104. Anizotropie kompozitu – charakteristika orthotopní vrstvy

Mnoho kompozitních struktur je možno považovat za soustavu elementárních vrstev. Pomocí mikromechanických výpočtů lze určit tuhosti a pevnosti elementární vrstvy kompozitu.

Elastické konstanty orthotopní vrstvy jsou

1. modul pružnosti v tahu ve směru vláken E₁.

2. modul pružnosti ve směru kolmém E₂.

3. modul pružnosti ve smyku G₁₂

4. Poissonův poměr v₁₂ určovaný při jednoosém tahovém zatížení jako poměr příčné poměrné deformace

Modul pružnosti vrstvy lze určit ze vztahu E₁=E_fv_f+E_m(1-v_f), kde E_f a E_m jsou moduly pružnosti vláken, respektive matrice. Další vztahy jsou celkem zbytečná záležitost 

105. Konstrukční keramika

Splňuje požadavky na vysoké hodnoty vybraných mechanických vlastností. Jde hlavně o pevnost, modul pružnosti, tvrdost , zejména pak za vysokých teplot a v korozivním prostředí.

Oxidová keramika na bázi Al₂O₃ se podle minerálu korundu nazývá také keramikou korundovou. Vysoká energie vazby mezi hliníkovými a kyslíkovými atomy je příčinou vysoké teploty tání (2050°C) vysoké tvrdosti a vysoké pevnosti v ohybu , která se výrazně zmenší až při teplotě 1000 °C.

Zirkončitá oxidová keramika má mnohem menší význam, objemové změny při transformaci tetragonální mřížky se projeví zvětšením lomové houževnatosti.

Neoxidová keramika

Nejdůležitější je karbid křemíku Si-C a nitrid křemíku Si₃N₄.

Karbid křemíku má kubickou krystalovou strukturu diamantového typu, ve které je polovina atomů uhlíku nahrazena atomy křemíku. Vazby mají převážně kovalentní charakter. Patří mezi nejpevnější keramiku, komerčně se však využívá hlavně pro vysokou tvrdost. Elektricky se chová jako polovodič. Má malou tepelnou vodivost při malé teplotní roztažnosti, což má za následek dobrou odolnost proti teplotním šokům.

Nitrid křemíku má také převažující kovalentní charakter vazeb mezi atomy. Má hexagonální strukturu. Má vyšší pevnost při teplotách nad 1000°C, lepší odolnost proti oxidaci a korozi , než kovy. Celkově se vyznačuje unikátní kombinací vysokoteplotní stability mechanických vlastností, odolností proti oxidaci a teplotním šokům. Mechanické vlastnosti jsou silně závislé na technologii zpracování prášků.

106. Volba materiálu

Hlavními hledisky jsou

• Materiálové charakteristiky produktu (houževnatost, odolnost proti opotřebení)

• Technologie výroby

• Materiálové a výrobní náklady

• Ekologičnost

• Další kritéria (sortiment polotovarů, omezení výrobního zařízení, věrohodnost vstupních dat atd…)