填料对复合材料模量的影响.ppt

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1、填料对复合材料模量的影响070804208胡伟伟复合材料的定义复合材料的组成及性能填料及其分类填料对复合材料的影响1、复合材料的定义复合材料是一类成分复杂的多元多相体系，很难准确的予以定义。比较简明的定义是，复合材料是有两种或两种以上不同性能、不同形态的组份材料通过复合工艺组合而成的一种多相材料，它既保持了原组份材料的特点，又显示了原组份材料所没有的新性能。2、复合材料的组成复合材料的从其组份来说有四要素基体材料：聚合物填料：活性（增强、功能化）或非活性填料，又称增强体复合技术：制备方法（原位复合、模板复合等）、成型加工方法（注射、模压等）界面设计：两相界面的控制

2、与设计复合材料的性能比强度（抗拉强度与密度之比）和比模量（弹性模量与密度之比）高良好的抗疲劳性能减振性能好高温性能好等等复合材料的性能主要取决于增强材料的性能、含量及分布状况，基体材料的性能、含量，以及它们之间的界面结合情况，作为产品还与成型工艺和结构设计有关填料填料在高分子复合材料中的作用是提高物理力学性能，改善尺寸稳定性，改善加工性能，降低成本或改善颜色等。人们常用的是颗粒状的或者是纤维填料。填料非活性填料：碳酸盐（碳酸钙、碳酸镁）、硅酸盐等。活性填料：玻璃纤维、硅质（SiO2、硅酸盐）、碳质（石墨）等。填料对复合材料性能的影响颗粒状填料如硅质、碳酸盐、金属氧

3、化物等可显著改善复合材料的性能。例如，天然橡胶中添加20%的胶体炭黑，拉伸强度可以从16MPa提高到20到MPa；丁苯橡胶强度仅为3.5MPa，加入炭黑后强度可达22~25MPa。下面是一些常用颗粒增强体的一些性能复合材料的强度和模量都很低，加入一些颗粒填料可以改变，而我们通常加入纤维填料则可改变其模量等。高分子复合材料的力学性能可以用复合法则计算。对单向连续纤维增强的复合材料，沿纤维方向（L）手里的弹性模量（EL）为式中，Ef和Em分别为纤维和基体的模量；Vf为纤维的体积分数复合材料沿垂直纤维方向（T方向）的弹性模量（ET）为复合材料沿纤维方向（L）受力的拉伸强

4、度（FL）为式中，Ff为纤维的强度；为基体受到的应力。通常Ff>。对于短纤维增强的高分子复合材料，假定纤维的取向分布是均匀的，则复合材料的弹性模量（Ec）为式中，为短纤维比连续纤维模量的降低系数；是短纤维的取向系数。当断纤维在二维方向无规取向时，=1/3。当断纤维在三维反向无规取向时，=1/6。短纤维复合材料的拉伸强度为式中，为纤维的长度。在注射成型复合材料中约为0.1~0.5mm，在片状模塑料（SMC）中约为25mm。为临界纤维长度，可表示为式中，为纤维的强度；为基体的屈服应力。复合材料的力学性能还与增强体的取向结构有关。单向连续纤维增强的复合材料其取向方向有最

5、大的强度。用碳纤维等高模量纤维可以加强复合材料的模量之外，其可设计性和加工方法都可以改变其低模量的缺点。3Qverymuch