1. Kompozitni materijali?Kompozitni materijali ili „kompoziti“ su proizvedeni umjetnim spajanjem dvaju ili vise materijala razlicitih svojstava s ciljem dobijanja materijala takvih svojstava kakva ne posjeduje niti jedna komponenta sama za sebe.Mijesanjem polimernog materijala sa punilom ili spajanjem vise vrsta materijala, dobija se kompozit koji ima poboljsana svojstva, odnosno specificna svojstva za primjenu u odredjenim uvjetima.

2. Prednosti kompozitnih materijala?Neke od opstih prednosti kompozitnih materijala pred konvencionalnim materijalima su:- mogucnost izrade vrlo slozenih oblika,- smanjenje troskova naknadne obrade dijelova,- mogucnost spajanja dijelova tokom samog postupka proizvodnje,- dimenzijska stabilnost pri ekstremnim radnim uslovima,- otpornost na koroziju.Za izradu niza dijelova/sistema (industrije vozila, zrakoplova, sportske opreme, opreme za kucanstva, brodogradnja, vodoopskrba, sanacija otpadnih voda) kompoziti zamijeniti najcesce koristene materijale – zeljezo i aluminijum, pri cemu se cesto postizu bolje performanse dijelova/sistema. Npr. sa kompozitima se postize manja masa, u slucaju zamjene celika za 60-80%, u slucaju zamjene aluminijuma 20-50%.

3. Gradja kompozitnih materijala?U gradji kompozita se razlikuju: matrica kao osnovni materijal odredjenih svojstava i dodatak kao materijal cijim se dodavanjem postizu potrebne kombinacije svojstava kompozita. Sastavljeni su iz najmanje dva materijala (komponente), jedna je komponenta osnovni materijal, a druga je komponenta materijal za očvršćivanje (npr. vlakna ili čestice).

4. Podjela kompozita prema matrici?Prema matrici, kompoziti se dijele na: metalne, keramicke i polimerne.U pravilu se kod kompozita s metalnom matricom s dodacima smanjuju trajne deformacije pri višim temperaturama, kod kompozita s keramičkom matricom povećava žilavost, a kod kompozita s polimernom matricom povećava čvrstoća i krutost.Najviše se koriste kompoziti s duromernom (polimernom) matricom, a još širu primjenu im ograničavaju poteškoće uz automatizaciju proizvodnje dijelova. Razvoj tehnologije obli-kovanja prahova potiče šire korištenje kompozita s metalnom matricom.

Primjena kompozita s keramičkom matricom najmanje je raširena.

5. Podjela kompozita prema dodatku?Prema dodatku, kompoziti se dijele na:- kompoziti s dodatkom cestica (velike cestice, dispergirane cestice),- kompoziti s dodatkom vlakana (duga, kratka, usmjerena, neusmjerena),- strukturni kompoziti (slojeviti, stanicni, sendvic).

6. Koja se vlakna koriste u kompozitnim materijalima?U kompozitnim materijalima ojacala su duga i kratka vlakna (staklena, ugljicna, aramidna, polietilenska, borna, metalna), punila, nanocestice, viskeri (monokristali spojeva Al2O3, Fe, SiC i dr.), zatim vlakna, grafita, azbesta, celuloze i slicno. Ovakvi kompoziti imaju veliku vlačnu čvrstoću i modul elastičnosti, te malu volumnu masu. Upotrbljavaju se u brodogradnji i avionskoj industriji, a u eksperimentalnoj fazi je i primjena za gradnju konstrukcija velikih raspona u građevinarstvu (viseći mostovi).

7. Koji se materijali koriste za kompozitne matrice?Kao matrice najcesce se upotrebljavaju termostabilni polimeri: epoksidi, poliesteri, fenolne i silikonske smole. Za vlaknasto-metalne matrice, od materijala, najcesce se koriste: aluminijum, aluminijum-litijum, olovo, bakar, magnezijum i titan, a kod keramickih matrica, to su: silicijum

karbid, silicijum nitrid, aluminijum oksid. Materijale matrice mozemo podijeliti u 3 grupe: metali (aluminiju, titan, bakar, legure magnezijuma), keramika (Al2O3 , SiC) i polimeri ( poliester, epoksidi, vinilester, poliamid, polipropilen, polikarbonat).

