلى 15٪ (بالحجم) من الجسيمات التي يتراوح حجمها من 0.01 إلى 0.1 ميكرومتر. إن أحجام الجسيمات التي تتكون منها المركبات النانوية أصغر حجمًا وتتراوح بين 10 و 100 نانومتر.

بعض المركبات الشائعة

الخرسانة- المواد المركبة الأكثر شيوعًا. حاليًا ، يتم إنتاج مجموعة كبيرة من الخرسانة ، تختلف في التكوين والخصائص. يتم إنتاج الخرسانة الحديثة على كل من مصفوفات الأسمنت التقليدية والبوليمرية (إيبوكسي ، بوليستر ، فينول فورمالدهيد ، أكريليك ، إلخ). الخرسانة الحديثة عالية الأداء قريبة من المعادن في القوة. أصبحت الخرسانة الزخرفية شائعة.

رأب الأعضاء- المركبات التي تعمل فيها مواد الحشو الاصطناعية العضوية ، وغالبًا ما تكون الألياف الطبيعية والاصطناعية في شكل حزم ، وخيوط ، وأقمشة ، وورق ، إلخ. في اللدائن العضوية بالحرارة ، كقاعدة عامة ، تعمل راتنجات الايبوكسي والبوليستر والفينول ، وكذلك البوليميدات ، كمصفوفة. تتميز اللدائن العضوية بكثافة منخفضة ، وهي أخف من اللدائن المصنوعة من الألياف الزجاجية والكربون ، ولها قوة شد عالية نسبيًا ؛ مقاومة عالية للتأثيرات والأحمال الديناميكية ، ولكن في نفس الوقت ، قوة ضغط وانثناء منخفضة. المواد البلاستيكية العضوية الأكثر شيوعًا هي المواد الخشبية المركبة. من حيث الإنتاج ، يتفوق البلاستيك العضوي على الفولاذ والألمنيوم والبلاستيك.

في الآونة الأخيرة ، أصبحت المصطلحات الجديدة شائعة في الأدبيات الأجنبية - البوليمرات الحيوية واللدائن الحيوية ، وبالتالي المركبات الحيوية.

مواد الخشب المركبة.تشمل المركبات الخشبية الأكثر شيوعًا arbolites و xyloliths وألواح حبيبات الأسمنت والهياكل الخشبية اللاصقة والخشب الرقائقي والأجزاء الملصقة المثنية والبلاستيك الخشبي وألواح الخشب و اللوح الليفيوعوارض ، ومكابس خشب ومساحيق ضغط ، ومركبات خشب متلدن بالحرارة وبوليمر.

الألياف الزجاجية- مواد مركّبة من البوليمر مدعمة بألياف زجاجية ، مصبوبة من زجاج مصهور غير عضوي. كمصفوفة ، غالبًا ما يتم استخدام كل من الراتنجات الاصطناعية بالحرارة (الفينول ، الإيبوكسي ، البوليستر ، إلخ) والبوليمرات الحرارية (البولي أميد ، البولي إيثيلين ، البوليسترين ، إلخ). تتميز الألياف الزجاجية بقوة عالية ، وموصلية حرارية منخفضة ، وخصائص عزل كهربائية عالية ، بالإضافة إلى أنها شفافة لموجات الراديو. تسمى المادة ذات الطبقات التي يتم فيها استخدام القماش المنسوج من الألياف الزجاجية كحشو بالألياف الزجاجية.

CFRP- حشو في هذه مركبات البوليمرهي ألياف الكربون. يتم الحصول على ألياف الكربون من ألياف تركيبية وطبيعية تعتمد على السليلوز ، والبوليمرات المشتركة الأكريلونيتريل ، والبترول وقطران الفحم الحجري ، إلخ. يمكن أن تكون المصفوفات الموجودة في ألياف الكربون عبارة عن بوليمرات صلبة بالحرارة وبوليمرات لدن بالحرارة. تتمثل المزايا الرئيسية للبلاستيك المقوى بألياف الكربون مقارنةً بالألياف الزجاجية في كثافتها المنخفضة ومعامل المرونة العالي ، كما أن البلاستيك المقوى بألياف الكربون خفيف جدًا وفي نفس الوقت مواد متينة.

على أساس ألياف الكربون ومصفوفة الكربون ، يتم إنشاء مواد مركبة من الكربون-الجرافيت - المواد المركبة الأكثر مقاومة للحرارة (لدائن ألياف الكربون) التي يمكنها تحمل درجات حرارة تصل إلى 3000 درجة مئوية لفترة طويلة في بيئات خاملة أو مختزلة.

بوروبلاستي- المواد المركبة التي تحتوي على ألياف البورون كمواد مالئة مدمجة في مصفوفة بوليمر متينة للحرارة ، بينما يمكن أن تكون الألياف إما على شكل خيوط أحادية أو في شكل حزم مضفرة بخيط زجاجي إضافي أو أشرطة تتشابك فيها خيوط البورون مع خيوط أخرى . استخدام بلاستيك البورون محدود التكلفة العاليةإنتاج ألياف البورون ، لذلك يتم استخدامها بشكل أساسي في تكنولوجيا الطيران والفضاء في الأجزاء المعرضة لأحمال طويلة في بيئة عدوانية.

