复合材料概论.doc

《复合材料概论.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、复合材料概论王荣国武卫莉谷万里主编复习第一章总论复合材料定义：复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料；在复合材料中通常有一个相为连续相，称为基体，另一相为分散相，陈伟增强材料。生产量较大，适用面广，性能相对较低的为常用复合材料，高精尖的为先进复合材料。复合材料的命名：玻璃纤维环氧树脂复合材料、玻璃/环氧复合材料，玻璃纤维复合材料，环氧树脂复合材料，玻璃纤维增强环氧树脂复合材料。常用的分类方法：1．按增强材料形态分类（连续纤维复合、短纤维复合、颗粒复合、编织复合）2．按增强材料纤

2、维种类分类（玻璃纤维、碳纤维、有机纤维、金属纤维、陶瓷纤维、混合）3．按基体材料分类（聚合物基、金属基、无机非金属基）4．按材料作用分类（结构复合材料、功能复合材料）复合材料的共同特点：1．可综合发挥各组成材料的优点2．可按对材料性能的需要进行材料的设计和制造（最大特点！！）3．可制成所需的任意形状的产品聚合物基复合材料的主要性能：1．比强度、比模量大2．耐疲劳性能好3．减震性能好4．过载时安全性能好5．具有多种功能性6．良好的加工工艺性金属基复合材料的主要性能1．高比强度、比模量2．导热导电性能优良3．热膨胀系数

3、小、尺寸稳定4．良好的高温性能5．耐磨性好6．良好的疲劳性能7．不吸潮、不老化、气密性好陶瓷基复合材料的主要性能：强度高、硬度大、耐高温、抗氧化、高温下抗磨损性能好、耐化学腐蚀性优良、热膨胀系数和相对密度较小；断裂韧性低，限制其为结构材料使用。复合材料力学性能取决于增强材料的性能、含量和分布，取决于基体材料的性能和含量第二章复合材料的基体材料1基体材料是金属基复合材料的主要组成，起着固结增强物、传递和承受各种载荷（力热电）的作用。2金属基：铝及铝合金、镁合金、钛合金、镍合金、铜与铜合金、锌合金、铅、钛铝、镍铝金属间

4、化合物等3在连续纤维增强金属基复合材料中基体的主要作用是以充分发挥增强纤维的性能为主，基体本身应与纤维有良好的相容性和塑性，而并不要求基体本身有很高的强度。4对于非连续增强金属基复合材料，基体是主要承载物，基体的强度对非连续增强金属基复合材料具有决定性的影响。5铁、镍等元素是促进碳石墨化的元素，用铁镍作为基体，碳（石墨）纤维作为增强物不可取。6结构复合材料的基体大致可分为轻金属基体和耐热合金基体。7450℃以下轻金属：铝基，镁基复合材料；450℃--700℃：钛合金；1000℃以上：镍基铁基耐热合金8无机胶凝材料主

5、要包括水泥、石膏、菱苦土和水玻璃等9镁水泥复合材料广泛采用的是玻璃纤维、石棉纤维和木质纤维增强材料，为改善性能添加粉状填充料及抗水外加剂。10陶瓷材料包括：硅酸盐材料、氧化物、碳化物、硼化物和氮化物等11常用的陶瓷基体主要包括玻璃、玻璃陶瓷、氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷等12玻璃在熔体后不经结晶而冷却成为坚硬的无机材料，非晶态结构是其特征之一。13无机玻璃通过适当的热处理使其由非晶态转变为晶态——反玻璃化。14复合材料基体作用：把纤维粘在一起；分配纤维间载荷；保护纤维不受环境影响。15由于分子结构上的差别，使热塑性树脂

6、在力学性能上有如下特点：具有明显的力学松弛现象；在外力作用下，形变较大，当应变速度不太大时，可具有相当大的断裂延伸率；抗冲击性能好。16热固性树脂：不饱和聚酯树脂、环氧树脂（双酚A）、酚醛树脂、其他热固性树脂（有机硅）；热塑性树脂（可重复加热成型）：聚酰胺（尼龙）、聚碳酸酯、聚砜第一章复合材料的增强材料在复合材料中，凡是能提高基体材料力学性能的物质，均称为增强材料。纤维增强复合材料的性能在很大程度上取决于纤维的性能、含量、使用状态。玻璃纤维的分类：1．以玻璃原料成分分类：无碱玻璃纤维（E玻纤）；中碱玻璃纤维；有机玻

7、璃纤维（A玻璃）；特种玻璃纤维2．以单丝直径分类：30μm粗纤维；20μm初级纤维；10-20μm中级纤维；3-10μm高级纤维（纺织纤维），＜4μm超细纤维3．以纤维外观分类：无捻粗纱、有捻细纱、短切纤维、空心玻璃纤维、玻璃粉、磨细纤维4．以纤维特征分类：高强玻璃纤维、高模量玻璃纤维、耐高温玻璃纤维、耐碱玻璃纤维、耐酸玻璃纤维、普通玻璃纤维（无碱及中碱玻璃纤维）玻璃结构近似有序！玻璃纤维的化学组成：二氧化硅、三氧化二硼、氧化钙、三氧化二铝（填空题）玻璃纤维的最大特点是拉伸强度高。玻璃纤维高强的原因：微裂纹假说，玻

8、璃纤维高温成型时减少了玻璃溶液的不均一性，使微裂纹产生的机会减少。此外，玻璃纤维断面较小，微裂纹存在的几率也较小从而使纤维强度增高。影响玻璃纤维强度的因素：直径越小拉伸强度越高；纤维长度越短拉伸强度越高；化学组成（含碱量越低拉伸强度越高）；存放时间越短拉伸强度越高；施加负荷时间越短拉伸强度越高（纤维疲劳）；玻璃纤维成型方法和成型条件对强度的影响（硬化速度越快