Różnica między stopem a kompozytem

Zarówno stopy, jak i kompozyty są mieszaninami co najmniej dwóch składników. Istnieje jednak więcej niż kilka różnic między nimi, co czyni je odpowiednimi do różnych zastosowań. Stop to połączenie dwóch lub więcej składników, z których jeden musi być metaliczny. Celem połączenia tych dwóch (lub więcej) składników jest stworzenie mieszanki, która będzie miała znacznie inne (lepsze) cechy niż izolowane składniki. Mimo to obecne technologie często mają wymagania, których nie mogą spełnić konwencjonalne stopy. Wiele gałęzi przemysłu potrzebuje dzisiaj materiałów o lepszych właściwościach mechanicznych, takich jak niska gęstość, wysoka wytrzymałość, odporność na ścieranie i korozję. Ta kombinacja właściwości może być zrealizowana za pomocą materiałów kompozytowych.

Podobnie, kompozyty są kombinacją dwóch lub więcej składników, ale metale niekoniecznie są zawarte w ich tworzeniu. Te składniki (które są zarówno fizycznie, jak i chemicznie zróżnicowane) są łączone w celu uzyskania kompozycji silniejszej niż oryginalne pierwiastki. Oprócz syntetycznych (sztucznych) kompozytów istnieją również naturalne kompozyty (np. Drewno, kości i zęby).

Co to jest stop?

Metale i stopy to materiały charakteryzujące się wieloma szczególnymi cechami, dzięki którym stały się podstawą nowoczesnej technologii. Metale składają się z czystego pierwiastka chemicznego z niewielką ilością innego pierwiastka. Są one przedstawiane przez charakterystyczny połysk metalu, zwiększone przewodnictwo elektryczne i cieplne, dobre właściwości mechaniczne, odporność na wpływy elektrochemiczne i podwyższone temperatury, podatność na przetwarzanie różnych technik (obróbkę) zarówno w warunkach zimnych, jak i ciepłych i tak dalej. Wszystkie wymienione cechy są uwarunkowane właściwościami wewnętrznej struktury atomów i ich wzajemnych połączeń. Gęstość metalu wynosi od 0,59 g / cm³⁾ (lit) i 22,4 g / cm³⁾ (osm). Metalem o najwyższej temperaturze topnienia jest wolfram (3400⁰C), podczas gdy rtęć jest najniższa (- 39⁰DO).

Stopy są złożonymi materiałami złożonymi z elementu podstawowego i metali lub niemetali. Elementy stopowe nazywane są składnikami stopu, a ich liczba i specyfika decydują o złożoności stopu i jego właściwościach. Metal (co najmniej jeden) wchodzi w skład stopów (np. Brąz: stop miedzi i cyny, stal: żelazo i stop węgla itp.). Stopy zyskują zupełnie nowe właściwości, które różnią się od składników: korzystniejsze właściwości mechaniczne, zwiększona odporność na korozję, zmiana koloru, ulepszona zdolność przetwarzania itp. Większość stopów uzyskuje się przez stopienie składników, ale istnieją inne metody, takie jak cóż - tak jest w przypadku stopów metalowo-ceramicznych wytwarzanych przez spiekanie.

W praktyce przemysłowej czyste metale są często zastępowane stopami. Powodów jest wiele: technicznie czyste metale są trudne do uzyskania w stanie oczyszczonym, są drogie, ogólnie mają niską zdolność tłumienia i poziomy wytrzymałości, niekorzystne właściwości chemiczne i fizyczne, są często trudne do zniesienia za pomocą standardowych metod przetwarzania i wielu innych.

Co to jest kompozyt?

Kompozyty powstają z materiałów kompozytowych, np. przez odlewanie, laminowanie lub wytłaczanie. Materiał kompozytowy jest rodzajem materiału składającego się z połączenia dwóch lub więcej prostych (monolitycznych) materiałów, w którym poszczególne elementy zachowują swoją odrębną tożsamość. Materiał kompozytowy ma właściwości inne niż właściwości jego komponentów - prostych materiałów. Często oznacza to poprawę właściwości fizycznych, ponieważ głównym zainteresowaniem technologicznym jest uzyskanie materiałów o lepszych właściwościach fizycznych (zwykle mechanicznych) w stosunku do właściwości komponentów. Zasadniczo w materiale kompozytowym występują dwie fazy (komponenty): matryca i wzmocnienie. Segmenty te mają znacząco różne właściwości mechaniczne. Matryca jest bardziej miękka i służy jako wypełniacz do osiągnięcia stabilności kształtu fazy twardej. Zbrojenie to solidny i twardy element. W zależności od matrycy kompozyty dzielą się na: metale, ceramikę i polimery. Wszystkie składniki mogą być ciągłe lub mogą być rozproszone w ciągłej matrycy. W ostatnim przypadku konieczne jest ustalenie dolnej granicy wielkości zdyspergowanej fazy, poniżej której materiał jest uważany za monolityczny. Przykładami często używanych kompozytów są:

• z dodatkiem cząstek - utwardzalne cząstki tlenku glinu tlenku glinu Al2O3 lub węglika krzemu SiC połączone ze szkłem lub matrycą polimerową w litej płycie;
• z dodatkiem włókien - tworzywo sztuczne (żywica epoksydowa lub poliestrowa) wzmocnione włóknem szklanym;
• kompozyt strukturalny - naprzemienne warstwy „sklejki” z cienkich warstw drewna i kleju do drewna (polimer).