مساحيق الصحافة (ضغط الجماهير).أكثر من 10000 درجة معروفة من البوليمرات المملوءة. تستخدم الحشوات لتقليل تكلفة المواد ولإعطائها خصائص خاصة. تم إنتاج البوليمر المملوء لأول مرة بواسطة الدكتور بايكيلاند (ليو إتش. بايكيلاند ، الولايات المتحدة الأمريكية) ، الذي اكتشف في بداية القرن العشرين. طريقة لتخليق الفينول فورمالديهايد (الباكليت) الراتنج. هذا الراتينج في حد ذاته مادة هشة ذات قوة منخفضة. وجد Baekeland أن إضافة الألياف ، وخاصة دقيق الخشب ، إلى الراتينج قبل أن يصلب يزيد من قوته. اكتسبت المواد التي ابتكرها - الباكليت - شعبية كبيرة. تقنية تحضيره بسيطة: خليط من البوليمر المعالج جزئيًا والحشو - مسحوق الضغط - يتماسك بشكل لا رجعة فيه في القالب تحت الضغط. تم إنتاج أول منتج تسلسلي باستخدام هذه التقنية في عام 1916 ، وهو عبارة عن مقبض ذراع نقل السرعات في سيارة Rolls-Royce. تستخدم البوليمرات المعبأة بالحرارة على نطاق واسع في مجموعة متنوعة من المجالات التقنية. تُستخدم مجموعة متنوعة من الحشوات لملء البوليمرات المتلدنة بالحرارة والبلاستيك الحراري - دقيق الخشب ، والكاولين ، والطباشير ، والتلك ، والميكا ، والسخام ، والألياف الزجاجية ، ألياف البازلتوإلخ،

منسوجات- شرائح مقواة بأقمشة من ألياف مختلفة. تم تطوير تقنية إنتاج المنسوجات في عشرينيات القرن الماضي. على أساس راتنج الفينول فورمالديهايد. تُشرب أقمشة القماش بالراتنج ، ثم تُضغط عليها حرارة عالية، تلقي لوحات من القماش أو منتجات على شكل. المواد الرابطة في المنسوجات هي مجموعة واسعة من البوليمرات المتلدنة بالحرارة والبلاستيك الحراري ، وأحيانًا مواد رابطة غير عضوية تعتمد على السيليكات والفوسفات. كمواد مالئة ، يتم استخدام الأقمشة من مجموعة متنوعة من الألياف - القطن ، الاصطناعية ، الزجاج ، الكربون ، الأسبستوس ، البازلت ، إلخ. تبعا لذلك ، فإن خصائص وتطبيق المنسوجات متنوعة.

المواد المركبة مع مصفوفة معدنية.عند إنشاء المركبات ذات الأساس المعدني ، يتم استخدام الألومنيوم والمغنيسيوم والنيكل والنحاس وما إلى ذلك كمصفوفة. الحشو عبارة عن ألياف عالية القوة ، وجزيئات حرارية ذات نقاوة مختلفة ، وبلورات طولي مفردة من أكسيد الألومنيوم ، وأكسيد البريليوم ، وكربيدات البورون والسيليكون ، ونتريد الألومنيوم والسيليكون ، إلخ. 0.3-15 ملم وقطرها 1-30 ميكرومتر.

المزايا الرئيسية للمواد المركبة ذات المصفوفة المعدنية مقارنة بالمعدن التقليدي (غير المقوى) هي: زيادة القوة ، وزيادة الصلابة ، وزيادة مقاومة التآكل ، وزيادة مقاومة الزحف.

مواد مركبة تعتمد على السيراميك.تعزيز مواد خزفيةتتيح الألياف ، وكذلك الجزيئات المعدنية والسيراميك المشتتة ، الحصول على مركبات عالية القوة ، ومع ذلك ، فإن مجموعة الألياف المناسبة لتقوية السيراميك محدودة بالخصائص مصدر المواد. غالبًا ما تستخدم الألياف المعدنية. تزداد مقاومة الشد قليلاً ، لكن مقاومة الصدمات الحرارية تزداد - تتشقق المادة بشكل أقل عند تسخينها ، ولكن هناك حالات تنخفض فيها قوة المادة. يعتمد ذلك على نسبة معاملات التمدد الحراري للمصفوفة والحشو.

يؤدي تقوية السيراميك بجزيئات معدنية مشتتة إلى مواد جديدة (سيرميت) مع زيادة المتانة ومقاومة الصدمات الحرارية وزيادة التوصيل الحراري. تستخدم سيرميتات عالية الحرارة لصنع أجزاء لتوربينات الغاز ، وتجهيزات للأفران الكهربائية ، وأجزاء للصواريخ وتكنولوجيا الطائرات. تستخدم سيرميتات صلبة مقاومة للاهتراء في صنع أدوات القطع والأجزاء. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام cermets في مجالات التكنولوجيا الخاصة - وهي عناصر وقود للمفاعلات النووية تعتمد على أكسيد اليورانيوم ، ومواد الاحتكاك لأجهزة الكبح ، وما إلى ذلك.

