Alloy i Composite

Zarówno stopy, jak i kompozyty są co najmniej dwoma składnikami mieszanin. Chociaż istnieje między nimi kilka różnic, które sprawiają, że nadają się one do różnych zastosowań. Stop jest kombinacją dwóch lub więcej składników, z których jeden musi być metaliczny. Celem połączenia tych dwóch (lub więcej) składników ze sobą jest stworzenie mieszaniny, która będzie miała znacząco inne (lepsze) właściwości niż izolowane składniki. Jednak obecne technologie często mają wymagania, które nie mogą być spełnione przez konwencjonalne stopy. Wiele branż potrzebuje dzisiaj materiałów, które charakteryzują się lepszymi właściwościami mechanicznymi, takimi jak niska gęstość, wysoka wytrzymałość, odporność na ścieranie i korozję. Ta kombinacja właściwości może być realizowana za pomocą materiałów kompozytowych.

Podobnie kompozyty stanowią kombinację dwóch lub więcej składników, ale metale niekoniecznie wchodzą w skład ich tworzenia. Składniki te (które różnią się fizycznie i chemicznie) są łączone w celu wytworzenia kompozycji silniejszej niż pierwiastki pierwotne. Oprócz syntetycznych (wykonanych przez człowieka) kompozytów istnieją również naturalne kompozyty (np. Drewno, kości i zęby).

Co to jest Alloy?

Metale i stopy są materiałami charakteryzującymi się wieloma specyficznymi cechami, dzięki którym stały się podstawą nowoczesnej technologii. Metale składają się z czystego pierwiastka chemicznego z niewielką ilością dodatku innych pierwiastków. Charakteryzują się charakterystycznym połyskiem metalu, zwiększonym przewodnictwem elektrycznym i cieplnym, dobrymi właściwościami mechanicznymi, odpornością na wpływy elektrochemiczne i podwyższoną temperaturą, podatnością różnych technik przetwarzania (obróbki) zarówno w warunkach zimnych, jak i gorących, i tak dalej. Wszystkie wymienione cechy są uwarunkowane właściwościami wewnętrznej struktury atomów i ich wzajemnych połączeń. Gęstość metalu mieści się w zakresie od 0,59 g / cm³ (lit) i 22,4 g / cm³ (osm). Metal o najwyższym punkcie temperatury topnienia to wolfram (3400⁰C), podczas gdy rtęć ma najniższy poziom (- 39⁰DO).

Stopy są złożonymi materiałami złożonymi z elementu podstawowego i metali lub niemetali. Elementy stopowe nazywane są komponentami stopowymi, a ich liczba i szczegóły określają złożoność stopu i jego charakterystykę. Metal (przynajmniej jeden) wchodzi w skład stopów (np. Brąz: miedź i stop cyny, stal: żelazo i stop węglowy itp.). Stopy uzyskują zupełnie nowe właściwości, które różnią się od ich składników: bardziej korzystne właściwości mechaniczne, zwiększona odporność na korozję, zmiana koloru, ulepszona zdolność przetwórcza itp. Większość stopów otrzymuje się przez stopienie składników, ale istnieją również inne metody cóż - tak jest w przypadku stopów metaloceramiki, które są wytwarzane przez spiekanie.

W praktyce przemysłowej czyste metale często zastępuje się stopami. Powodów jest wiele: technicznie czyste metale są trudne do uzyskania w stanie oczyszczonym, są drogie, mają zazwyczaj niską zdolność tłumienia i poziomy wytrzymałości, niekorzystne właściwości chemiczne i fizyczne, często są trudne w obsłudze ze standardowymi metodami przetwarzania i wieloma innymi.

Co to jest Composite?

Kompozyty są wytwarzane z materiałów kompozytowych, np. przez odlewanie, laminowanie lub wytłaczanie. Materiał kompozytowy jest rodzajem materiału składającego się z połączenia dwóch lub więcej prostych (monolitycznych) materiałów i w którym poszczególne składniki zachowują swoją charakterystyczną tożsamość. Materiał kompozytowy ma właściwości różne od właściwości jego składników - prostych materiałów. Często oznacza to, że właściwości fizyczne ulegają poprawie, ponieważ głównym zainteresowaniem technologicznym jest uzyskiwanie materiałów o doskonałych właściwościach fizycznych (zazwyczaj mechanicznych) w stosunku do właściwości składników. Zasadniczo w materiale kompozytowym występują dwie fazy (składniki): matryca i zbrojenie. Segmenty te mają znacząco różne właściwości mechaniczne. Matryca jest bardziej miękka i służy jako wypełniacz, aby uzyskać stabilność kształtu twardej fazy. Wzmocnienie jest stałym i twardym komponentem. W zależności od matrycy, kompozyty są podzielone na: metale, ceramikę i polimery. Wszystkie składniki mogą być ciągłe lub mogą być rozproszone w stałej matrycy. W ostatnim przypadku konieczne jest ustalenie dolnej granicy wielkości fazy rozproszonej, poniżej której materiał jest uważany za monolit. Przykłady często używanych kompozytów to:

z dodatkiem cząstek - twarde cząstki tlenku glinu tlenku glinu Al2O3 lub węglika krzemu SiC połączone ze szklaną lub polimerową matrycą w stałej płycie;
z dodatkiem włókien - tworzywa sztucznego (żywicy epoksydowej lub poliestrowej) wzmocnionego włóknem szklanym;
kompozyt strukturalny - naprzemienne warstwy w "sklejce" cienkich warstw drewna i kleju do drewna (polimer).

