第5章博采众长的复合材料.ppt

第四章 博采众长的复合材料 概述 复合材料的增强机制及复合原则 复合材料的性能特点 常用复合材料 马王堆汉墓的漆器 第一节 概述 一般材料的简单混合与复合材料的两点本质区别： （２）复合材料的可设计性 二、复合材料的分类 三、复合材料增强相的制作方法 第二节 复合材料的增强机制 及复合原则 二、颗粒增强复合材料的复合机制和原则： 三、复合材料制品的结构工艺性 (1)纤维的分布应满足承载的要求 (2)构件弯折处应采用圆角过渡 (3)尽量采用整体结构 (4)采用刚性较好的结构 第三节 复合材料的性能特点 比强度（?/ ?）和比模量（E/ ? ）高 良好的抗疲劳性能和抗断裂性能 高温性能好 较好的减摩性、耐磨性、 减振性能 其他特殊性能 玻璃纤维增强热固性塑料(代号GFRP) GFRP突出特点是密度小、比强度高。密度为1.6～2.0，比最轻的金属铝还要轻，而比强度比高级合金钢还高。“玻璃钢”这个名称便由此而来。GFRP还具有良好的耐腐蚀性，在酸、碱、有机溶剂、海水等介质中均很稳定；良好的电绝缘性；不受电磁作用的影响，不反射无线电波；具有保温、隔热、隔声、减振等性能。 GFRP最大的缺点是刚性差，它的弯曲弹性模量比钢材小十倍。其次是耐热性较低，一般连续使用温度在350℃以下。 玻璃纤维增强热塑性塑料（代号FR-TP） 原则上．所有的热塑性树脂，如聚烯烃、聚醚、聚酰胺、聚酯、聚砜等都可作为复合材料基体。普通的热塑性基体包括通用塑料，如聚丙烯(PP)、ABS树脂和工程塑料如聚甲醛(POM)、聚酰胺(PA)、聚苯醚(PPO))、聚酯(PET，PBT)等它们通常用20％～40％的短纤维增强，拉伸强度和弹性模量可提高1～2倍，可明显改善蠕变性能，提高热变形温度和导热系数，降低线膨胀系数，增加尺寸稳定性，降低吸湿率，抑制应力开裂，提高疲劳性能。 玻璃纤维增强热塑性塑料与玻璃纤维增强热固性塑料相比，其突出的特点是具有更轻的密度，一般在1.1～1.6之间，为钢材的1/5～1/6；比强度高，蠕变性大大改善。因此作为工程材料广泛用于机械零部件、汽车、化工设备等。 高强度、高模量纤维树脂复合材料 (1) 碳纤维树脂复合材料 碳纤维树脂复合材料以环氧树脂、酚醛树脂和聚四氟乙烯为主要的基体树脂。碳纤维树脂复合材料是一种强度、刚度、耐热性均好的复合材料。 (2) 硼纤维树脂复合材料 硼纤维树脂复合材料主要指硼纤维增强环氧树脂和聚酰亚胺树脂。该种材料突出的优点是刚度好，它的刚度和弹性模量均高于碳纤维增强环氧树脂和聚酰亚胺树脂，是高强度高模量纤维增强塑料中性能最好的。 (3) 凯芙拉（Kevlar）纤维树脂复合材料 粉末冶金材料 硬质合金刀具 硬质合金铣刀 空客A380 四、碳/碳复合材料(C/C) 碳/碳复合材料(C/C)是由碳纤维及其制品(碳毡或碳布)增强的碳基复合材料。C/C的组成元素只有一个，即碳元素，因而C/C具有许多碳和石墨材料的优点。 如密度低和优异的热性能，即高的导热性、低热膨胀系数以及对热冲击不敏感等特性。 作为新型结构材料，C/C还具有优异的力学性能，如高温下的高强度和模量，尤其是其随温度的升高，强度不但不降低，反而升高的特性以及高断裂韧性、低蠕变等性能。 碳/碳复合材料(C/C)成为目前唯一可用于高温达2800℃的高温复合材料。 C/C复合材料自60年代问世以来，在航空航天、核能、军事以及许多民用工业领域受到极大关注，并得到迅速发展和广泛应用。 主要用作烧蚀材料和热结构材料。如导弹弹头和固体火箭发动机喷管、军用和民用飞机的刹车盘、赛车和摩托车的刹车系统、航天飞机的鼻锥和机翼前缘、航空发动机燃烧室、导向器、尾喷鱼鳞片和密封片及声挡板等，人体骨骼的替代材料以及代替不锈钢和钛合金作人造关节等。 航天员走出返回舱 （神五） 航天员走出返回舱 （神六） 神州六号返回仓亮相珠海航展 神六搭载的字画 神七返回舱1 神七返回舱2 1、金属陶瓷 （颗粒增强金属基复合材料） 金属陶瓷——是发展最早的一类金属基复合材料。是金属为基体，陶瓷为增强相的非均质颗粒增强型的复合材料。 实际生产中，金属和陶瓷可按不同配比组成工具材料、高温结构材料和特殊性能材料。 以金属为主时一般作结构材料，以陶瓷为主时多为工具材料。 碳化物金属陶瓷是应用最广泛的金属陶瓷，通常以Co或Ni作金属粘接剂。根据金属含量不同可作耐热结构材料或工具材料。 ——碳化物金属陶瓷作工具材料时通常称为硬质合金。 又称粉末冶金材料 ——是由几种金属粉末或金属与非金属粉末混匀压制成型，并经过烧结而获得的材料。属多孔性材料。 常见种类： 烧结减摩材料 烧结钢 烧结摩擦材料 硬质合金 硬质合金 ——是以碳化钨（WC）或碳化钨与碳化钛 （TiC）等高熔