مقدمة. 2

1. معلومات عامة عن المواد المركبة .. 3

2. تكوين وهيكل المركب .. 5

3. تقييم المصفوفة والمصلب في تكوين خواص المركب .. 10

3.1 المواد المركبة مع مصفوفة معدنية 10

3.2 المواد المركبة ذات المصفوفة غير المعدنية 10

4. مواد بناء- المركبات .. 12

4.1 البوليمرات في البناء. 12

4.2 المواد المركبة والخرسانة .. 16

4.3 ألواح الألمنيوم المركبة .. 19

خاتمة. 23

قائمة الأدب المستعمل .. 24

مقدمة

في بداية القرن الحادي والعشرين ، تم طرح مسألة مواد البناء المستقبلية. يجعل التطور السريع للعلم والتكنولوجيا من الصعب التنبؤ: قبل أربعة عقود لم يكن هناك استخدام واسع النطاق لمواد البناء البوليمرية ، ولم تكن المركبات الحديثة "الحقيقية" معروفة إلا لدائرة ضيقة من المتخصصين. ومع ذلك ، يمكن افتراض أن مواد البناء الرئيسية ستكون أيضًا من المعدن والخرسانة والخرسانة المسلحة والسيراميك والزجاج والخشب والبوليمرات. سيتم إنشاء مواد البناء على نفس أساس المواد الخام ، ولكن باستخدام تركيبات جديدة من المكونات و الأساليب التكنولوجية، والتي ستوفر جودة تشغيلية أعلى ، وبالتالي ، المتانة والموثوقية. سيكون هناك أقصى استفادة من النفايات من مختلف الصناعات والمنتجات المستعملة والنفايات المحلية والمنزلية. سيتم اختيار مواد البناء وفقًا للمعايير البيئية ، وسيعتمد إنتاجها على تقنيات غير النفايات.

يوجد الآن بالفعل وفرة من الأسماء التجارية للتشطيب والعزل والمواد الأخرى ، والتي ، من حيث المبدأ ، تختلف فقط في التركيب والتكنولوجيا. هذا التدفق من المواد الجديدة سيزداد و الخصائص التشغيليةتتحسن في وجه القسوة الظروف المناخيةوتوفير موارد الطاقة في روسيا.

1. معلومات عامة عن المواد المركبة

مادة مركبة - مادة صلبة غير متجانسة تتكون من مكونين أو أكثر ، يمكن من بينها تمييز عناصر التسليح التي توفر الخصائص الميكانيكية اللازمة للمادة ، ومصفوفة (أو مادة رابطة) تضمن التشغيل المشترك لعناصر التسليح.

يتم تحديد السلوك الميكانيكي للمركب من خلال نسبة خصائص عناصر التسليح والمصفوفة ، وكذلك قوة الرابطة بينهما. كفاءة وأداء المواد يعتمد على الاختيار الصحيحالمكونات الأصلية وتكنولوجيا توليفاتها ، المصممة لتوفير اتصال قوي بين المكونات مع الحفاظ على خصائصها الأصلية.

نتيجة للجمع بين عناصر التعزيز والمصفوفة ، يتم تكوين مجموعة من الخصائص المركبة ، والتي لا تعكس فقط الخصائص الأولية لمكوناتها ، ولكنها تشمل أيضًا الخصائص التي لا تمتلكها المكونات المعزولة. على وجه الخصوص ، فإن وجود واجهات بين عناصر التعزيز والمصفوفة يزيد بشكل كبير من مقاومة الشقوق للمادة ، وفي المركبات ، على عكس المعادن ، لا تؤدي الزيادة في القوة الساكنة إلى انخفاض ، ولكن ، كقاعدة عامة ، إلى زيادة خصائص صلابة الكسر.

قوة محددة عالية

صلابة عالية (معامل المرونة 130 ... 140 جيجا باسكال)

مقاومة التآكل العالية

قوة التعب العالية

من الممكن إنشاء هياكل ثابتة الأبعاد من CM

علاوة على ذلك، فصول مختلفةقد يكون للمركبات ميزة واحدة أو أكثر. لا يمكن تحقيق بعض الفوائد في وقت واحد.

عيوب المواد المركبة

معظم فئات المركبات (ولكن ليس كلها) لها عيوب:

غالي السعر

تباين الخاصية

زيادة كثافة العلوم في الإنتاج ، والحاجة إلى معدات ومواد خام خاصة باهظة الثمن ، وبالتالي متطورة الإنتاج الصناعيوالقاعدة العلمية للبلاد

2. تكوين وهيكل المركب

المواد المركبة هي مواد متعددة المكونات تتكون من بوليمر أو معدن أو كربون أو سيراميك أو قاعدة أخرى (مصفوفة) معززة بحشوات مصنوعة من الألياف والشعيرات والجسيمات الدقيقة ، إلخ. النسبة ، اتجاه الحشو ، من الممكن الحصول على المواد مع التركيبة المطلوبة من الخصائص التشغيلية والتكنولوجية. إن استخدام العديد من المصفوفات (المواد المركبة polymatrix) أو مواد الحشو ذات الطبيعة المختلفة (المواد المركبة الهجينة) في مادة واحدة يوسع بشكل كبير من احتمالات التحكم في خصائص المواد المركبة. تدرك حشوات التقوية الحصة الرئيسية من حمولة المواد المركبة.

