复合材料的分类.ppt

复合材料的分类;复合材料的分类;第一节　概述;在现代工程中对材料的要求越来越苛刻，特别是在航天、航海及交通运输领域。 例如，要求飞机结构材料既有低的密度，又具有高的强度、刚度、韧性、耐磨及耐蚀性。 通常高强度材料的密度也高，增大强度或刚度则会降低材料的韧性。;这种材料优异性能的组合是单一材料无法满足的。;玻璃纤维增强风机叶片;玻璃纤维增强塑料制自行车;复合材料制防弹衣;特点;;泥土＋稻草 水泥＋钢筋;一、复合材料的分类;按增强相的形态分;纤维增强复合材料;二、复合材料的性能特点;高温性能优良 　大多数增强纤维在高温下仍保持高的强度，如铝合金在400℃时弹性模量已降至近于0，而碳纤维增强后，在此温度下强度和弹性模量基本未变。 减振性能好 　复合材料的比模量大，故自振频率也高，可避免构件在工作状态下产生共振。 　纤维与基体界面有吸收振动能量的作用，所以纤维增强复合材料具有很好的减振性能。;第二节 增强材料及其增强机制;一、增强材料;玻璃纤维 由熔融玻璃经拉丝制成纤维； 密度2.4～2.7，与铝相近，弹性模量低于金属，但比强度和比模量高； 耐热性好，软化温度550～580℃； 耐蚀性好，除氢氟酸、浓碱、浓磷酸外，对其它溶剂有良好的化学稳定性； 不吸水、不燃烧、尺寸稳定、隔热、吸声、绝缘、透过电磁波等； 制取方便，价格便宜，是应用最广的增强纤维。;碳纤维 将有机纤维（如粘胶纤维、聚丙烯腈纤维、沥青纤维等）在惰性气氛中经高温碳化而制成wC90%以上的纤维； 密度低、强度和模量高； 高、低温性能好（1500℃，-180℃）； 化学稳定性高，能耐浓盐酸、硫酸、磷酸、苯、丙酮等；热胀系数小，热导率高，导电性、自润滑性好； 缺点：脆性大，易氧化，与基体结合力差。;硼纤维 将元素B用蒸汽沉积的方法沉积到耐热金属丝－纤芯（钨丝）上制得的一种复合纤维； 熔点高（2300℃）； 强度、弹性模量高； 良好的耐蚀性； 缺点：密度较大，直径较粗，生产工艺复杂，成本高； 不及玻璃纤维和碳纤维应用广泛。;芳纶纤维 亦称Kevlar纤维，是一种将聚合物溶解在溶剂中，再经纺丝制成的芳香族聚酰胺类纤维； 密度小，比强度、比弹性模量高； 抗拉强度比玻璃纤维高45％，韧性好； 耐热性好，能在290℃下长期作用； 优良的抗疲劳性、耐蚀性、绝缘性和加工性，且价格便宜。;碳化硅纤维 是以钨丝或碳纤维作纤芯，通过气相沉积法而制得；或用聚碳硅烷纺纱，经烧结而得； 是一种高熔点、高强度、高模量的陶瓷纤维，主要用于增强金属和陶瓷； 优良的高温强度，在1100℃时强度仍高达2100MPa。;主要增强颗粒为陶瓷颗粒，如Al2O3、SiC、Si3N4、WC、TiC、B4C及石墨等； 陶瓷颗粒性能好、成本低，易于批量生产； 在聚合物中添加不同的填料，构成以填料为分散相、聚合物为连续相的复合材料，可改善制品的力学性能、耐磨性能、耐热性能、导电性能、导磁性能、耐老化性能等。;二、增强机制;当材料受到较大应力时，一些有裂纹的纤维可能断裂，但基体能阻碍裂纹扩展并改变裂纹扩展方向。;颗粒增强复合是将增强颗粒高度弥散地分布在基体中，基体承受载荷，而增强颗粒阻碍导致基体塑性变形的位错运动（金属基体）或分子链运动（高聚物基体）。 增强颗粒大小会直接影响增强效果： d过大（0.1μm）易引起应力集中而降低强度； d过小（0.01μm）则接近于固???体结构，不起颗粒增强作用。 一般颗粒直径为d=0.01~0.1 μm。;第三节 常用复合材料;一、塑料基复合材料;使用最广泛的是纤维增强塑料。按纤维的性质可以把塑料基复合材料分为： 玻璃纤维增强塑料 碳纤维增强塑料 硼纤维增强塑料 碳化硅纤维增强塑料 Kevlar 纤维增强塑料 基体材料：热固性塑料、热塑性塑料;（一）玻璃纤维增强塑料;1、热塑性玻璃钢;2、热固性玻璃钢;（二）碳纤维增强塑料; 缺点;（三）硼纤维增强塑料; 应用;（四）碳化硅纤维增强塑料; 应用;（五） Kevlar纤维增强塑料;主要用于制作飞机机身、雷达天线罩、火箭发动机外壳、快艇等。;;二、金属基复合材料;主要应用的金属基复合材料： 纤维增强金属基复合材料 颗粒增强金属基复合材料 塑料—金属多层复合材料;三、橡胶基复合材料;四、陶瓷基复合材料;Thanks！