试谈复合材料的制备.ppt

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1、材料合成与制备李亚伟赵雷无机非金属材料系6/11/2019/09:49:21第6章复合材料的制备PreparationofCompositeMaterials/09:49:216.1复合材料的基本概念和性能复合材料是由两种或两种以上单一材料构成的，具有一些新性能的材料由两个或两个以上独立的物理相，包含粘结材料（基体）和粒料、纤维或片状材料所组成的一种固体产物。玻璃纤维增强高分子复合材料定义CompositeMaterials/09:49:21行业实例飞机制造机翼，机身，起落架，垂直尾翼汽车制造车身

2、，灯壳罩，保险杠造船船壳体，甲板，桅杆化工管道，储油罐，压力容器家具椅子，桌子，梯子，台板，住房电气工业仪器面盘，配电盘，绝缘材料运动器材钓鱼杆，高尔夫球杆，滑雪板，赛艇复合材料的应用/09:49:21复合材料的基本结构模式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

3、。增强剂（相）与基体之间存在着明显界面。/09:49:21复合材料结构示意图a)层叠复合b)连续纤维复合c)细粒复合d)短切纤维复合/09:49:21复合材料的命名复合材料可根据增强材料与基体材料的名称来命名。增强材料的名称放在前面，基体材料的名称放在后面，再加上“复合材料”。如“玻璃纤维环氧树脂复合材料”碳/环氧复合材料碳/金属复合材料碳/碳复合材料为书写简便，也可仅写增强材料和基体材料的缩写名称，中间加一斜线隔开，后面再加“复合材料”。如玻璃纤维和环氧树脂构成的复合材料，也可写做“玻璃／环氧

4、复合材料”。以及左面例/09:49:21国外还常用英文编号来表示，如MMC（MetalMatrixComposite）表示金属基复合材料，FRP（FiberReinforcedPlastics）表示纤维增强塑料，而玻璃纤维/环氧则表示为GF/Epoxy,或G/Ep(G-Ep)/09:49:21复合材料分类/09:49:21材料的优缺点组合示意图/09:49:21因此复合材料必须通过对原材料的选择，各组分分布的设计和工艺条件的保证等，以使原组分材料的优点互相补充，同时利用复合材料的复合效应使之出现新

5、的性能，最大限度地发挥优势。/09:49:21复合材料应具有以下三个特点：(1)复合材料是由两种或两种以上不同性能的材料组元通过宏观或微观复合形成的一种新型材料，组元之间存在着明显的界面。(2)复合材料中各组元不但保持各自的固有特性而且可最大限度发挥各种材料组元的特性，并赋予单一材料组元所不具备的优良持殊性能。(3)　复合材料具有可设计性。/09:49:21通过对各种定义、解释加以总结，复合材料应包括：组元是人们根据材料设计的基本原则有意识地选择，至少包括两种物理或化学性能不同的独立组元，其中一组

6、元的体积分数一般不低于20％，第二组元通常为纤维、晶须或颗粒；复合材料是人工制造的，而非天然形成的。复合材料的性质取决于组元性质的优化组合，它应优于独立组元的性质，特别是强度、刚度、韧性和高温性能。/09:49:211.高比强度、高比模量（刚度）：比强度=强度/密度MPa/(g/cm3),比模量=模量/密度GPa/(g/cm3)复合材料的基本性能（优点）集束箭弹小箭钨基合金箭头铁基合金尾翼/09:49:212、良好的高温性能：目前已经达到的水平：聚合物基复合材料的最高耐温上限为350C；金属基复

7、合材料按不同的基体性能，其使用温度在3501100C范围内变动；陶瓷基复合材料的使用温度可达1400C；碳/碳复合材料的使用温度最高可达2800C。复合材料的基本性能（优点）/09:49:213、良好的尺寸稳定性：加入增强体到基体材料中不仅可以提高材料的强度和刚度，而且可以使其热膨胀系数明显下降。通过改变合材料中增强体的含量，可以调整复合材料的热膨胀系数。复合材料的基本性能（优点）/09:49:214、良好的化学稳定性：聚合物基复合材料和陶瓷基复合材料。5、良好的抗疲劳、蠕变、冲击和断裂韧

8、性：陶瓷基复合材料的脆性得到明显改善6、良好的功能性能复合材料的基本性能（优点）/09:49:216.2几种复合材料聚合物基复合材料的性能聚合物基复合材料（纤维-树脂复合材料FiberReinforcedPolymerorFiberReinforcedComposite）是复合材料中发展最迅速、应用最广泛的一类复合材料，以此为例说明。聚合物基复合材料的特性1)比强度、高比模大/09:49:21GlassfiberreinforcedcompositesCarbonfiberrein