(复合材料复习题.docVIP

●复合材料的概念：用经过选择的、含一定数量比的两种或两种以上的组分（或称组元），通过人工复合、组成多相、三维结合且各相之间有明显界面的、具有特殊性能的材料。 复合材料的特点（树脂基，金属基，金属基设计，代号） (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。 复合材料具有可设计性。 ●影响复合材料的因素：复合材料中增强体与基体界面的性能 界面的好将直接影响到复合材料的综合性能。?复合材料的结构及成型技术 ?基体的性能 ?增强材料的性能 ?1 基体的影响不同的基体对复合材料的抗拉强度、屈服强度、结合强度有较大的影响。基体的合金化也对复合材料的强度有重要影响另外稀土元素的加入也能提高复合材料的强度2 增强体的影响加入增强体，材料的抗拉强度和屈服强度都有所提高3 基体和增强体相容性的影响由于基体和增强体热膨胀系数（CET）的差别引起的错配应力在基体中诱发了高密度位错、晶粒尺寸变化、残余应力（热错配应力）、时效析出组织等。4 工艺的影响5 界面的影响目前界面优化的方法：金属基体合金化、增强体表面涂层处理、改变粘结剂及制备工艺和参数的控制等1、根据金属基复合材料的使用要求在航天、航空技术中，高比强度和比模量以及尺寸稳定性，宜选密度小的轻金属合金（如镁合金和铝合金）作为基体高性能发动机则要有高比强度和比模量，耐高温性能。应选择钛合金、镍合金以及金属间化合物为基体。汽车发动机要求耐热、耐磨、导热、高温强度，成本低廉，适合批量生产，选铝合金作基体。 工业集成电路选有高导热率的银、铜、铝 等金属为基体2、根据金属基复合材料组成特点连续纤维增强的复合材料，基体本身应与纤维有良好的相容性和塑性，选纯铝或含有少量合金元素的铝合金作基体非连续增强（颗粒、晶须、短纤维）金属基复合材料，要选较高强度的合金作基体。一般选用高强度铝合金（如A365， 6061，7075）为基体3、基体金属与增强物的相容性化学相容性利于金属与增强物浸润复合，又有利于形成合适稳定的界面合金元素。物理相容性最重要的是要求纤维和基体的热膨胀系数匹配。选择金属基复合材料的组分材料时，为避免过高的残余应力，要求增强纤维与基体的热膨胀系数不要相差很大。其他成分；选择适宜的成型方法；缩短材料在高温下的停留时间等。水泥硬化：（1）在水中或潮湿环境中进行；（2）产生大量水化热；（3）普通水泥：在空气中体积收缩，水中体积略有增大。水泥凝固分为初凝和终凝。初凝不宜过短，终凝不宜太长。时间的规定：硅酸盐水泥不早于45min—不迟于390 min；其他水泥不早于45min—不迟于600min。水泥凝结硬化：颗粒越细、温度越高、加水越适量，凝结硬化速度越快。.水泥的体积安定性：硬结过程中体积变化的均匀程度。1）(3CaO·SiO2)+6H2O═3CaO·2SiO2·3H2O+3Ca(OH)2 （2）2(2CaO·SiO2)+4H2O═3CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)2 （3）3 CaO·Al2O3+6H2O═3CaO·Al2O3·6H2O （4）4 CaO·Al2O3·Fe2O3+7H2O═3CaO·Al2O3·6H2O+CaO·Fe2O3·H2O金属基体材料、陶瓷基体材料和聚合物基体材料复合材料中增强体和基体热物理性能的差异，固化成型后在两者接触面产生的内应力和热应力之和—钛合金，碳纤维|铝，Al2O3纤维|钛，B纤维|Ti，B纤维|Ti-Al,SiC纤维|钛，SiO2纤维|Al】 影响界面稳定因素（MMC） 物理：在高温条件下增强纤维与基体间的熔融 化学：与复合材料在加工使用过程中发生的界面化学作用有关。包括连续界面反应，交换式界面反应和暂稳态界面变化等几种现象。1连续界面有两种可能，发生在增强纤维一侧，或基体一侧，前者是基体原子通过界面层向县委扩散，后者相反。2交换式界面反应的不稳定性因素出现在含两种或两种以上合金的基体中增强纤维优先于某一元素反应，使含该元素的化合物在界面层富集，而在界面层附近基体中缺少该元素，导致非晶面化合物其他元素在界面附近富集，同时化合物的元素与基体中的元素不断发生交换反应，直至达到平衡。3暂稳态界面变化是由于增强纤维表面局部存在氧化层所致 介质引起界面破坏的模式和机理 机理：1）水对玻璃纤维的作用，碱性水破坏硅水对玻璃纤维的作用2）使基体水解3）溶胀室温下的固化收缩，当溶胀超过了固化收缩时，则界面上产生拉伸应力。当力大于界面粘结力时，产生界面破坏。?a) 基体断裂b) 纤维脱粘c) 纤维断裂d)纤维拔出(摩擦功) e) 裂纹扩展与偏转采用偶联剂对纤维