وفقًا لهيكل الحشو ، يتم تقسيم المواد المركبة إلى ليفية (معززة بألياف وشعيرات) ، أو ذات طبقات (معززة بأفلام ، أو ألواح ، أو حشو متعدد الطبقات) ، أو مقواة بالتشتت ، أو مقواة بالتشتت (مع حشو على شكل جسيمات دقيقة). تضمن المصفوفة في المواد المركبة صلابة المادة ، ونقل وتوزيع الضغط في الحشو ، وتحدد الحرارة والرطوبة والنار والمواد الكيميائية. متانة.

وفقًا لطبيعة مادة المصفوفة ، يتم تمييز البوليمر والمعدن والكربون والسيراميك والمركبات الأخرى.

تلقت المواد المركبة المقواة بألياف مستمرة عالية القوة وعالية المعامل أكبر تطبيق في البناء والهندسة. وتشمل هذه: مواد البوليمر المركبة على أساس التصلب بالحرارة (إيبوكسي ، بوليستر ، فينول فورمال ، بولي أميد ، إلخ.) ومواد رابطة لدن بالحرارة مقواة بالزجاج (الألياف الزجاجية) ، كربون (ألياف كربونية) ، أورغ. (تقويم الأعضاء) والبورون (تقويم البورون) والألياف الأخرى ؛ معدني المواد المركبة القائمة على سبائك Al ، Mg ، Cu ، Ti ، Ni ، Cr المقواة بألياف البورون أو الكربون أو كربيد السيليكون ، وكذلك أسلاك الفولاذ أو الموليبدينوم أو التنغستن ؛

المواد المركبة القائمة على الكربون المقوى بألياف الكربون (المواد الكربونية الكربونية) ؛ مواد مركبة تعتمد على السيراميك المقوى بالكربون وكربيد السيليكون وألياف أخرى مقاومة للحرارة وكربيد. عند استخدام ألياف الكربون والزجاج والأراميد والبورون الموجودة في المادة بنسبة 50-70٪ ، تم إنشاء التراكيب (انظر الجدول) بدقات. قوة ومعامل المرونة أكبر من 2-5 مرات من المواد الإنشائية والسبائك التقليدية. بالإضافة إلى ذلك ، تتفوق المواد المركبة الليفية على المعادن والسبائك من حيث قوة الإجهاد ومقاومة الحرارة ومقاومة الاهتزاز وامتصاص الضوضاء وقوة الصدمات وغيرها من الخصائص. وبالتالي ، فإن تقوية سبائك الألمنيوم بألياف البورون تحسن بشكل كبير من خصائصها الميكانيكية وتجعل من الممكن زيادة درجة حرارة تشغيل السبيكة من 250-300 إلى 450-500 درجة مئوية. يتم استخدام التعزيز بالأسلاك (من W و Mo) وألياف المركبات المقاومة للحرارة لإنشاء مواد مركبة مقاومة للحرارة تعتمد على Ni و Cr و Co و Ti وسبائكها. وبالتالي ، يمكن لسبائك النيكل المقاومة للحرارة المقواة بالألياف أن تعمل عند درجة حرارة 1300-1350 درجة مئوية. في تصنيع المواد المركبة الليفية المعدنية ، يتم تطبيق مصفوفة معدنية على حشو أساسًا من ذوبان مادة المصفوفة ، عن طريق الترسيب الكهروكيميائي أو الرش. يتم تنفيذ عملية صب المنتجات بواسطة Ch. آر. طريقة تشريب إطار ألياف التسليح بمصهر معدني تحت ضغط يصل إلى 10 ميجا باسكال أو عن طريق دمج رقائق (مادة مصفوفة) مع ألياف تقوية باستخدام الدرفلة والضغط والبثق تحت الحمل. حتى درجة حرارة انصهار مادة المصفوفة.

