M

ATERIAŁY

 

KOMPOZYTOWE

 

O

 

OSNOWIE

 

METALOWEJ

 

1. Bodecka Magdalena 

2. Złocka Martyna 

3. Mrowiec Olaf  

4. Mieczkowski Kamil 

5. Pindur Michał 

 

ZIIP; semestr IV gr 3 sekcja 2 
Wydział Mechaniczny Technologiczny 

W

IADOMOŚCI

 

WSTĘPNE

 



Materiał kompozytowy jest 

kombinacją dwóch lub więcej 

materiałów różniących się 

rodzajem lub składem 

chemicznym w skali 

makroskopowej.  

W

IADOMOŚCI

 

WSTĘPNE

 



Kompozyty metaliczne w wielu krajach 

stanowią jeszcze obiekt studiów i badań 

niż praktycznych zastosowań. Wiąże się to 

w dużym stopniu ze znacznymi kosztami 

ich wytwarzania, na które składają się 

złożone i kosztowne cykle technologiczne 

oraz wysoki koszt komponentów 

zbrojących, a niekiedy również i osnowy. 

 

G

ŁÓWNE

  

WŁASNOŚCI

 

METALI

 : 



metal jest materiałem o budowie 
krystalicznej 



prawidłowe rozmieszczenie atomów w 
przestrzeni 



wiązania metaliczne 



w temperaturze pokojowej metale 
występują w postaci stałej (poza rtęcią) 



dobre przewodnictwo cieplne i elektryczne 



połysk metaliczny 



plastyczność 

 

K

OMPOZYTY

 

Z

 

OSNOWĄ

 

METALOWĄ

 

WYTWARZANE

 

SĄ

 

W

 

UKŁADACH

 

METAL

 – 

METAL

 

I

 

METAL

 – 

CERAMIKA

. J

AKO

 

OSNOWĘ

 

STOSUJE

 

SIĘ

: 

 

  



stopy srebra i miedzi 



stopy niklu 



stopy metali lekkich: aluminium, magnez, tytan 



stopy ołowiu i cynku 

 

Struktura 
kompozytu     
o osnowie 
stopu  
Cu-Pb-Sn z 
cząstkami 
grafitu,  
pow. 160x; 

P

ORÓWNANIE

 

WŁASNOŚCI

 

KOMPOZYTÓW

 

O

 

OSNOWIE

 

METALOWEJ

 



mała gęstość 



duża wytrzymałość i 
sztywność 



wysoka przewodność 
cieplna i elektryczna, 



wysoka odporność 
cieplna. 

 



wysoka temperatura i 
ciśnienie formowania, 



trudność kształtowania, 



niemożliwość 
stosowania 

tradycyjnych metod 

zgrzewania. 



wysoka cena 

 

Zalety 

Wady 

P

ODZIAŁ

 

MATERIAŁÓW

 

KOMPOZYTOWYCH

 

O

 

OSNOWIE

 

METALOWEJ

 

ZE

 

WZGLĘDU

 

NA

 

WZMOCNIENIE

 

Materiały 

kompozytowe o 

osnowie 

metalowej 

Wzmacniane 

włóknami 

ciągłymi 

nieciągłymi 

Wzmacniane 

cząstkami 

K

OMPOZYTY

 

O

 

OSNOWIE

 

METALOWEJ

 

ZBROJONE

 

CZĄSTKAMI

 

Osnowa 

Faza 

zbrojąca 

Rozmiar 

fazy 



m 

Zawartość 

% 

mas 

Aluminium

 

Grafit ziarnisty 
Tlenek glinu 
Węglik krzemu 
Tlenek krzemu 
Piasek 

 

15-100 
3-200 
16-120 
5-53 
75-120

 

1-8 
3-30 
3-20 
5 
do 36% obj

 

Miedź

 

Grafit 
Tlenek glinu 
Tlenek cyrkonu

 

5 
11 
5

 

13% obj 
7% obj 
2% obj

 

Żelazo 
(stal)

 

Tlenek tytanu 
Tlenek ceru 
Glinka ilitowa

 

8 
10 
750

 

 

nie oznaczono 

 

nie oznaczono 

3

 

W

ŁASNOŚCI

 

Uwzględniając właściwości stosowanych stopów 

oraz właściwości cząstek zbrojących uzyskać 
można kompozyty: 



 odporne na ścieranie – zbrojenie cząstkami 
tlenków i węglików, 



 ślizgowe – zbrojenie cząstkami grafitu lub miki, 



 o podwyższonej wytrzymałości, 



 o podwyższonej temperaturze pracy. 
 

K

OMPOZYTY

 

WZMACNIANE

 

WŁÓKNAMI

 

CIĄGŁYMI

 

Materiały kompozytowe o osnowie metalowej 

wzmacniane włóknami ciągłymi stanowią 

klasę materiałów o szerokim zastosowaniu, ze 

względu na własności mechaniczne, 

odporność na zużycie oraz własności cieplne. 

O

SNOWA

 + 

WZMOCNIENIE

 

 

Osnowę tych materiałów stanowią jednolite stopy 

metali  lekkich,  ale  także  żarowytrzymałych 

nadstopów*. 

Wzmacniane 

są 

włóknami 

borowymi, 

węglikowymi,  tlenkowymi  i  wolframowymi, 

zwykle  o  udziale  objętościowym  10÷70%  w 

materiale kompozytowym. 

 

Nadstopy – grupa materiałów na bazie żelaza, niklu i kobaltu, 
 cechująca się wysoką żaroodpornością i odpornością na pełzanie w wysokich 
temperaturach

. 

