陶瓷基复合材料的增强体ppt课件.ppt

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1、史上最牛的钉子户复合材料无所不在！我们住在复合材料里木质素纤维素树木也是一种复合材料海胆最大的特征是那带有刺的硬壳。那些硬刺用作保护，可能含有毒液，引致火烧一般的疼痛。海胆：家在喜马拉雅山上燕子窝：泥土-草复合材料材料是人类社会进步的物质基础和先导，是人类进步的里程碑。当前材料、能源、信息和生物技术是现代科技的四大支柱，它会将人类物质文明推向新的阶段。二十一世纪将是一个新材料时代。材料的发展与人类社会的进步现代高科技的发展更紧密地依赖于新材料的发展；同时也对材料提出了更高、更苛刻的要求。很明显，传统的单一材料无法满足以上综合要求，当前作为单一的金属、陶瓷、聚合物等材料虽然仍在不断日新

2、月异地发展，但是以上这些材料由于其各自固有的局限性而不能满足现代科学技术发展的需要。复合材料的提出复合材料，特别是先进复合材料就是为了满足以上高技术发展的需求而开发的高性能的先进材料。复合材料是应现代科学技术而发展出来的具有极大生命力的材料。水泥复合材料已广泛地应用于高楼大厦和河堤大坝等的建筑，发挥着极为重要的作用；20世纪40年代，美国用碎布酚醛树脂制备枪托、代替木材，发展成为玻璃纤维增强塑料（玻璃钢）这种种广泛应用的较现代化复合材料。6000年前人类就已经会用稻草加粘土作为建筑复合材料。复合材料的发展历史1997年服役，目前世界性能最佳的制空战机之一55%机身采用高強度、低重量的

3、复合材料，估计单价超过2亿美元美国F-22猛禽战机复合材料的定义和特点：复合材料的定义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。复合材料应满足下面三个条件1）组元含量大于5%；2）复合材料的性能显著不同于各组元的性能；3）通过各种方法混合而成。：2.复合材料的特点1）由两种或多种不同性能的组分通过宏观或微观复合在一起的新型材料，组分之间存在着明显的界面。2）各组分保持各自固有特性的同时可最大限度地发挥各种组分的优点，赋予单一材料所不具备的优良特殊性能。3）复合材料具有可设计性。复合材料的基本结构复合材料由基体和增强剂两个组分构成：基体：构成复合材料的连续相；增

4、强剂（增强相、增强体）：复合材料中独立的形态分布在整个基体中的分散相，这种分散相的性能优越，会使材料的性能显著改善和增强。增强剂（相）一般较基体硬，强度、模量较基体大，或具有其它特性。可以是纤维状、颗粒状或弥散状。增强剂（相）与基体之间存在着明显界面。复合材料分类复合材料按用途可分为：结构复合材料功能复合材料结构复合材料基本上由增强体和基体组成按增强体分类颗粒增强复合材料晶须增强复合材料短纤维增强复合材料连续纤维增强复合材料混杂纤维增强复合材料三向编织复合材料按基体材料分类：聚合物复合材料金属基复合材料陶瓷基复合材料碳碳复合材料水泥基复合材料复合材料的基本性能：1.高比强度和高比模量

5、2.良好的高温性能3良好的尺寸稳定性4良好的化学稳定性5良好的抗疲劳，蠕变，冲击和断裂韧性6良好的功能性能增强体纤维包括：有机纤维无机纤维纤维在复合材料中起增强作用，是主要承力组分。增强材料共分为三类：纤维及其织物晶须颗粒玻璃纤维是由各种金属氧化物的硅酸盐经熔融后以快的速度抽丝而成。质地柔软，可织成各种玻璃布、带等。伸长率和热膨胀系数小，耐腐蚀，耐高温性能较好，价格便宜，品种多。1、无机纤维（1）玻璃纤维（GlassFiber）缺点是不耐磨、易折断，易受机械损伤。含碳量99%左右的称为石墨纤维。碳纤维比重小，比强度、比模量大见下表，耐热性和耐腐蚀性好，成本低，批生产量大，是一类极为重

6、要的高性能增强剂（2）碳纤维碳纤维是由有机纤维经固相反应转变而成的纤维状聚合物碳。含碳量95%左右的称为碳纤维；不同品种碳纤维的力学性能经过分为五个阶段：1）拉丝：湿法、干法或熔融纺丝法。2）牵伸：通常在100300C范围内进行，控制着最终纤维的模量。3）稳定：在400C加热氧化。显著地降低热失重，保证高度石墨和取得更好的性能。4）碳化：在10002000C范围内进行。5）石墨化：在20003000C范围内进行。制备碳纤维的主要原材料有人造丝（粘胶纤维），聚丙烯腈（PAN）纤维和沥青（Pitch）等。碳纤维制备工艺流程PAN原丝空气中预氧化，施张力使纤维伸长约10%。(

7、200300C)1150惰气中碳化1h，施张力约0.5N/束。碳纤维(低模高强)2100C石墨化惰气中1分钟，施张力约12N/束。石墨纤维(高模高强)PAN基碳纤维制备工艺流程：有机化合物在惰性气氛中加热到1000-1500C时，非碳原子（氮、氢、氧等）将逐步被驱除，碳含量逐步增加，固相间发生一系列脱氢、环化、交链和缩聚等化学反应，此阶段称为脱碳过程，形成由小的乱层石墨晶体组成的碳纤维。碳化过程：当温度升到20003000C时，非碳原子进一