8. Osobine kompozitnih matrica?Matrica u kompozitu ima vecu plasticnost i zilavost, dok su cestice, vlakna ili pojedini slojevi povecane cvrstoce i krtosti. Na taj nacin, dobija se materijal izuzetne cvrstoce, tvrdoce, plasticnosti i zilavosti, a ukoliko je matrica laka, i male tezine. Matrica sprecava kretanje dislokacija, lanaca ili pukotina iz tvrdjeg materijala kroz zilaviju matricu, povezuje vlakna i stiti ih od vanjskih uticaja, prenosi opterecenje na vlakna, formira vanjski oblik kompozitne konstrukcije, itd.

9. Osobine kompozita?Svojstva kompozita ovise o komponentama (matrica/dodatak), njihovim svojstvima, udjelima, oblicima, velicinama i raspodjelama, kao i prirodama i jacini uzajamnih veza. Odgovarajucim izborom komponenata i njihovim odnosom u strukturi kompozitnog materijala, mogu se dobiti zeljeni materijali sa zeljenim svojstvima koja ukljucuju: cvrstocu, tvrdocu, krutost, otpornost na koroziju, otpornost na habanje, termicku i akusticnu izolaciju, malu masu. Organska aramidna i polietilenska vlakna imaju manju gustocu i visi modul elasticnosti od staklenih pa su vrlo prikladna za lake kompozitne konstrukcije – polimerni kompoziti. Takodje imaju veliku sposobnost apsorpcije udarca (pancir kosulje). Nedostaci su im da istaknuta mehanicka svojstva imaju samo u smjeru vlakana i visa cijena, kao i sto su zapaljivi i toksicni.

10. Primjena kompozita? Elektrotehnika: električna izolacija dijelova, izolacija od utjecaja elektromagnetnih valova, podloge sklopki, podloge tiskanih kola, oklopi, kućišta, poklopci, satelitske antene, radarske antene, kupole, vrhovi TV tornjeva, kanali za kablove, vjetrenjače. Građevinarstvo: stambene jedinice, dimnjaci, betonske konstrukcije, različiti pokrovi (kupole, prozori), bazeni za plivanje, pročelja zgrada, profili, unutarnji zidovi, vrata, namještaj, kupaone, telefonske kabine. Transport cestama: dijelovi karoserije, kompletne karoserije, volani, branici, rešetke hladnjaka, vratila transmisije, opruge ogibljenja, spremnici za plin, šasije, zglobovi ogibljenja, navlake, kabine, sjedišta, autocisterne, hladnjače, prikolice. Transport željeznicom: čeoni dijelovi lokomotiva, konstrukcijski dijelovi vagoni, vrata, sjedišta i unutarnje pregrade putničkih vagona, kućišta ventilatora, kabine žičara .Transport morem: brodovi lebdjelice (hoverkrafti), brodovi za spašavanje, patrolni brodovi, male ribarice, ribarski brodovi, oprema za iskrcaj, minolovci, regatne brodice, brodice za zabavu, kanui.Zračni transport: konstrukcijski dijelovi putničkih zrakoplova, jedrilice, kupole, usmjerivači zraka, krilca, vertikalni stabilizatori, krakovi elise helikoptera, propeleri, vratila transmisije, diskovi kočnica zrakoplova, svemirske letjelice.Svemirski transport: startne rakete, spremnici, sapnice, oplate za ulazak u atmosferuOpće strojarstvo: zupčanici, ležajevi, zaštitni pokrovi, tijela dizalica, ruke robota, naplatci, letve za tkanje, cijevi, dijelovi ploče za crtanje, boce za komprimirani plin, cijevi za morske platforme, radijalni pneumatici.Sport i rekreacija: reketi za tenis i skvoš, štapovi za pecanje, skije, štapovi za skok preko motke, jedrilice, daske za jedrenje, daske za surfanje, daske za koturanje, lukovi i strijele, atletska koplja, zaštitne kacige, okvir bicikla, oprema za golf, oprema za sportsko veslanje.

11. Kompoziti s malim cesticama?Male čestice dispergirane su u matrici, a dimenzije su im 10 ÷ 250 nm. Svojom prisut-nošću male čestice ometaju gibanje dislokacija matrice, te je na taj način ojačavaju. Kompoziti s dodanim malim česticama se zbog toga nazivaju disperzijski ojačanim kompozitima. Za učinkovito ometanje gibanja dislokacija matrice moraju dispergirane male čestice biti tvrde (oksidi metala), a učinak ojačanja osim o tvrdoći ovisi i o: velicinama, oblicima, kolicinama,

raspodjelama dispergiranih cestica. U materijalu matrice se dispergirane čestice ne smiju otapati niti s njom kemijski reagirati. S druge strane male čestice moraju biti čvrsto povezane s materijalom matrice.