Stopy mają następujące zalety:

• niska waga
• doskonała odporność na obciążenia zmęczeniowe
• odporność na wysoką temperaturę
• wyjątkowo długotrwały
• niska plastyczność lub jej brak w porównaniu z metalami, które odkształcają się i pleśnią na skutek dużych obciążeń
• może zapewnić stosunek wytrzymałości i masy do 20%
• bardziej odporne na obciążenia podczas aktywności termicznej, ponieważ prawie nie mają one rozszerzalności cieplnej i zachowują oryginalny kształt podczas wzrostu temperatury
• oferują możliwość łączenia części podczas samego procesu produkcyjnego
• odporne na korozję, długotrwałe i mają stabilność wymiarową w ekstremalnych warunkach pracy
• niemetalowe materiały kompozytowe są niemagnetyczne i mogą być stosowane w wrażliwych elementach elektronicznych. Poza tym nie przewodzą prądu, więc mogą mieć kontakt z elektroniką

Różnica między stopem a kompozytem

• Struktura

Stop to połączenie materiałów - mieszanka dwóch lub więcej metali lub metalu z elementem niemetalicznym. Jego właściwości fizyczne pośrednie między właściwościami metali składowych; ale właściwości chemiczne każdego pierwiastka pozostają niezmienione. Mieszaninę można rozdzielić fizycznie. Kompozyt powstaje również z kilku elementów (metal może być częścią mieszanki, ale niekoniecznie). Pierwiastki można przywrócić do pierwotnego stanu w wyniku reakcji chemicznych.

• Charakterystyka

Stop jest zasadniczo tym samym materiałem o dodatkowych właściwościach. Mieszaniny są tworzone ze składników w celu podniesienia jakości niż składniki. Stopy trwale zmieniają właściwości fizyczne metali, a niektóre z korzyści, które można osiągnąć, 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 to połączenie materiałów, które tworzą zupełnie nowy materiał (o zmienionych właściwościach). Nowy materiał może być bardziej wytrzymały, lżejszy lub tańszy niż oryginalne elementy.

• Podanie

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

Stop kontra kompozyt

Stop	Złożony
mieszanina metali lub mieszanina metalu i innego pierwiastka	kompozyt jest dostosowaną do potrzeb substancją dowolnej kombinacji
wprowadzany pierwiastek (substancja rozpuszczona) rozpuszcza się w metalu i staje się stopowy (rozpuszczalnik), tworząc stały roztwór. Nie można rozróżnić	składnik tworzący podstawę kompozytu (matryca) i dodany element pozostają nierozpuszczone i można je zidentyfikować.
jednorodna mieszanina	może być jednorodny lub heterogeniczny
elementy składowe nie zachowują swoich pierwotnych właściwości	materiały tworzące kompozyt zachowują swoje pierwotne właściwości
mają zupełnie inne ulepszone właściwości niż pierwiastki reagujące	nosić ślady cech elementarnych
nie mają ścisłych proporcji w składzie elementarnym	mają ścisłe proporcje w składzie elementarnym

streszczenie

• Czasami czyste metale nie mają zadowalających właściwości mechanicznych i technologicznych (na przykład do produkcji elementów maszyn i narzędzi oraz w budownictwie) i dlatego nie są stosowane jako takie. To właśnie tutaj stopy i kompozyty mają duże znaczenie
• Stopy składają się z co najmniej dwóch składników, w których podstawowym składnikiem jest metal, podczas gdy inne składniki mogą być metalowe, ale także niemetaliczne. Nowy materiał zapewnia ulepszone właściwości - takie jak lepsza odporność na korozję, lepsza przewodność, lekkość, większa opłacalność itp.
• Materiał kompozytowy to układ składający się z dwóch lub więcej elementów o różnych konfiguracjach, z których jednym jest matryca lub materiał podstawowy (polimer, ceramika lub metal), do którego dodaje się drugi składnik (włókno, nanorurka, płyta, sferyczna cząstka) w celu uzyskania niezbędnej kombinacji właściwości (sztywność, gęstość, sztywność, twardość, wykonalność termiczna i elektryczna).
• Zarówno stopy, jak i kompozyty mają wiele zalet - w zależności od użytych materiałów i technik. Niektóre ulepszenia to lekkość, wysoka wytrzymałość i wytrzymałość związana z wagą, odporność na korozję, wysoka odporność na uderzenia, stabilność wymiarowa, trwałość itp..