إحدى الطرق التكنولوجية العامة لتصنيع البوليمر والمعادن. المواد المركبة الليفية والطبقات - نمو بلورات الحشو في المصفوفة مباشرة في عملية تصنيع الأجزاء. يتم استخدام هذه الطريقة ، على سبيل المثال ، عند إنشاء سهل الانصهار. سبائك مقاومة للحرارة تعتمد على Ni and Co. سبائك المصهور مع الكربيد والمعادن بين المعادن. تؤدي Comm. ، التي تشكل بلورات ليفية أو بلورات رقائقية أثناء التبريد في ظل ظروف خاضعة للرقابة ، إلى تصلب السبائك وتسمح لك بزيادة درجة حرارة تشغيلها بنسبة 60-80 درجة مئوية. المواد المركبة على أساس الجمع بين الكربون كثافة قليلةمع الموصلية الحرارية العالية ، الكيمياء. المتانة ، ثبات الأبعاد مع انخفاض حاد في درجة الحرارة ، وكذلك مع زيادة القوة ومعامل المرونة عند التسخين إلى 2000 درجة مئوية في وسط خامل. لمعرفة طرق الحصول على المواد المركبة من الكربون والكربون ، انظر CFRP. يتم الحصول على المواد المركبة عالية القوة القائمة على السيراميك عن طريق التقوية بحشوات ليفية ، وكذلك المعدن. والسيراميك الجسيمات المشتتة. يتيح التعزيز بألياف SiC المستمرة الحصول على مواد مركبة تتميز بزيادة في المتانة وقوة الانحناء ومقاومة عالية للأكسدة في درجات حرارة عالية. ومع ذلك ، فإن تقوية السيراميك بالألياف لا يؤدي دائمًا إلى نتائج مهمة. زيادة في خصائص قوتها بسبب عدم وجود حالة مرونة للمادة بقيمة عالية لمعامل مرونتها. تقوية بالمعدن المشتت. تسمح لك الجسيمات بإنشاء معدن خزفي. المواد (cermets) مع زيادة. القوة ، التوصيل الحراري ، مقاومة الصدمات الحرارية. في صناعة السيراميك عادة ما تستخدم المواد المركبة الضغط الساخن ، مع الضغط على الأخير. التلبيد والصب المنزلق (انظر أيضًا السيراميك). تقوية المواد بالمعدن المشتت. الجسيمات تؤدي إلى زيادة حادةالقوة بسبب خلق حواجز أمام حركة الاضطرابات. مثل هذا التعزيز آر. تستخدم في إنشاء سبائك النيكل والكروم المقاومة للحرارة. يتم الحصول على المواد عن طريق إدخال جزيئات دقيقة في المعدن المنصهر مع الأخير. المعالجة العادية للسبائك وتحويلها إلى منتجات. يتيح إدخال ThO2 أو ZrO2 في السبيكة ، على سبيل المثال ، الحصول على سبائك مقاومة للحرارة معززة بالتشتت تعمل لفترة طويلة تحت الحمل عند 1100-1200 درجة مئوية (حد قدرة العمل للسبائك التقليدية المقاومة للحرارة تحت نفس الظروف 1000-1050 درجة مئوية). اتجاه واعدإنشاء مواد مركبة عالية القوة - تقوية المواد بشعيرات ، إلى الجاودار ، بسبب قطرها الصغير ، خالية عمليًا من العيوب الموجودة في البلورات الأكبر ، ولها قوة عالية. الأعلى. عملي موضع الاهتمام هو بلورات Al2O3 و BeO و SiC و B4C و Si3N4 و AlN والجرافيت بقطر 1-30 ميكرون وطول 0.3-15 ملم. تستخدم هذه الحشوات في شكل خيوط موجهة أو شرائح متناحرة مثل الورق والكرتون واللباد. المواد المركبة القائمة على مصفوفة إيبوكسي وشعيرات ThO2 (30٪ بالوزن) لها  النمو 0.6 جيجا باسكال ، معامل المرونة 70 جيجا باسكال. مقدمة في تكوين الشعيرات يمكن أن تمنحها تركيبات كهربائية غير عادية. و Magn. سيفيرت يتم تحديد اختيار وتعيين المواد المركبة إلى حد كبير من خلال ظروف التحميل وظروف التشغيل للجزء أو الهيكل ، تكنول. فرص. الأعلى. تتوفر مواد البوليمر المركبة وتتقن مجموعة كبيرة من المصفوفات في شكل التلدن بالحرارة واللدائن الحرارية. توفر البوليمرات مجموعة واسعة من المواد المركبة للتشغيل تتراوح من السلبية. يصل إلى 100-200 درجة مئوية - للبلاستيك العضوي ، حتى 300-400 درجة مئوية - للزجاج والكربون والبلاستيك البورون. تعمل مواد البوليمر المركبة مع مصفوفة البوليستر والإيبوكسي حتى 120-200 درجة ، مع الفينول فورمالديهايد - حتى 200-300 درجة مئوية ، والبوليميد والسيليكون أورغ. - ما يصل إلى 250-400 درجة مئوية. معدني تستخدم المواد المركبة القائمة على Al و Mg وسبائكها المقواة بألياف من B و C و SiC حتى 400-500 درجة مئوية ؛ تعمل المواد المركبة القائمة على سبائك Ni و Co في درجات حرارة تصل إلى 1100-1200 درجة مئوية ، بناءً على معادن مقاومة للصهر و Comm. - ما يصل إلى 1500-1700 درجة مئوية ، على أساس الكربون والسيراميك - حتى 1700-2000 درجة مئوية. استخدام المواد المركبة في الهندسة الإنشائية والحماية من الحرارة والاحتكاك والراديو والهندسة الكهربائية. وغيرها من المواد تجعل من الممكن تقليل وزن الهيكل ، وزيادة موارد وقدرات الآلات والتجمعات ، وإنشاء وحدات وأجزاء وهياكل جديدة بشكل أساسي. تستخدم جميع أنواع المواد المركبة في الصناعات الكيماوية والمنسوجات والتعدين والمعدنية. الصناعة ، الهندسة الميكانيكية ، النقل ، لتصنيع المعدات الرياضية ، إلخ.

مقاومة عالية للتآكل ، والقدرة على امتصاص أحمال الصدمات ، جودة ممتازةأدى المظهر الجميل والسطح إلى الاستخدام الواسع للمواد المركبة في جميع الصناعات تقريبًا.