12. Kompoziti s velikim cesticama?Dodane velike čestice ne mogu učinkovito spriječiti gibanje dislokacija matrice, te na taj način ne ojačavaju matricu. Pri opterećivanju kompozita se jednako deformiraju matrica i dodane čestice (εK = εm = εč), ali se u matrici i dodanim česticama javljaju različita naprezanja (σm =

σč). Modul elastičnosti kompozita kreće u se granicama:

gornja: EK,max = Em∙∅m+ Em∙∅m idonja: E = Em∙Ec / (Em∙∅m+ Ec∙∅m)Kako bi se smanjila cijena proizvoda, često se kompozit formira uz dodavanje matrici jeftinijih velikih čestica.

13. Kompoziti s vlaknima?Vlaknasto ojacani kompozitni materijali dobijeni su sjedinjavanjem cvrstih, krutih i krtih vlakana (prekidna i disperzna faza) sa mekom i plasticnom matricom (neprekidna faza). Oni objedinjuju prednosti svake komponente. Vlakna u kompozitu mogu da budu razlicito rasporedjena i orijentisana i imaju veliki uticaj na cvrstocu i dr. Svojstva ojacanih vlaknima kompozitnih materijala.

14. Osobine kompozita s vlaknima?Materijal matrice u pravilu mora ispuniti više funkcija, od kojih su neke ključne za postizanje zadovoljavajućih performansi dijela/sustava. Matrica: • objedinjava vlakna i na njih prenosi opterećenje, te osigurava oblik i krutost konstrukcije,• izolira pojedinačna vlakna koja se ne mogu samostalno opterećivati, te se na taj način usporava širenje pukotine, • osigurava dobru kvalitetu površine, te na taj način potiče proizvodnju dijelova u konačnom obliku ili blisko konačnom obliku, • osigurava zaštitu ojačavajućih vlakana od kemijskih utjecaja i mehaničkih oštećivanja, • svojom duktilnošću polimerna matrica (plastomeri) povećava žilavost kompozita, • svojim svojstvima i kompatibilnošću s vlaknima u velikoj mjeri utječe na vid oštećenja. Osnovni su zadaci vlakana: • prihvat opterećenja kod konstrukcijskih kompozita vlakna nose 70 ÷ 90 % opterećenja, • osiguranje čvrstoće, krutosti, toplinske stabilnosti • osiguranje električne vodljivosti ili izolacije, ovisno o namjeni kompozita. Najšire se koriste kompoziti s polimernom matricom i vlaknima te treba usporediti nji-hove karakteristike s karakteristikama tipičnih predstavnika drugih vrsta materijala.

15. Šta su metalne pjene i osobine

 Metalne pjene relativno su novi materijali visoke poroznosti koji se rade na bazi niklovih, cinkovih, aluminijskih, titanijskih ili magnezijskih legura. Što ovaj materijal čini zanimljivim mnogim arhitektima i dizajnerima to je visoka krutost, niska gustoća, negorivost, vrlo dobra zvučna i termoizolacijska svojstva te odlična apsorpcija udarne energije.

 16. Grada metalnih pjena

Metalne pjene su pokusaj oponasanja celijastih materijala npr drvo kost ya tehnicke uvjete primjeneMetalne pjene imaju visku poroznost od 40 do 90 posto one nastaju iz taljevine ili praha izvor plina jenuzan za stvaranje praznina unutar rastljenog metala

17. Koji se materijali koriste za izradu ćelijastih nosivih struktura

Metalne pjene se mogu izvesti iz svih materijala koji postoje u obliku praha. Danas su najzastupljenijena na bazi aluminija i nikla. Proizvode se cesto i na bazi magnezija, olova, cinka, bakra, titana pa cak i zlata. Kombinacijom više metala se mogu dobiti pogodna svojstva.

18. Koja svojstva imaju metalne pjene dobijene na bazi aluminijumskih legura

Svojstva aluminijskih pjena dobijenih na bazi aluminijskih legura su: -otporni su na temperaturi cak i do 780 stepeni, znajuci da je njegovo taliste 650-alumnijske pjene su pokazale iznimnu vatrootpornost- imaju dobru zvučnu izolaciju jer apsorbuju veliku količinu energije

19. Šta su pametni materijali?