Stopy mają następujące zalety:

niska waga
doskonała odporność na obciążenia zmęczeniowe
odporność na wysoką temperaturę
wyjątkowo trwałe
mała plastyczność lub brak plastyczności w porównaniu do metali, które deformują się i pleśnieją wskutek wysokich obciążeń
może zapewnić stosunek siły i masy do 20%
bardziej odporne na obciążenia podczas aktywności cieplnej, ponieważ prawie nie mają rozszerzalności cieplnej i zachowują pierwotny kształt podczas wzrostu temperatury
oferują możliwość połączenia części podczas samego procesu produkcji
odporny na korozję, długotrwały i stabilny wymiarowo w ekstremalnych warunkach pracy
niemetaliczne materiały kompozytowe są niemagnetyczne i mogą być stosowane w środowisku wrażliwych elementów elektronicznych. Poza tym nie przewodzą prądu, dzięki czemu mogą być w kontakcie z elektroniką

Różnica między stopem a kompozytem

Struktura

Stop jest kombinacją materiałów - mieszanki dwóch lub więcej metali lub metalu z pierwiastkiem niemetalicznym. Jego właściwości fizyczne są pośrednie między właściwościami metali składowych; ale właściwości chemiczne każdego pierwiastka pozostają nienaruszone. Mieszaninę można oddzielić za pomocą środków fizycznych. Kompozyt składa się również z kilku elementów (metal może być częścią mieszaniny, ale niekoniecznie). Elementy można przywrócić do pierwotnego stanu za pomocą reakcji chemicznych.

Charakterystyka

Stop jest zasadniczo tym samym materiałem o dodatkowych właściwościach. Mieszaniny są tworzone z komponentów w celu poprawy jakości niż składników. Alloying trwale zmienia fizyczne właściwości metali, a niektóre z korzyści, jakie można uzyskać, to zwiększona odporność na korozję i utlenianie, zmiana właściwości elektrycznych, poprawiona wytrzymałość, wyższa lub niższa temperatura topnienia w porównaniu z metalami składowymi i tak dalej. Kompozyt jest kombinacją materiałów, aby stworzyć całkowicie nowy materiał (ze zmienionymi właściwościami). Nowy materiał może być bardziej wytrzymały, lżejszy lub tańszy niż oryginalne komponenty.

Podanie

W zależności od związków strukturalnych i technik / metod stosowanych w procesie produkcyjnym, zarówno stopy, jak i kompozyty wykazują różne właściwości i mogą mieć różne zastosowania.

Alloy vs. Composite

Stop	Złożony
mieszanina metali lub mieszanina metalu z innym pierwiastkiem	kompozyt jest substancją dostosowaną do potrzeb dowolnej kombinacji
wprowadzany pierwiastek (substancja rozpuszczona) rozpuszcza się w stopie metalowym (rozpuszczalniku), tworząc stały roztwór. Nie można go odróżnić	element tworzący podstawę kompozytu (matrycy) i dodany element pozostają nierozpuszczone i można je zidentyfikować.
jednorodna mieszanina	może być jednorodna lub heterogeniczna
elementy składowe nie zachowują swoich pierwotnych właściwości	materiały tworzące kompozyt zachowują swoje pierwotne właściwości
mają całkowicie odmienne właściwości ulepszone niż elementy reagujące	nosić ślady elementarnych cech
nie mają ścisłych proporcji w składzie pierwiastkowym	mają ścisłe proporcje w składzie pierwiastkowym

streszczenie

Czasami czyste metale nie mają zadowalających właściwości mechanicznych i technologicznych (na przykład do produkcji elementów i narzędzi maszynowych oraz w budownictwie) i dlatego nie są wykorzystywane jako takie. Właśnie tam okazało się, że wielkie znaczenie mają stopy i kompozyty
Stopy składają się z co najmniej dwóch składników, w których podstawowym składnikiem jest metal, podczas gdy inne składniki mogą być metaliczne, ale również niemetaliczne. Nowy materiał zapewnia ulepszone właściwości - takie jak lepszy opór korozyjny, poprawiona przewodność, lekkość, większa opłacalność itd.
Materiał kompozytowy to układ złożony z dwóch lub więcej składników o różnych konfiguracjach, z których jedną jest matryca lub materiał podstawowy (polimer, ceramika lub metal), do którego dodaje się drugi składnik (włókno, nano-rurka, płyta, sferyczna cząstka) w celu uzyskania niezbędnej kombinacji właściwości (sztywność, gęstość, sztywność, twardość, termiczna i elektryczna wykonalność).
Zarówno stopy, jak i kompozyty mają wiele zalet - w zależności od zastosowanych materiałów i technik. Niektóre z ulepszeń to lekkość, wysoka wytrzymałość i wytrzymałość w odniesieniu do ciężaru, odporności na korozję, dużej udarności, stabilności wymiarowej, trwałości itp.