تحتل هذه المواد مكانة بارزة في إنتاج المنتجات. للنقل البري والحضري. الحالات مصنوعة منهم. سياراتالحافلات التفاصيل تصميم داخلي، كبائن الشاحنات ، خزانات الوقود ، خزانات نقل البضائع السائلة والسائبة ، هياكل وأجزاء من داخل الترام والحافلات.

المواد المركبة تستخدم على نطاق واسع في الطيران والصواريخ وتكنولوجيا الفضاء، حيث يتم استخدام خصائصها مثل القوة النوعية العالية ومقاومة درجات الحرارة العالية ، ومقاومة أحمال الاهتزاز ، والجاذبية النوعية المنخفضة. تستخدم هذه المواد لتصنيع أجزاء الهيكل والتفاصيل الداخلية.

تستخدم المواد المركبة على نطاق واسع في هذا المجال بناء السفن. تجعل الخصائص الفريدة للمواد المركبة من الممكن تصنيع هياكل عالية القوة وخفيفة الوزن للقوارب واليخوت والقوارب.
تستخدم المواد المركبة أيضًا في صنع قوارب النجاة لناقلات النفط. هذه القوارب قادرة على نقل طاقم السفينة إلى خارج منطقة الزيت المشتعل المنسكب في حالة وقوع حادث. تم تحقيق هذا الاحتمال بسبب الخصائص الفريدة للمواد المستخدمة وعزلها الحراري العالي ومقاومتها للحريق.

تطور صناعة المركبات في الخليج العربي سريع للغاية. تم استخدام المواد المركبة في أحد أرقى المشاريع في المنطقة - بناء فندق جميرا ريتش تاور. تم الإعلان عن فندق جميرا ريتش تاور ، الذي تم الانتهاء منه بالفعل في دبي ، ليكون أطول مبنى فندقي في العالم. يبلغ ارتفاعه 321 متراً وهو أعلى من ارتفاع برج إيفل في باريس. تربط ألواح الساندوتش بانل ما يقرب من 33000 متر مربع بين غرف الفندق والأتريوم الضخم الذي يبلغ ارتفاعه حوالي 200 متر. الألواح مصنوعة من مواد مركبة. تم تصميم الراتنج والجيلكوت المقاوم للحريق واختبارهما بالكامل للاستخدام في هذا المشروع. من المتوقع أن تولد التوصية والخبرة في هذا المشروع اهتمامًا كبيرًا بصناعة البناء.

في المنطقة النقل بالسكك الحديديةتأخذ المواد المركبة زمام المبادرة تدريجياً بسبب خصائصها الممتازة. في كل عام ، تتحول المزيد والمزيد من الشركات إلى تصنيع المواد المركبة ليس فقط من الأجزاء الفردية ، ولكن أيضًا للأجسام ككل.

تم إجراء ثورة حقيقية بواسطة المواد المركبة في مجال زراعة.تسمح الخصائص المضادة للتآكل لهذه المواد باستخدامها في الأماكن التي لا تستطيع المواد الأخرى تحملها. هذه هي عناصر مزارع الثروة الحيوانية ، وحاويات لتخزين الأسمدة المعدنية ، والنفايات ، والمستحضرات الزراعية. تستخدم المواد المركبة لتصنيع أجسام الآلات الزراعية. يتيح لك ذلك توفير المال بشكل كبير ليس فقط أثناء الإنتاج ، ولكن أيضًا أثناء التشغيل ، لأنه خلال غير موسم الجرار ، لا تتطلب الحصادات تكاليف صيانة لأجزاء الجسم ، وعمر خدمة هذه الأجزاء أطول بكثير.

واحدة من المجالات الآخذة في التوسع لتطبيق المواد المركبة هي بناء الجسر. يفتح استخدام الألياف الزجاجية طريقة واعدة لبناء الجسور من مواد جديدة. البناء قيد الدراسة عبارة عن جسر بطول 40 مترًا يمتد عبر أحد أكثر خطوط السكك الحديدية ازدحامًا في الدنمارك. تم إنشاء أول جسر مركب مصمم خصيصًا لإنشاء معابر للسكك الحديدية. كان الشرط الأساسي لإنشاء الجسر ، لواحد من أكثر خطوط السكك الحديدية ازدحامًا في الدنمارك ، أن يتم تثبيته في أسرع وقت ممكن. في الوقت نفسه ، كان على المبنى أن يلبي معايير عملية وجمالية معينة. تم تجميع الجسر في 16 ساعة. تم العمل في الليل. يتكون الجسر من ثلاثة مكونات تم تركيبها على دعامات مثبتة - بالمناسبة ، العناصر الوحيدة للجسر التي تتطلب التوصيلات.

سيتم استخدام المواد المركبة أكثر فأكثر كمواد في البناء الأرضي. الفوائد عديدة: الجسور المركبة التي تتطلب فقط صيانة تجميلية لأكثر من 50 عامًا قادمة. سوف يزن جسر مشابه مبني من الفولاذ 28 طنًا وسيحتاج إلى استبداله كل 25 عامًا. الأمر نفسه ينطبق على الجسر الخرساني المسلح الذي يزن 90 طنًا. تتمثل إحدى المزايا الرئيسية للهياكل المركبة خفيفة الوزن في أنها تتطلب أقل وأقل أعمدة باهظة الثمن. بالإضافة إلى ذلك ، فهي لا تخضع للتآكل. تم تصميم الجسر من مقاطع قياسية ويمكن إنتاجه بتكلفة أقل من الجسر الفولاذي أو الخرساني المماثل.