W

ŁAŚCIWOŚCI

:  

 



zwiększona wytrzymałość i sztywność, 



dobra przewodność cieplna, odporności na 
ścieranie i wytrzymałość zmęczeniowa, 



stabilność wymiarowa. 
 



 Mogą być stosowane w temperaturze znacznie 
wyższej niż materiały kompozytowe o osnowie 
polimerowej  są niepalne, nie odparowują w 
próżni i są odporne na działanie cieczy 
organicznych, w tym paliw i rozpuszczalników. 

W

YTWARZANIE

 

Wśród metod wytwarzania tej grupy 

materiałów kompozytowych, można 

wyróżnić: 



odlewanie ciśnieniowe matrycowe, 



infiltrację ciekłych metali, 



metody metalurgii proszków, 



prasowanie ciągłe, 



metody hybrydowe , 
 

WYTWARZANIE

 



dyfuzyjne zgrzewanie pakietów płyt wstępnie 
przygotowywanych przez napylanie ciekłych 
metali na folie metalowe lub z użyciem lepiszcza 
polimerowego i następne prasowanie lub 
walcowanie na gorąco, ciśnieniową konsolidację w 
autoklawie w próżniowym metalowym 
pojemniku, 



odlewanie z gęstwy, suszenie, spiekanie i 
dogęszczenie izostatyczne na gorąco oraz 
następne prasowanie na gorąco pakietów 
wstępnie wytworzonych płyt, 
 

M

ETODA

 

KSZTAŁTOWANIA

 

NA

 

GORĄCO

 

KSZTAŁTOWNIKÓW

 

TYPU

 „

Z

” A

L

-S

I

C 

Źródło; L.A. Dobrzański „Podstawy nauki o materiałach i 
metaloznawstwo” 

S

CHEMAT

 

ODKSZTAŁCENIA

 

NA

 

GORĄCO

 

W

 

ZAMKNIĘTYCH

 

MATRYCACH

 

I

 

ZGRZEWANIA

 

DYFUZYJNEGO

  

Źródło; L.A. Dobrzański „Podstawy nauki o materiałach i 
metaloznawstwo” 

S

CHEMAT

 

WYTWARZANIA

 

TAŚM

 

PRZEZ

 

ZGRZEWANIE

 

DYFUZYJNE

 

ORAZ

 

WALCOWANIE

 

Źródło; L.A. Dobrzański „Podstawy nauki o materiałach i 
metaloznawstwo” 

K

OMPOZYTY

 

O

 

OSNOWIE

 

METALOWEJ

 

WZMACNIANE

 

WŁÓKNAMI

 

NIECIĄGŁYMI

 



Jest  to  grupa  materiałów,  których  własności  są 
połączeniem  własności  osnowy  i  włókien  
wzmacniających, 

które 

mogą 

być 

ultrawytrzymałymi  wiskerami,  krótkimi  lub 
ciętymi włóknami.  
 



Każdorazowo  o  zastosowaniu  danego  rodzaju 
włókien  decydują  pożądane  własności  oraz 
koszty.  

W

YTWARZANIE

 

I

 

OBRÓBKA

 

Stosowane są na ogół konwencjonalne metody 

wytwarzania: 

 



metalurgii proszków, 



procesy infiltracji ciekłych metali 



procesy przetwórstwa przez wyciskanie, kucie, 
walcowanie  



inne metody odkształcenia plastycznego. 
 

W

YTWARZANIE

 

I

 

OBRÓBKA

 

 

Ponieważ przecięcie krótkich włókien nie powoduje 

degradacji  własności  mechanicznych  takiego 

materiału 

kompozytowego, 

możliwe 

jest 

stosowanie  procesów  obróbki  mechanicznej,         

w 

tym 

wiercenia 

a 

także 

szlifowania 

półproduktów oraz produktów. 

Z

ASTOSOWANIE

 

KOMPOZYTÓW

 

O

 

OSNOWIE

 

METALOWEJ

 

 

Rama rowerowa 

wykonana z kompozytu 

aluminium – cząstki Al

2

O

3

 

 

Łopatki wentylatorów w 

Silnikach turboodrzutowych 

aluminium - włókna borowe 

Z

ASTOSOWANIE

 

KOMPOZYTÓW

 

O

 

OSNOWIE

 

METALOWEJ

 

Maszt teleskopu 
kosmicznego Hubble’a – 
Grafit w osnowie 
aluminium, Tytanu, 
magnezu (MgAl9Zn1-
SiMn), miedzi i srebra 

Tłoki silników spalinowych 
(Toyota)- Al2O3 w osnowie 
aluminium i magnezu 

Z

ASTOSOWANIE

 

KOMPOZYTÓW

 

O

 

OSNOWIE

 

METALOWEJ

 

Obudowy pocisków 

rakietowych – Aluminium 

ze wzmocnieniem SiC 

Wały napędowe :  Tytan 

ze wzmocnieniem SiC 

Z

ASTOSOWANIE

 

KOMPOZYTÓW

 

O

 

OSNOWIE

 

METALOWEJ

 

Osłony elementów elektronicznych, korbowody, tuleje 
główne rotorów śmigłowców, komory ciśnieniowe układów 
hydraulicznych wiropłatów i samolotów wojskowych, a 
także w stanie obrobionym nadplastycznie – w jeździectwie 
na podkowy koni sportowych 

D

ZIĘKUJEMY

 

ZA

 

UWAGĘ

 ;)