Zadania i rozwiązania - Kompozyty

Nasza ocena:

3
Pobrań: 693
Wyświetleń: 1883
Komentarze: 0
Notatek.pl

Pobierz ten dokument za darmo

Podgląd dokumentu
Zadania i rozwiązania - Kompozyty - strona 1

Fragment notatki:

Treść zadań i ich rozwiązanie:
Zadanie nr 1.
Cząstki tlenku itru Y2O3 o średnicy 750 Å wprowadzono do wolframu przez wewnętrzne
utlenianie. Pomiary przeprowadzone przy pomocy SEM wykazały, że na 1cm3 przypada 5*1014
cząstek tlenu. Oblicz pierwotną zawartość Y w % masowych w stopie W-Y. Gęstość tlenku itru
Y2O3 wynosi 5,01 g/cm3.
Rozwiązanie:
średnica cząstek Y2O3:
d
= 750 ∗ 10
[cm]
ilość cząstek:
i = 5 ∗ 10
gęstość Y2O3:
ρ
= 5,01
g
cm
masa atomowa tlenu:
= 16 [u]
m
masa atomowa itru:
m
= 88,91 [u]
gęstość wolframu:
ρ
= 19,25
g
cm
masa atomowa jednej cząstki Y2O3
= m ∗ 2 + m ∗ 3 = 2 ∗ 88,91 + 3 ∗ 16 = 225,82 [u]
m
y=
m
m
∗2
∗ 100% =
2 ∗ 88,91
∗ 100% = 78,74%
225,82
objętość zajmowana przez cząstki Y2O3:
V
=
4
d
∗π∗
3
8
∗i =
1
∗ π ∗ 750 ∗ 10
6
∗ 5 ∗ 10
= 0,1104 [cm ]
objętość zajmowana przez wolfram:
= 1 − 0,1104 = 0,8896 [cm ]
V = 1−V
masa wolframu:
m
=V ∗ρ
= 0,8896 ∗ 19,25 = 17,1248 [g]
masa Y2O3:
m

∗V
= 5,01 ∗ 0,1104 = 0,5531 [g]
masa itru:
m =m
∗ y = 0,55 ∗ 0,7874 = 0,4355 [g]
masa spieku przed utlenianiem:
m =m +m
= 0,4355 + 17,1248 = 17,5603 [g]
zawartość itru w spieku:
x=
m
0,4355
∗ 100% =
∗ 100% = 2,48%
m
17,5603
Zadanie nr 2.
Kompozyt w kształcie pręta o średnicy 20 mm, wykonany z żywicy epoksydowej zbrojonej
włóknami ciągłymi o udziale 40%, jest obciążany siłą 25000N. Oblicz naprężenie w każdym
włóknie.
Rozwiązanie:
dpręta = 20mm
udział = 40%
Apręta = π*d2pręta /4 = 314,16mm2
σc = F/Apręta = 21000/314,16 = 79,58MPa
σw = σc*udział = 79,58*0,4 =31,83MPa
Zadanie nr 3.
Krótkie, ułożone równolegle włókna Al2O3, o średnicy 20 µm są zbrojeniem poliamidu PA6,6.
Wytrzymałość na ścinanie w strefie połączenia włókna z osnową wynosi ok. 7 MPa. Oblicz
długość krytyczną włókna i porównaj z przypadkiem, w którym zamiast włókien o średnicy 20
µm zostaną użyte whiskersy o średnicy 1 µm. Jaki jest minimalny parametr l/D w obu
przypadkach.
Rozwiązanie:
Wytrzymałość na rozciąganie włókien Al2O3  Rw1 = 2100 MPa = 2,1 * 109 Pa
Wytrzymałość na rozciąganie whiskersów  Rw2 = 21000 MPa = 2,1 * 1010 Pa
Wytrzymałość na ścinanie w strefie połączenia włókna z osnową  τ0 = 7 MPa = 7 * 106 Pa
Średnica włókien Al2O3  D1= 20 µm = 2*10-5 m
Średnica whiskersów  D2= 1 µm = 1*10-6 m
Włókna A2O3

=
=
=
2∗
2,1 ∗ 10 ∗ 2 ∗ 10
7 ∗ 10 ∗ 2
=
=3
2,1 ∗ 10
= 150
2 ∗ 7 ∗ 10
Whiskersy
=

=
=
2∗
2,1 ∗ 10 ∗ 1 ∗ 10
7 ∗ 10 ∗ 2
=
= 1,5
2,1 ∗ 10
= 1500
2 ∗ 7 ∗ 10
Porównując otrzymane długości krytyczne widzimy że wraz ze dwudziestokrotnym zmniejszeniem
średnicy włókien otrzymujemy tylko dwukrotny spadek długości krytycznej. Wiąże się to z tym że
wraz ze spadkiem średnicy włókna, aby zachować podobną wytrzymałość kompozytu możemy
zmniejszyć długość włókien jak jest to widoczne w przypadku włókien whiskersowych. Dla włókien
whiskersowych otrzymujemy również duży stosunek l/D wynika to z tego, że dla stosunkowo małej
średnicy dostajemy dużą długość krytyczną włókien.
Zadanie nr 4.
Moduł sprężystości podłużnej (E) Mg wynosi

(…)

… jest infiltrowana czystym srebrem. Gęstość wypraski wolframowej przed infiltracją
wynosi 13,3 g/cm3. Oblicz objętość porów (przed infiltracją) i końcową zawartość srebra w
kompozycie (w % masowych)
Rozwiązanie:
gęstość wolframu
= 19,25
gęstość powietrza w warunkach normalnych:
= 0,0012
gęstość wypraski
= 13,3
x= zawartość wolframu
y= zawartość porów
+
=
=1→
=1−
+ (1 − ) ∗

−1
13,3 − 1
=
= 0,64

19,25 − 0,0012…
... zobacz całą notatkę



Komentarze użytkowników (0)

Zaloguj się, aby dodać komentarz