Pametni materijali dobili su svoje ime zahvaljujući svojoj sposobnosti da pojednostave razne procese unutar građevina, vozila, uređaja i sličnog u odnosu na razne vedei skuplje sustave. Tako primjerice, elektroaktivni polimer koji se koristi kao zaštita od sunca ne treba dodatan elektromotor koji ga pomiče po pročelju, već se sam sabija i širi ovisno o naponu koji struji kroz njega, za što je dovoljna neznatna infrastruktura u odnosu na konvencionalni primjer

20. Šta je sol-gel postupak?

Sol-gel proces je pristupačan i prihvatljiv način priprave krutih oksidnih materijala pri niskim

temperaturama.

21. Mogućnost primjene sol-gel postupka?

Otpornosti na abraziju i grebanje, korozijske postojanosti i kemijske stabilnosti, antirefleksnih svojstava, hidrofilnih i hidrofobnih funkcija, antibakterijskog, antistatičkog i antiadhezijskog djelovanja,dekorativnosti i dr.

23. Šta su aerogelovi?

Aerogelovi su visokoporozni materijali s ekstremno malom gustoćom. Radi se zapravo o nanostruktuiranim materijalima koji se mogu sastojati u 99 % od zračnih kanala

24. Primjena nanostrukturiranih materijala?

Primjenjuju se u automobilu za visokočvrste opruge, gume s nanopunilima, keramičke prevlake na cilindrima motora, mikromehanički sustavi, kuglaste ležaje, podizače ventila, te za ultrafiltraciju membrane za ultrafiltraciju, senzori plina, katalizatori

25. Specijalni čelici

Pojam “specijalni“ čelik podrazumijeva željezne legure koje se svojim posebnim svojstvima razlikuju od uobičajenih masovnih čelika. Takva posebna svojstva se mogu postići na tri načina:- utjecajem na kemijski sastav,-proizvodnjom- preradom čelika.

Čelik se smatra posebnim ukoliko su mu svojstva poboljšana barem jednim od tri spomenuta načina.

26. Koji se legirajući elementi koriste kod čelika?

Najčešći legirajući elementi prisutni u čelicima su krom, nikal, mangan, silicij,volfram, vanadij i molibden. U posebnim slučajevima čelik se može legirati kobaltom,titanom, aluminijem, niobijem i dr

27. Mehaničke osobine specijalnih čelika?

28. Koji su načini za poboljšanje svojstava čelika?

Kaljenjem se povećava tvrdoće, nisko-temperaturno otpuštanje smanjuje krutost i nestabilnost strukture.

29. Dobivanje specijalnih čelika

Dobivanje specijalnih čelika najčešće se provodi pojedinačnim ili kombiniranim legiranjem sa silicijem, manganom, kromom, niklom, volframom,molibdenom, vanadijem, kobaltom, titanom, bakrom, aluminijem, borom, niobijem,tantalom i dr.

30. Vrijednosti sadržaja legirajućih elemenata i ugljika u čeliku

Najčešći legirajući kemijski elementi prisutni u čelicima su krom (0,5% – 2% ; 4% – 18%),  nikal, mangan(0,25% – 0,40%),sumpor (0,08% – 0,15%),aluminij( 0,95% – 1,30%) , bakar (0,1% – 0,4%) molibden (0,2% – 5%) ... vrijednost ugljika ( do 2,06)

31. Visokolegiraničelici

-Visoko legirane – više od 5% legirajućih elemenata. Legirani čelici osim ugljenika (i primesa) sadrže i druge legirajuće elemente, koji se dodaju radi poboljšanja zahtjevanih svojstva. Visoko legirani čelici imaju, po pravilu, specijalna svojstva koja nemaju ugljenični i nisko legirani čelici, kao što su vatrootpornost, otpornost prema habanju, sposobnost rezanja pri crvenom usijanju i koroziona postojanost

32. Niskolegiraničelici

-Nisko legirane – imaju do 5% legirajućih elemenata .Nisko legirani čelici imaju istu strukturu i slične osobine kao ugljenični (nelegirani) čelici. Neke njihove osobine poboljšavaju legirajuće elemente u zavisnosti od vrste i količine. Glavne prednosti nisko legiranih čelika su veća žilavost pri istoj čvrstoći, viši napon tečenja, veća čvrstoća na povišenim temperaturama i manja sklonost ka stvaranju prslina.