تم بناء جسر مجمع جديد في جبال الألب السويسرية في الخريف الماضي. يتكون هذا الجسر من عنصرين وزن كل منهما 900 كجم ، تم تركيبهما باستخدام طائرة هليكوبتر. تم لصق العناصر وربطها ببعضها البعض. وبالكاد يمكن نقل الجسر ، المُجمَّع من الفولاذ ، بالهليكوبتر. ومن المزايا الأخرى للمشروع أنه يمكن تفكيك الجسر بسهولة في حالة حدوث فيضانات الربيع.

في صناعة الدفاعلعبت المواد المركبة دورا هامافي الاستراتيجية والتوجيه آخر التطورات. لذا فإن الخوذات الواقية ، والدروع الواقية من الرصاص ، المصنوعة تقليديًا في جميع البلدان لسنوات عديدة من المعدن ، أصبحت الآن مصنوعة أيضًا من مواد مركبة. السفن عالية السرعة ، وسفن النقل ، والطائرات الشبحية ، كل هذا تم إنشاؤه فقط من خلال استخدام المواد المركبة ، والبحث المستمر عن مواد وتقنيات جديدة.

المواد المركبة تستخدم على نطاق واسع في صناعة تكرير النفط. حاليًا ، يتم تصنيع عناصر منصات النفط وأنابيب النفط والغاز من هذه المواد. هذا العام ، تم الانتهاء من بناء مصنع في أوزبكستان لإنتاج أنابيب أنابيب النفط والغاز. يتم تحديد قدرة المؤسسة بناءً على حجم استهلاك البوليستر غير المشبع المقاوم للحريق فقط بمقدار 6.5 ألف طن سنويًا.

ريش وأجسام مزارع الرياحوالمقطورات والثلاجات والأصناف الغرض المنزليالسباكة رخام صناعي، الخرسانة البوليمرية ، تسرب المياه من أنفاق المترو ، منصات عازلة ، مقاعد للسيارات و أماكن عامة، صغير الأشكال المعمارية، والأثاث ، كل هذا و يتم إنتاج العديد من المنتجات حاليًا منالمواد المركبة.

المواد المركبة

مادة مركبة (مركب ، KM) - مادة صلبة غير متجانسة تتكون من مكونين أو أكثر ، يمكن من بينها التمييز بين عناصر التسليح التي توفر الخصائص الميكانيكية اللازمة للمادة ، ومصفوفة (أو مادة رابطة) تضمن التشغيل المشترك لعناصر التسليح.

يتم تحديد السلوك الميكانيكي للمركب من خلال نسبة خصائص عناصر التسليح والمصفوفة ، وكذلك قوة الرابطة بينهما. تعتمد كفاءة وأداء المواد على الاختيار الصحيح للمكونات الأولية وتقنية توليفها ، المصممة لتوفير رابطة قوية بين المكونات مع الحفاظ على خصائصها الأصلية.

نتيجة للجمع بين عناصر التعزيز والمصفوفة ، يتم تكوين مجموعة من الخصائص المركبة ، والتي لا تعكس فقط الخصائص الأولية لمكوناتها ، ولكنها تشمل أيضًا الخصائص التي لا تمتلكها المكونات المعزولة. على وجه الخصوص ، فإن وجود واجهات بين عناصر التسليح والمصفوفة يزيد بشكل كبير من مقاومة الشقوق للمادة ، وفي المركبات ، على عكس المعادن ، لا تؤدي الزيادة في القوة الساكنة إلى انخفاض ، ولكن ، كقاعدة عامة ، إلى زيادة خصائص صلابة الكسر.

مزايا المواد المركبة

من الجدير بالذكر على الفور أن مديري المنتديات يتم إنشاؤها لأداء هذه المهام ، على التوالي ، ولا يمكن أن تحتوي على الكل الفوائد المحتملة، ولكن عند تصميم مركب جديد ، يكون للمهندس الحرية في منحه خصائص تتفوق بشكل كبير على تلك الموجودة في المواد التقليدية في تحقيق غرض معين في آلية معينة ، ولكنه أدنى منها في أي جوانب أخرى. هذا يعني أن KM لا يمكن أن يكون أفضل. المواد التقليديةفي كل شيء ، أي لكل منتج ، يقوم المهندس بإجراء كل شيء الحسابات اللازمةوعندها فقط يختار الأفضل بين المواد للإنتاج.

• قوة محددة عالية
• صلابة عالية (معامل المرونة 130 ... 140 جيجا باسكال)
• مقاومة التآكل العالية
• قوة التعب العالية
• من الممكن إنشاء هياكل ثابتة الأبعاد من CM

علاوة على ذلك ، قد يكون للفئات المختلفة من المركبات ميزة واحدة أو أكثر. لا يمكن تحقيق بعض الفوائد في وقت واحد.

