Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

2 Kompozyty

Znaleziono wyników: 2

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Wyszukiwano:
w słowach kluczowych: ceramic-elastomer composite

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Badania zwilżalności ceramiki SiO2 elastomerem uretanowomocznikowym

Boczkowska A., Paszewska A., Babski K., Kurzydłowski K. J.

Kompozyty

2007

R. 7, nr 1

32-36

Opisano wyniki badań zwilżalności ceramiki SiO2 elastomerem uretanowomocznikowym, z której wytwarzane są infiltrowane kompozyty ceramiczno-elastomerowe. Kompozyty te posiadają strukturę perkolacji faz oraz charakteryzują się wyższą wytrzymałością na ściskanie niż porowata ceramika. Podczas ściskania zachowują kohezję i są zdolne do pochłaniania znacznej energii podczas odkształcenia. Ze względu na metodę wytwarzania kompozytów oraz pożądane silne połączenie między jego składnikami zwilżalność jest ważnym parametrem, decydującym o adhezji oraz o dobrym wypełnieniu porów przez reaktywną mieszaninę substratów, z których powstaje elastomer. W pracy zbadano zwilżalność pomiędzy ceramiką SiO2 a elastomerem za pomocą kąta zwilżania. W celu poprawy zwilżalności zastosowano silanowe promotory adhezji. Stwierdzono, że budowa chemiczna tych związków oraz sposób ich wprowadzenia wpływa na zwilżalność badanych materiałów. Przeprowadzone pomiary lepkości reaktywnych mieszanek poliuretanowych z dodatkami promotorów adhezji wskazują na znaczne zmiany lepkości, zależne od rodzaju wprowadzanego środka. Oceniono zależność pomiędzy kątem zwilżania a wytrzymałością na ściskanie kompozytu ceramika-elastomer. Na podstawie przeprowadzonych badań można wnioskować, że poprawa zwilżalności pomiędzy ceramiką a elastomerem wpływa na podwyższenie wytrzymałości na ściskanie infiltrowanych kompozytów ceramiczno-elastomerowych.

The present work concerns the wettability of SiO2 ceramic by urea-urethane elastomer, that is used for production of infiltrated ceramic-elastomer composites. Such composites have a microstructure of percolated phases and improved compressive strength than porous ceramics. During compression they retain their cohesion with the ability to absorb deformation energy. Due to the manufacturing technology and desired high bonding between components, the wettability can be a significant factor that effects adhesion and promotes the filling of pores with liquid mixture of substrates. In this work the ceramics wettability by elastomer was investigated. In order to improve wettability, the coupling agents were used. The degree of wetting was estimated by measurement of the contact angle. It was found that chemical composition of this agents and method of their application, effect on wettability. It was found that viscosity varies significantly depending on the kind of a coupling agent used. The correlation between contact angle and compressive strength of composites was investigated. It was found that the increase of wettability increases their compressive strength.

Określanie naprężeń własnych metodą elementów skończonych kompozytów ceramicznych infiltrowanych elastomerami

Babski K., Boczkowska A., Konopka K., Krzesiński G., Kurzydłowski K.

Kompozyty

2005

R. 5, nr 3

40-44

Przedmiotem badań był kompozyt ceramiczno-elastomerowy wytwarzany w procesie infiltracji porowatej ceramiki elastomerem. Charakteryzuje się on znacznie większą odpornością na kruche pękanie i wyższą wytrzymałością na ściskanie niż porowata ceramika. Dzięki wysokoelastycznym odkształceniom elastomeru oraz perkolacyjnej strukturze kompozytu nie ulega on katastroficznemu zniszczeniu i zachowuje zdolność przenoszenia obciążeń w warunkach wysokich odkształceń. W procesie wytwarzania kompozytu płynna mieszanina substratów elastomeru jest wprowadzana w pory materiału ceramicznego w warunkach obniżonego ciśnienia i podwyższonej temperatury. Reakcja utwardzania elastomeru prowadzona jest w porach materiału ceramicznego w temperaturze 120°C. Różnice współczynników rozszerzalności termicznej elastomeru i ceramiki powodują powstawanie naprężeń własnych (NW) w trakcie chłodzenia kompozytu do temperatury otoczenia. Dodatkowym czynnikiem generującym naprężenia może być skurcz elastomeru podczas jego utwardzania. Generowane naprężenia mogą mieć istotny wpływ na właściwości mechaniczne kompozytu. Opracowano modele kompozytu oraz przeprowadzono symulacje komputerowe z użyciem metody elementów skończonych (MES) w celu analizy NW powstających w procesie wytwarzania kompozytu. W modelach uwzględniono uproszczony współczynnik kształtu cząstek elastomeru jako zmianę z kształtu kulistego do eliptycznego. Udział objętościowy elastomeru był stały dla wszystkich przypadków i wynosił 0,4. Opracowane modele poddano symulacji chłodzenia kompozytu od temperatury wytwarzania (120°C) do temperatury otoczenia (20°C). Obliczenia prowadzone były w programie Ansys. Stwierdzono, że zmiany temperatury prowadzą do powstawania wysokich naprężeń o charakterze rozciągającym w elastomerze oraz o charakterze rozciągającym i ściskającym w ceramice. Przeprowadzono symulacje obciążenia termicznego i rozciągania kompozytu. Stwierdzono korzystny wpływ NW na wytrzymałość kompozytu przejawiający się głównie obniżeniem maksymalnych wartości naprężeń rozciągających w ceramicznej osnowie. Stwierdzono wpływ kształtu cząstek na lokalny wzrost naprężeń ściskających, który może korzystnie wpływać na odporność na pękanie ceramiki.

The ceramic-elastomer composites obtained via infiltration of porous SiO2 ceramics by urea-urethane elastomer were obtained and studied (Fig. 1). Such composites are distinguished by the high compression strength and ability to achieve large deformations. The liquid mixture of the substrates is incorporated into ceramic pores using the vacuum pressure and temperature of 120°C. Since the thermal expansions of the elastomer and ceramics are different upon cooling to ambient temperature thermal stresses are generated (Tab. 1). Moreover, the elastomer shrinks as a consequence of its transformation from the mixture of substrates in the liquid to the solid states. These two phenomena result in buildup of residual stresses in the composite what can affect on the composite mechanical properties. In this work numerical models of composite were developed and analysis of the residual stresses arising during fabrication process was reported. To calculate the residual stresses the Finite Element Method (FEM) was used. In the models the shape ratio was involved with a change of elastomeric particles shape from spherical to ellipsoidal (Fig. 2). The volume fraction was constant for all cases and equal to 0.40. The unit cells were subjected to thermal load simulating the cooling from fabrication (120°C) to room temperature (20°C). The stresses distributions in dual phases component material were calculated using Ansys software. The analysis of distribution of principal stresses shows that change of temperature leads to buildup of high tensile stresses in elastomeric phase and tensile and compressive stresses in ceramic phase (Fig. 3). The simulation of both thermal and tensile load of unit cell were made. It was found that the thermal stresses present in composite mostly reduce the maximum values of tensile stresses in ceramic (Fig. 5), The elastomeric particles shape changes can lead to local increase of compressive stresses on parallel direction to ceramic-elastomer interface (Fig. 6). It can be advantageous from the mechanical point of view and can lead to increasing of the resistance for brittle cracking and composite strength.