33. Ferit

Ferit (prema lat. ferrum: željezo) je naziv za alfa-željezo, alotropsku modifikaciju željeza stabilnu do 911 °C. Ferit je naziv za intersticijsku čvrstu otopinu ugljika u alfa-željezu (α-Fe) s volumno centriranom kubičnom kristalnom strukturom. 

34. Austenit

Austenit je naziv za intersticijsku čvrstu otopinu ugljika u gama-željezu(γ-Fe) s plošno centriranom kubičnom kristalnom rešetkom.  Uglavnom je stabilan u području od 911 ºC do 1392 ºC

35. Cementit

Cementit ili željezov karbid (Fe3C) je vrlo tvrd i krt kemijski spoj, sastojina je tehničkog željeza koja uzrokuje njegovu tvrdoću. To je metastabilan intersticijski spoj koji sadrži 6,67% ugljika. To je ujedno najtvrđa faza u čeliku, a samostalno se određuje kao keramika.

36. Perlit

Perlit je eutektoidna mješavina ferita i cementita koja sadrži 0,8 %ugljika i nastaje kod 723 ºC pri vrlo polaganom hlađenju. Perlit se sastoji od 88% ferita i 12% cementita (Fe3C)

37. Ledeburit

Ledeburit je eutektička mehanička smjesa austenita i cementita, nastala pri 1147 °C pri 4,3% C iz ternog rastopa.  Tačka topljenja mu je 1.147 °C. Pri 4.3% C, metal postaje 100% ledeburit.

38. Bainit

Bainit nastaje kada se čelik hladi brzinom između gornje i donje kritične brzine hlađenja na nižim temperaturama i tada se dobiva struktura sastavljena od ferita icementita, ali različita od perlita, tj. Bainit.

39. Martenzit

Martenzit je prezasićena kruta otopina ugljika u volumno centriranoj tetragonalnoj kristalnoj rešetci željeza. Nastaje kada se čelik austenitne mikrostrukture ohladi na određenu, dovoljno nisku temperaturu.

40. Legirajući elementi se mogu podijeliti na ...

Legirajući elementi se mogu podijeliti na karbidotvorce, nekarbidotvorce 

41. Prema sadržaju fosfora i sumpora, kao i prema čistoći, čelici su podijeljeni na...

42. Uticaj legirajućih elemenata u čeliku: Al, Cu, Co, B, Cr,

-Aluminij se najčešće koristi kao sredstvo za dezoksidaciju. Dodatkom aluminija čelik postaje manje osjetljiv prema starenju;

-Dodatkom bakra može se povisiti omjer granica razvlačenja / vlačna čvrstoća

-Kobalt ne stvara karbide, ali utieče na sprječavanje rasta kristalnog zrna pri visokim temperaturama. Kobalt se dodaje brzoreznim, alatnim i konstrukcijskim čelicima, koji su namijenjeni za rad pri povišenim temperaturama.

-Bor u nehrđajućim austenitnim čelicima omogućava povišenje granice razvlačenja i vlačne čvrstoće, ali snižava otpornost prema općoj koroziji.

-Krom omogućava kaljenje čelika u ulju.

43. S obzirom na kemijski sastav alatni čelici mogu biti:

-Ugljični čelik -Legirani čelik -Nehrđajući čelik

44. Prema radnoj temperaturi i uvjetima primjene alatni čelici se dijele na:

-alatni čelik za hladni rad (< 200 °C),

-alatni čelik za topli rad (>200 °C),

-brzorezni čelik.

45. Niskolegirani alatni čelici za hladan rad

Karakteristika ove skupine čelika je niska otpornost na popuštanje, osrednja žilavost (u odnosu na ugljične alatne čelike), te visoka otpornost na trošenje. Osnovni cilj zbog kojeg se provodi legiranje ovih čelika predstavlja povišenje prokaljivosti, te dobivanje kvalitetnijih i postojanijih karbida u odnosu na karbid Fe3C. 

46. Sinterirani alatni čelici

Postupci sinteriranja čelika razvijeni su nakon usavršavanja postupaka sinteriranja tvrdih metala (npr. karbidi + Co, karbidi + Ni) i keramičkih materijala. Glavni razlog kasnijeg razvoja sinteriranja čelika predstavljao je problem proizvodnje osnovne sirovine tj. željeznog ili čeličnog praha.