عيوب المواد المركبة

معظم فئات المركبات (ولكن ليس كلها) لها عيوب:

• غالي السعر
• تباين الخاصية
• زيادة كثافة العلوم في الإنتاج ، والحاجة إلى معدات ومواد خام خاصة باهظة الثمن ، وبالتالي إنتاج صناعي متطور وقاعدة علمية للبلد

مجالات الاستخدام

بضائع المستهلكين

هندسة ميكانيكي

صفة مميزة

تُستخدم هذه التقنية لتشكيل طلاءات واقية إضافية على الأسطح في أزواج احتكاك من الصلب والمطاط. يسمح استخدام التكنولوجيا بزيادة دورة عمل الأختام والأعمدة معدات صناعيةالعمل في البيئة المائية.

تتكون المواد المركبة من عدة وظيفية مواد ممتازة. أساس المواد غير العضوية هو سيليكات المغنيسيوم والحديد والألمنيوم المعدلة بمضافات مختلفة. تحدث انتقالات الطور في هذه المواد بأحمال محلية عالية بدرجة كافية ، قريبة من القوة النهائية للمعدن. في الوقت نفسه ، يتم تشكيل طبقة سيرميت عالية القوة على السطح في منطقة الأحمال المحلية العالية ، مما يجعل من الممكن تغيير هيكل السطح المعدني.

تحديد

يمكن أن يتميز الطلاء الواقي ، اعتمادًا على تركيبة المادة المركبة ، بالخصائص التالية:

• سمك يصل إلى 100 ميكرون ؛
• فئة نظافة سطح العمود (حتى 9) ؛
• لها مسام بأحجام 1-3 ميكرون ؛
• معامل الاحتكاك يصل إلى 0.01 ؛
• التصاق عالي بسطح المعدن والمطاط.

المزايا الفنية والاقتصادية

• تتشكل طبقة سيرميت عالية القوة على السطح في منطقة الأحمال المحلية العالية
• الطبقة المتكونة على سطح polytetrafluoroethylenes لها معامل احتكاك منخفض ومقاومة منخفضة للتآكل الكاشطة ؛
• تكون الطلاءات المعدنية العضوية ناعمة ، ولها معامل احتكاك منخفض ، وسطح مسامي ، وسمك الطبقة الإضافية بضعة ميكرونات.

مجالات تطبيق التكنولوجيا

• بالاعتماد على سطح العملسدادات لتقليل الاحتكاك وإنشاء طبقة فاصلة تمنع المطاط من الالتصاق بالعمود أثناء فترة الراحة.
• محركات احتراق داخلي عالية السرعة لبناء السيارات والطائرات.

الطيران والملاحة الفضائية

التسلح والمعدات العسكرية

نظرًا لخصائصها (القوة والخفة) ، يتم استخدام المواد المركبة في الجيش لإنتاج أنواع مختلفة من الدروع:

• درع للمركبات العسكرية

أنظر أيضا

• IBFM_ (Innovative_building_and_finishing_materials)

الروابط

مؤسسة ويكيميديا. 2010.

• مركب
• كتاب مرجعي موسوعي بحري

العلاقات المرنة المركبة- الشكل 1. مخطط جدار من ثلاث طبقات: 1. الجزء الداخلي من الجدار. 2. اتصال مرن. 3. العزل. 4. فجوة الهواء. 5. مواجهة جزء من الجدار يتم استخدام وصلات مرنة مركبة ... ويكيبيديا

IBFM (مواد البناء والتشطيب المبتكرة)- IBFM (اختصارًا لبناء الابتكار ومواد المواجهة ، مواد البناء والتشطيب المبتكرة) هي فئة جديدة من منتجات البناء ، والتي تجمع بين البناء و مواد الديكوروفق مبدأ… .. ويكيبيديا

CFRP- مصطلح البلاستيك المقوى بألياف الكربون المصطلح باللغة الإنجليزية البلاستيك المقوى بألياف الكربون المرادفات الاختصارات CFRP المصطلحات ذات الصلة المواد المركبة والبوليمر والمواد النانوية الكربونية تعريف المواد المركبة المكونة من ألياف الكربون و ... القاموس الموسوعي لتقنية النانو

بلاستيك- (كتل بلاستيك ، بلاستيك). فئة كبيرة من المواد البوليمرية العضوية التي يسهل تشكيلها والتي يمكن من خلالها تصنيع منتجات خفيفة وصلبة وقوية ومقاومة للتآكل. تتكون هذه المواد أساسًا من الكربون (C) ، والهيدروجين (H) ، ... ... موسوعة كولير

سكين- هذا المصطلح له معاني أخرى ، انظر سكين (معاني). سكين أداة قطع، جسم العمل الذي هو شريط الشفرة المواد الصلبة(عادة ما تكون معدنية) بشفرة على ... ويكيبيديا

أداء رحلة المروحية Colibri EC120 B- كوليبري EC120 B هي طائرة هليكوبتر خفيفة متعددة الأغراض قادرة على حمل ما يصل إلى أربعة ركاب. يمكن أن تستوعب حجرة الأمتعة الفسيحة خمس حقائب كبيرة. حادث مروحية قرب مورمانسك المطور: المجموعة الفرنسية الألمانية الإسبانية ... ... موسوعة صانعي الأخبار

أنابيب الكربون النانوية- هذا المصطلح له معاني أخرى ، انظر الأنابيب النانوية. تمثيل تخطيطي للأنبوب النانوي ... ويكيبيديا